Les rayonnements ionisants sont émis par des éléments radioactifs ou par des équipements tels que les appareils de radiographie et de radiothérapie.
Types d'irradiation
Les rayonnements ionisants comprennent
Les particules (particules alpha, particules bêta, neutrons)
Les ondes électromagnétiques à haute énergie (rayons X, rayons gamma)
Les particules alpha sont des noyaux d'hélium éjectés par différents radio-isotopes au numéro atomique élevé (p. ex., plutonium, radium, uranium); ils ne peuvent pénétrer la peau saine au-delà d’une très faible épaisseur (< 0,1 mm).
Les particules bêta sont des électrons de haute énergie émis par des noyaux d'atomes instables (p. ex., césium-137, iode-131). Ces particules peuvent pénétrer plus profondément dans la peau (1 à 2 cm) et entraînent des lésions épithéliales et sous-épithéliales.
Les neutrons sont des particules électriquement neutres émises par certains radio-isotopes (p. ex., le californium-252) et produits dans les réactions de fission nucléaire (p. ex., dans les réacteurs nucléaires); leur profondeur de pénétration tissulaire varie de quelques millimètres à plusieurs dizaines de centimètres, en fonction de leur énergie. Ils entrent en collision avec les noyaux des atomes stables, entraînant une émission de protons énergétiques, des particules alpha et bêta et des rayons gamma.
Les rayons gamma et rayons X sont des rayonnements électromagnétiques (c'est-à-dire, des photons) de très faible longueur d'onde qui peuvent pénétrer profondément dans les tissus humains (de plusieurs centimètres). Tandis que certains photons délivrent toute leur énergie dans le corps humain, d'autres photons de même énergie peuvent ne déposer qu'une fraction de leur énergie et d'autres peuvent passer complètement à travers le corps sans interagir.
Du fait de leurs caractéristiques, les particules alpha et bêta causent les lésions les plus importantes lorsque les éléments radioactifs qui les émettent se trouvent à l'intérieur du corps (en cas de contamination interne) ou, pour les émetteurs bêta, directement sur le corps; seuls les tissus à proximité immédiate du radio-isotope sont affectés. Des rayons X et gamma peuvent provoquer une lésion éloignée de leur source d’émission et sont typiquement responsables du syndrome d'irradiation globale aiguë. Le syndrome d'irradiation globale aiguë peut être causé par une dose suffisante de certains radionucléides déposés à l'intérieur de l'organisme et largement distribués dans les tissus et les organes et qui ont une activité spécifique élevée. Par exemple, le polonium-210 (Po-210) a une activité spécifique élevée de 166 térabecquerels par gm (TBq/g) et 1 mcg (environ la taille d'un grain de sel) de Po-210 fournit une dose de 50 Sv (~20 fois la dose létale médiane).
Mesure des radiations
Les unités de mesure conventionnelles sont le roentgen, le rad et le rem.
Le roentgen (R) est une unité d'exposition qui mesure la capacité ionisante des rayonnements X ou gamma dans l'air.
La dose de rayonnement absorbée (rad) est la quantité d'énergie de rayonnement absorbée par unité de masse.
L'équivalent roentgen chez l'homme (rem) est utilisé parce que les lésions biologiques par rad varient selon le type de rayonnement (p. ex., il est plus élevé pour les neutrons que pour les radiographies ou les rayons gamma). La dose en rad est corrigée par un facteur de qualité lié au type de rayonnement; l'unité de dose équivalente résultante est le rem.
En dehors des États-Unis et dans la littérature scientifique, les unités SI (Système International) sont utilisés, dans laquelle le rad est remplacé par le gray (Gy) et le REM par le sievert (Sv); 1 Gy = 100 rad et 1 Sv = 100 rem. Le rad et le rem (et donc Gy et Sv) sont fondamentalement identiques (c'est-à-dire, le facteur de qualité est égal à 1) pour décrire le rayonnement X, gamma ou bêta.
L'importance (quantité) de radioactivité est exprimée en termes de nombre de désintégrations nucléaires (transformations) par seconde. Le becquerel (Bq) est l'unité SI de la radioactivité; un Bq est 1 désintégration par seconde (dps). L'unité conventionnelle, Curie (Ci), est parfois encore utilisée aux États-Unis, où un curie correspond à 37 milliards de Bq. Cela équivaut à 37 000 mégabecquerels (MBq) ou 37 gigabecquerels (GBq).
Types d'exposition
L'exposition aux radiations peut résulter de
Une contamination
Une irradiation
La contamination radioactive est le contact involontaire avec et la rétention de matière radioactive, généralement sous forme de poussière ou de liquide. La contamination peut être
Externe
Interne
La contamination externe est le dépôt d'un radionucléide sur la peau ou les vêtements, desquels il peut tomber ou être balayé et aller contaminer d'autres sujets ou objets.
La contamination interne est un dépôt involontaire de matières radioactives dans l'organisme, par ingestion, inhalation ou par rupture de la peau. Le radionucléide incorporé est transporté vers différents organes (p. ex., moelle osseuse, thyroïde), où il continue d'émettre son rayonnement tant qu'il n'est pas éliminé ou désintégré. La contamination interne est plus difficile à éliminer.
Bien que la contamination interne par n'importe quel radio-isotope soit possible, historiquement, la plupart des cas de contamination grave ont impliqué un nombre relativement faible de radio-isotopes tels que le phosphore-32, le cobalt-60, strontium-90, le césium-137, l'iode-131, l'iode-125, le radium-226, l'uranium-235, l'uranium-238, le plutonium-238, le plutonium-239, le polonium-210 et l'américium-241.
L'irradiation est consécutive à une exposition à des rayonnements, mais pas à un radionucléide (c'est-à-dire, aucune contamination n'est impliquée).
L'exposition aux rayonnements peut être observée sans que la source de rayonnement (p. ex., matières radioactives, machines de radiologie) soit en contact avec le sujet. Quand la source du rayonnement est enlevée ou désactivée, l'exposition est terminée.
L'irradiation peut impliquer tout le corps ou une petite partie du corps (p. ex., par radiothérapie). Si la dose est suffisamment élevée, l'irradiation du corps entier peut entraîner des symptômes systémiques et des syndromes d'irradiation. L'irradiation d'une petite partie du corps peut entraîner des effets locaux. La radiothérapie peut également provoquer des lésions des tissus normaux à proximité du tissu cible.
Les gens n'émettent pas de rayonnement (c'est-à-dire, ne deviennent pas radioactifs) après l'irradiation.
Sources d'exposition
Les sources d'exposition aux rayonnements peuvent être naturelles ou artificielles (voir tableau Exposition annuelle moyenne aux rayonnements aux États-Unis).
La population est constamment exposée à de faibles doses de radiations naturelles appelées rayonnement de fond. Le rayonnement de fond provient du rayonnement cosmique et des éléments radioactifs présents dans l'air, l'eau et la terre. Le rayonnement cosmique est concentré au niveau des pôles par le champ magnétique de la Terre et atténué par l'atmosphère. Ainsi, l'exposition est plus élevée pour les personnes vivant à des hautes latitudes, en haute altitude, ou les deux, et pendant les vols en avion.
Les sources terrestres d'irradiation externe sont principalement dues à la présence d'éléments radioactifs qui ont des demi-vies comparables à l'âge de la terre (~4,5 milliards d'années). En particulier, l'uranium 238 et le thorium 232, ainsi que plusieurs dizaines de leurs descendants radioactifs et un isotope radioactif du potassium (K-40) sont présents dans de nombreuses roches et minéraux.
De petites quantités de ces radionucléides sont présents dans la nourriture, l'eau et l'air et contribuent à l'exposition interne car ces radionucléides sont toujours intégrés dans l'organisme. La majeure partie de la dose provenant de radionucléides incorporés dans l'organisme provient des radio-isotopes du carbone (C-14) et du potassium (K-40), parce que ceux-ci et d'autres éléments (formes stables et radioactives) sont constamment réapprovisionnés dans l'organisme par ingestion et inhalation, et parce qu'environ 7000 atomes subissent une désintégration radioactive par seconde dans l'organisme.
Aux États-Unis, l'exposition interne due à l'inhalation des isotopes radioactifs du radon, un gaz noble (Rn-222 et Rn-220), représente la plus grande partie de la dose moyenne de rayonnement d'origine naturelle reçue par habitant. Les rayonnements cosmiques, les éléments radioactifs du corps et les radiations terrestres externes sont des sources moins fréquentes d'exposition aux rayonnements (1, 2). Les sujets reçoivent une dose efficace moyenne d'environ 3 millisieverts (mSv)/an de sources naturelles (de ~0,5 à 20 mSv/an). Cependant, dans certaines parties du monde, les sujets reçoivent > 50 mSv/an. Les doses de rayonnement de fond naturel sont beaucoup trop faibles pour causer des lésions dues aux radiations.
Aux États-Unis, les sujets reçoivent en moyenne environ 3 mSv/an à partir de sources artificielles, l'immense majorité des cas étant due à l'imagerie médicale. En considérant la dose par habitant, l'exposition liée à l'imagerie médicale est plus élevée dans le cas de la TDM et des procédures de cardiologie nucléaire. Cependant, les procédures diagnostiques médicales délivrent rarement des doses suffisantes pour causer des lésions d'irradiation. Les exceptions peuvent comprendre certaines procédures interventionnelles prolongées guidées par radioscopie (p. ex., reconstruction endovasculaire, embolisation vasculaire, ablations cardiaques et tumorales par radiofréquence) qui ont causé des lésions de la peau et des tissus sous-jacents. Il existe une petite augmentation théorique du risque de cancer dû à une exposition suffisante à l'imagerie médicale.
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Une très petite partie de l'exposition moyenne du public résulte des accidents de rayonnement et des retombées des essais d'armes nucléaires. Les accidents peuvent provenir de sources irradiantes et radiologiques industrielles et de réacteurs nucléaires. Ces accidents sont souvent causés par une défaillance des procédures de sécurité (p. ex., verrouillages contournés).
Les radiolésions ont également été provoquées par des pertes ou des vols de sources médicales ou industrielles contenant de grandes quantités de radio-isotopes. Les sujets qui consultent pour ces blessures peuvent ignorer qu'ils ont été exposés à des radiations.
Des rejets non intentionnels de matières radioactives ont eu lieu, y compris à partir de l'usine de Three Mile Island en Pennsylvanie en 1979, du réacteur de Tchernobyl en Ukraine en 1986, et de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi au Japon en 2011 (3, 4, 5).
L'exposition lors de l'accident de Three Mile Island a été minime parce qu'il n'y a pas eu de brèche dans l'enceinte de confinement comme cela s'est produit à Tchernobyl, ni aucune explosion d'hydrogène comme à Fukushima. Les sujets vivant à moins d'1,6 km de Three Mile Island ont reçu au plus seulement environ 0,08 mSv (une fraction de ce qui est reçu de sources naturelles chaque mois).
En revanche, les 115 000 sujets qui ont finalement été évacués de la zone autour de la centrale de Tchernobyl ont reçu une dose efficace moyenne d'environ 30 mSv et une dose moyenne à la thyroïde d'environ 490 mGy. Les sujets qui travaillaient à la centrale de Tchernobyl au moment de l'accident ont reçu des doses beaucoup plus élevées. Plus de 30 travailleurs et urgentistes sont décédés dans les quelques mois qui ont suivi l'accident, et de nombreux autres ont développé un syndrome d'irradiation aiguë. Un faible niveau de contamination de cet accident a été détecté aussi loin que d'autres parties de l'Europe, l'Asie et même (dans une moindre mesure), en Amérique du Nord. L'exposition cumulative moyenne de la population générale dans les différentes régions touchées du Bélarus, de la Russie et de l'Ukraine sur une période de 20 ans après l'accident a été estimée à environ 9 mSv.
Le tremblement de terre et le tsunami au Japon en 2011 ont provoqué des rejets de matières radioactives dans l'environnement de plusieurs réacteurs de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. Chez les personnes travaillant sur place, on n'a pas noté de lésions graves induites par les radiations. Parmi près de 400 000 résidents de la préfecture de Fukushima, la dose efficace estimée (en fonction des entretiens et de la modélisation de la reconstruction de la dose) était < 2 mSv pour 95% de la population et < 5 mSv pour 99,8%. Les estimations de l'OMS étaient un peu plus élevées en raison d'hypothèses volontairement plus prudentes au regard de l'exposition. La dose efficace dans les préfectures non immédiatement adjacentes à Fukushima a été estimée entre 0,1 à 1 mSv, alors que la dose aux populations en dehors du Japon a été négligeable (< 0,01 mSv).
L'exposition la plus importante aux radiations d'une population a eu lieu après la détonation de deux bombes atomiques au Japon en août 1945, qui a causé environ 110 000 morts dus au traumatisme immédiat de l'explosion et à la chaleur. Un nombre beaucoup plus petit (< 1000) de décès en excès dus à des cancers radio-induits a été observé au cours des années qui ont suivi. La surveillance continue de la santé des survivants reste l'une de sources les plus importantes d'estimation du risque de cancer radio-induit.
Plusieurs affaires criminelles de contamination intentionnelle d'individus ont été signalées, mais l'exposition aux radiations d'une population du fait d'activités terroristes ne s'est pas produite à ce jour mais reste une préoccupation constante (voir aussi Armes radiologiques). Un scénario possible comprend l'utilisation d'un dispositif visant à contaminer une zone en dispersant des matières radioactives (p. ex., provenant d'une source de radiothérapie ou d'une source industrielle de césium-137 ou de cobalt-60 mise au rebut). Un dispositif de dispersion de rayonnement qui utilise des explosifs conventionnels est appelé une bombe sale. D'autres scénarios terroristes notamment consistent à utiliser une source de rayonnement cachée pour exposer des sujets qui ne s'en doutent pas à de fortes doses de rayonnement, à attaquer un réacteur nucléaire ou un magasin de stockage de matériel radioactif et à faire exploser une arme nucléaire (p. ex., un dispositif nucléaire improvisé, une arme volée).
Exposition annuelle moyenne aux radiations aux États-Unis*
Source | Dose efficace (millisieverts) |
|---|---|
Sources naturelles de radiations | |
Gaz radon | 2,3 |
Autres sources terrestres | 0,2 |
Rayonnement solaire et cosmique | 0,3 |
Éléments naturels internes radioactifs | 0,3 |
Sous total | 3,1 |
Sources de radiations artificielles (exposition moyenne de la personne) | |
Diagnostic radiographique et en médecine nucléaire | 3,0 |
Produits de consommation | 0,1 |
Retombées atmosphériques d'essais d'armes | < 0,01 |
Industrie nucléaire | < 0,01 |
Sous total | 3,1 |
Exposition totale annuelle | 6,2 |
Autres sources d'exposition aux radiations (moyenne par exposition ou procédure) | |
Voyage en avion† | 0,001–0,014/h de vol |
Radiographies dentaires | 0,005 |
Radiographie thoracique (incidence de face) | 0,02 |
Radiographie thoracique (2 vues: de face et de profil) | 0,1 |
Mammographie | 0,4 |
TDM, tête | 2 |
TDM, corps (thorax, abdomen, pelvis) | 6–8 |
Lavement baryté | 8 |
Médecine nucléaire (p. ex., scintigraphie osseuse) | 4,2 |
* National Council on Radiation Protection and Measurements. Ionizing radiation exposure of the population of the United States. NCRP Report No. 160 National Council on Radiation Protection and Measurements, Bethesda, MD, 2009. | |
† Les appareils de dépistage des passagers à rayons X n'ont pas été utilisés aux États-Unis depuis 2014, mais peuvent être utilisés dans d'autres pays. Aux États-Unis, les dispositifs de contrôle des passagers utilisent des ondes millimétriques (mmW) qui sont un type de rayonnement non ionisant. Ces mêmes fréquences sont utilisées dans les installations de communication sans fil 5G. | |
Références
1. United States Environmental Protection Agency (EPA). Radiation Sources and Doses. Accessed January 2, 2025.
2, Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Radiation Emergencies: Radiation Thermometer. Accessed January 2, 2025.
3. United States Nuclear Regulatory Commission. Backgrounder on the Three Mile Island Accident. Accessed January 2, 2025.
4. International Atomic Energy Agency. The 1986 Chornobyl nuclear power plant accident. Accessed January 2, 2025.
5. World Nuclear Association. Fukushima Daiichi Accident. Accessed January 2, 2025.
Physiopathologie de l'exposition aux rayonnements et de la contamination radioactive
Les rayonnements ionisants peuvent léser directement l'ADN, l'ARN et les protéines. Cependant, les lésions de ces molécules sont le plus souvent indirectes, provoquées par les radicaux libres hautement réactifs générés par l'interaction du rayonnement avec les molécules d'eau intracellulaire.
De fortes doses de rayonnement peuvent provoquer la mort cellulaire et des doses plus faibles peuvent perturber les systèmes de réparation moléculaire endogènes, l'homéostasie et la prolifération cellulaire. L'atteinte de ces composants cellulaires, entre autres, peut entraîner une hypoplasie tissulaire progressive, une atrophie et, finalement, une fibrose. Cependant, la mort cellulaire seule ne peut expliquer de nombreuses réactions tissulaires, car ces réactions dépendent également d'événements complexes, dont des réactions inflammatoires, chroniques oxydatives et immunitaires, ainsi que des lésions de la vascularisation et de la matrice extracellulaire.
En général, les réactions précoces, telles que celles au niveau de la peau et du tractus gastro-intestinal, correspondent à la destruction des cellules souches/progénitrices précoces qui fournissent les cellules fonctionnelles matures des tissus, ainsi que les réactions inflammatoires.
Les réactions tardives (p. ex., au niveau des poumons, des reins et du cerveau) impliquent des interactions complexes et dynamiques entre plusieurs types cellulaires dans les tissus et les organes et comprennent l'infiltration par des cellules immunitaires, la production de cytokines et de facteurs de croissance, souvent en cas de persistance de cascades cycliques et de stress oxydatif chronique.
Facteurs influençant la réponse
La réponse biologique à l'irradiation varie avec
La radiosensibilité des tissus
La dose
Le débit de dose
La durée de l'exposition
Degré de la réponse inflammatoire
Âge
Comorbidités
Présence de troubles génétiques de la réparation de l'ADN (p. ex., ataxie télangiectasie, syndrome de Bloom, anémie de Fanconi)
Les cellules et les tissus ont des radiosensibilités variables. En général, les cellules indifférenciées et celles qui ont des taux mitotiques élevés (p. ex., les cellules-souches, les cellules cancéreuses) sont particulièrement vulnérables aux rayonnements. Puisque le rayonnement réduit préférentiellement les cellules-souches en division rapide plutôt que les cellules matures plus résistantes, il existe généralement une période de latence entre l'exposition aux radiations et les lésions radiques manifestes. Les lésions ne se manifestent pas jusqu'à ce qu'une fraction significative des cellules matures meurent de sénescence naturelle et ne soient pas remplacées, en raison de la perte des cellules-souches.
Les sensibilités cellulaires dans l'ordre décroissant approximatif de la plus à la moins sensible sont les suivantes
Les cellules lymphoïdes
Les cellules germinales
Les cellules prolifératives de la moelle osseuse
Les cellules épithéliales intestinales
Les cellules-souches épidermiques
Les cellules hépatiques
L'épithélium des alvéoles pulmonaires et des voies biliaires
Les cellules épithéliales rénales
Les cellules endothéliales (plèvre et péritoine)
Les cellules du tissu conjonctif
Les cellules osseuses
Les cellules de la moelle épinière, du cerveau et du muscle
La gravité des lésions par rayonnement dépend de la dose et de la durée pendant laquelle elle est délivrée. Une dose élevée, unique et rapide est plus nuisible que la même dose administrée sur des semaines voire des mois. La réponse dépend également de la surface corporelle totale exposée. La maladie grave est certaine, et la mort est possible, après une dose corps entier > 4,5 Gy délivrée sur une courte période (minutes à heures) (1); cependant, des doses de 10 Gy peuvent être bien tolérées si l'émission est fractionnée sur une longue période de temps et sur une surface tissulaire limitée (p. ex., dans le traitement anticancéreux).
D'autres facteurs peuvent augmenter la sensibilité aux radiations des blessures. L'enfant est plus sensible aux lésions radio-induites, car son taux de prolifération cellulaire est plus élevé. Chez l'enfant, certains organes et tissus tels que le cerveau, le cristallin et la glande thyroïde sont plus sensibles aux radiations que chez l'adulte. Les personnes qui sont homozygotes pour le gène l'ataxie-télangiectasie présentent une sensibilité considérablement augmentée aux lésions par rayonnement. Des troubles, tels que les troubles rhumatismaux systémiques et le diabète, peuvent augmenter la sensibilité aux lésions par rayonnement. Certains médicaments et agents chimiothérapeutiques (p. ex., dactinomycine, doxorubicine, bléomycine, 5-fluorouracile, méthotrexate) peuvent également augmenter la sensibilité aux lésions radiques. Certains agents chimiothérapeutiques (p. ex., doxorubicine, étoposide, paclitaxel, épirubicine), des antibiotiques (p. ex., céfotétan), des statines (p. ex., simvastatine) et des préparations à base de plantes (p. ex., le millepertuis) peuvent provoquer une réaction cutanée inflammatoire au niveau du site d'une irradiation antérieure (rappel d'irradiation) des semaines à des années après l'exposition au même endroit (2).
Effets cancérigènes, tératogènes et héréditaires
Les lésions génétiques induites par les radiations des cellules somatiques peuvent entraîner une transformation maligne. L'exposition aux rayonnements in utero peut avoir des effets tératogènes et léser les cellules germinales avec la possibilité théorique d'anomalies génétiques transmissibles.
Une exposition prolongée du corps entier est supposée augmenter le risque moyen de mortalité par cancer au cours de la vie d'un adulte (3).
Le risque de développer un cancer dû à des doses couramment reçues (c'est-à-dire, dues au rayonnement de fond et aux examens d'imagerie habituels [voir Risques des radiations ionisantes]) est beaucoup moins important et pourrait être nul.
Les estimations de risque accru de cancers radio-induits par les faibles doses typiquement rencontrées au voisinage des accidents tels que celui des réacteurs de Fukushima ont été évaluées en extrapolant vers le bas les effets connus de doses beaucoup plus élevées. Le très faible effet théorique résultant est multiplié par une population importante pour donner ce qui peut sembler être un nombre préoccupant de décès supplémentaires dus au cancer. La validité de telles extrapolations ne peut être confirmée parce que l'augmentation hypothétique du risque est trop petite pour être détectée par les études épidémiologiques, et la possibilité qu'il n'y ait pas de risque accru de cancer en raison de cette exposition ne peut être exclue.
Les enfants sont plus vulnérables au risque de cancer radio-induit parce qu’ils ont un plus grand nombre de divisions cellulaires futures et une durée de vie plus longue au cours de laquelle le cancer peut se manifester. Une TDM de l'abdomen effectuée chez un enfant de 1 an est estimée augmenter le risque absolu pour l'enfant de développer un cancer tout au long de sa vie d'environ 0,1 à 0,2% (4).
Les radio-isotopes incorporés dans des tissus spécifiques sont potentiellement cancérigènes à ces niveaux (p. ex., l'accident du réacteur de Tchernobyl a provoqué une captation importante d'iode radioactif dû à la consommation de lait contaminé, ce qui a provoqué une augmentation ultérieure des cancers de la thyroïde chez les enfants exposés).
Le fœtus est exceptionnellement vulnérable aux lésions par rayonnement à haute dose. Cependant, à des doses < 100 mGy, les effets tératogènes sont peu probables. Le risque fœtal du rayonnement aux doses des examens d’imagerie que les femmes enceintes pourraient subir est généralement très faible par rapport au risque global de malformations congénitales (2 à 6% observables à la naissance) et au bénéfice diagnostique potentiel de l'examen. Le risque accru de développer un cancer à la suite d'une exposition in utero au rayonnement est approximativement le même que celui de l'exposition aux rayonnements des enfants, qui est environ 2 à 3 fois le risque de l'adulte qui est de 5%/Sv (5).
Chez un fœtus, une exposition supérieure à 300 mGy pendant 8 à 15 semaines après la conception peut entraîner une diminution de l'intelligence (6).
Les risques potentiels de l'exposition aux rayonnements imposent une attention particulière à la nécessité (ou aux alternatives) des examens d'imagerie impliquant des rayonnements, à l'optimisation de l'exposition aux rayonnements selon la conformation corporelle et à la question clinique posée, ainsi qu'une attention particulière à l'utilisation de procédures de radioprotection appropriées, en particulier chez l'enfant et la femme enceinte.
Il a été montré que les lésions des cellules reproductrices peuvent causer des malformations congénitales chez les descendants d'animaux gravement irradiés. Cependant, des effets héréditaires n'ont pas été retrouvés chez les enfants des personnes exposées aux rayonnements, y compris les enfants des survivants de la bombe atomique japonais ou les enfants des survivants du cancer traités par radiothérapie.
Références pour la physiopathologie
1. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Acute Radiation Syndrome: Information for Clinicians. Accessed January 2, 2025.
2. Balter S, Hopewell JW, Miller DL, et al. Fluoroscopically guided interventional procedures: A review of radiation effects on patients' skin and hair. Radiology. 254(2):326-341, 2010. doi:10.1148/radiol.2542082312
3. National Research Council of the National Academies, Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII, Phase 2. Accessed January 2, 2025.
4. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. Scientific Annex B: Effects of radiation exposure of children. Accessed January 2, 2025.
5. National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). Report No. 174 – Preconception and Prenatal Radiation Exposure: Health Effects and Protective Guidance (2013). Accessed January 2, 2025.
6. Moon EK, Wang W, Newman JS, Bayona-Molano Mdel P. Challenges in interventional radiology: the pregnant patient. Semin Intervent Radiol. 2013;30(4):394-402. doi:10.1055/s-0033-1359734
Symptomatologie de l'exposition aux rayonnements et de la contamination radioactive
Les manifestations cliniques varient selon que l’exposition aux radiations implique le corps entier (syndrome de l’irradiation globale aiguë) ou est limitée à une petite partie du corps (radiolésions focales).
Syndromes d'irradiation aiguë (SIA)
Après que l'ensemble du corps ou une grande partie du corps, ait reçu une forte dose de rayonnement pénétrant, plusieurs syndromes distincts peuvent survenir:
Un syndrome cérébrovasculaire
Un syndrome gastro-intestinal
Un syndrome hématopoïétique
Ces syndromes présentent 3 phases différentes:
Une phase prodromique (de quelques minutes à 2 jours après l'exposition): une léthargie et des symptômes gastro-intestinaux (nausées, anorexie, vomissements, diarrhée) sont possibles.
Une phase de latence asymptomatique (de quelques heures à 21 jours après l'exposition)
Une phase manifeste de la maladie systémique (de quelques heures à > 60 jours après l'exposition): la maladie est classée selon le principal organe atteint
Le type de syndrome qui se développe, sa gravité et sa rapidité d'évolution dépendent de la dose de rayonnement (voir tableau Effets de l'irradiation corporelle totale par irradiation externe ou absorption interne). Les symptômes et l'évolution du temps sont assez uniformes pour une dose donnée de rayonnement, ce qui peut permettre d'estimer l'exposition aux radiations.
Le syndrome cérébro-vasculaire, la manifestation dominante de très hautes doses de rayonnement sur le corps entier (> 30 gray), est toujours fatal. Le prodrome se développe en quelques minutes et jusqu'à 1 heure après l'exposition. Il n'existe aucune ou peu de phase latente. Les patients développent des tremblements, des convulsions, une ataxie et un œdème cérébral et meurent en quelques heures à 1 ou 2 jours.
Le syndrome gastro-intestinal est la manifestation dominante pour des doses corps entier d’environ 6 à 30 gray. Les symptômes prodromiques, souvent considérables, se développent en 1 heure et disparaissent en 2 jours. Pendant la période de latence de 4 à 5 jours, les cellules de la muqueuse du tube digestif meurent. La mort cellulaire se traduit par des nausées, des vomissements et une diarrhée rebelle qui entraînent une déshydratation et des déséquilibres électrolytiques sévères, une diminution du volume plasmatique et un collapsus vasculaire. Une nécrose intestinale peut également survenir, prédisposant à une perforation intestinale, une bactériémie et un sepsis. La mort est fréquente. Les patients recevant > 10 Gy peuvent présenter des symptômes cérébrovasculaires (suggérant une dose létale). Les survivants présentent également un syndrome hématopoïétique.
Le syndrome hématopoïétique est la manifestation dominante après des doses globales d'environ 1 à 6 Gy et consiste en une pancytopénie généralisée. Un prodrome bénin peut commencer après 1 à 6 heures, et durer de 24 à 48 heures. Les cellules souches de moelle osseuse sont largement déplétées, mais les cellules sanguines matures dans la circulation sont en grande partie épargnées. Les lymphocytes circulants sont une exception, et une lymphopénie peut être évidente quelques heures à quelques jours après l'exposition. À mesure que les cellules en circulation meurent de sénescence, elles ne sont pas remplacées en nombre suffisant, ce qui produit une pancytopénie. Ainsi, les patients restent asymptomatiques pendant une période de latence pouvant atteindre 4,5 semaines après une dose de 1 Gy (gray) à mesure que l'inhibition de l'hématopoïèse progresse. Le risque d’infections diverses est augmenté en raison de la neutropénie (principalement de la 2 à 4e semaine) et de la diminution de la production des anticorps. Les pétéchies et les hémorragies muqueuses sont dues à la thrombopénie, qui se développe en 3 à 4 semaines et peut persister pendant des mois. L'anémie apparaît lentement, car les globules rouges préexistants ont une durée de vie plus longue que les globules blancs et les plaquettes. Les survivants ont une incidence accrue de cancers radio-induits, y compris de leucémies.
Effets de l'irradiation corporelle totale par irradiation externe ou par absorption interne
Phase du syndrome | Signe | Doses (Gy)*,† | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
1–2 | 2–6 | 6–8 | 8–30 | > 30 | ||
Prodrome | Incidence des nausées et vomissements | 5–50% | 50–100% | 75–100% | 90–100% | 100% |
Moment d'apparition des nausées et des vomissements après une exposition‡ | 2–6 heures | 1–2 heures | 10–60 minutes | < 10 minutes | Minutes | |
Durée des nausées et vomissements | < 24 heures | 24–48 heures | < 48 heures | < 48 heures | N/A (les patients meurent en < 48 heures) | |
Sévérité et incidence des diarrhées | Aucun | Aucune à légère (< 10%) | Modérée à sévère (> 10%) | Sévère (> 95%) | Sévère (100%) | |
Moment d'apparition de la diarrhée après une exposition | — | 3–8 heures | 1–3 heures | < 1 heure | < 1 heure | |
Sévérité et incidence des céphalées | Légère | Légère à modérée (50%) | Modérée (80%) | Grave (80–90%) | Sévère (100%) | |
Moment d'apparition des céphalées après une exposition | — | 4–24 heures | 3–4 heures | 1–2 heures | < 1 heure | |
Sévérité de la fièvre | Afébriles | Augmentation modérée | Modérée à grave | Grave | Grave | |
Incidence de la fièvre | — | 10–100% | 100% | 100% | 100% | |
Moment d'apparition de la fièvre après une exposition | — | 1–3 heures | < 1 heure | < 1 heure | < 1 heure | |
Fonction du système nerveux central | Aucune altération | Troubles cognitifs pendant 6–20 h | Troubles cognitifs pendant > 24 heures | À doses plus élevées, incapacitation rapide Un intervalle lucide de plusieurs heures possible | Ataxie Convulsions Tremblement Léthargie | |
Période de latence | Pas de symptôme | 28–31 jours | 7–28 jours | < 7 jours | Aucun | Aucun |
Maladie évidente | Manifestations cliniques | Leucopénie légère à modérée Fatigue Faiblesse musculaire | Leucopénie modérée à grave Purpura Hémorragie Infections Épilation après 3 gray | Lymphopénie sévère Forte fièvre Diarrhée Vomissements Vertiges et désorientation Hypotension Déséquilibres électrolytiques | Nausées Vomissements Diarrhée grave Forte fièvre Déséquilibres électrolytiques Le choc | N/A (les patients meurent en < 48 heures) |
Le syndrome dépend de l'organe dominant | Hématopoïétiques | Hématopoïétiques | Gastro-intestinal (cellules muqueuses) | Gastro-intestinal (cellules muqueuses) | Système nerveux central | |
Hospitalisation | Observation ambulatoire | Recommandée à nécessaire | Urgente | Traitement palliatif (seulement symptomatique) | Traitement palliatif (seulement symptomatique) | |
Mortalité aiguë sans soins médicaux | 0–5% | 5–100% | 95–100% | 100% | 100% | |
Mortalité aiguë avec soins médicaux | 0–5% | 5–50% | 50–100% | 100% | 100% | |
Mort | 6–8 semaines | 4–6 semaines | 2–4 semaines | 2 jours –2 semaines | 1–2 jours | |
* 1 rad = 1 cGy; 100 rad = 1 gray. | ||||||
† L'irradiation du corps entier jusqu'à ~1 Gy (gray) a peu de risques de causer un quelconque symptôme. | ||||||
‡ Bien que l'évaluation du temps au vomissement soit une méthode rapide et peu coûteuse pour estimer la dose de rayonnement, elle doit être utilisée avec prudence car elle est imprécise, avec un fort taux de faux positifs. Des informations complémentaires, telles que la numération des lymphocytes et des détails concernant le risque d'exposition, améliorent la précision. | ||||||
Adapted from Military Medical Operations Armed Forces Radiobiology Research Institute: Medical Management of Radiological Casualties, edition 3. June 2010. | ||||||
Les lésions cutanées par irradiation sont des lésions de la peau et des tissus sous-jacents par des doses d’irradiation aiguë aussi faibles que 3 Gy (voir tableau Lésions d'irradiation focale). Une lésion cutanée par irradiation peut survenir en cas de syndrome d'irradiation aiguë ou d'exposition radiologique focale et va d'un érythème transitoire léger à une nécrose. Les effets retardés (> 6 mois après l'exposition) comprennent l'hyper- et l'hypopigmentation, la fibrose progressive et les télangiectasies diffuses. La peau mince atrophique peut être facilement lésée par un traumatisme mécanique léger. La peau exposée a un risque augmenté de carcinome malpighien. En particulier, la possibilité d'exposition aux radiations doit être envisagée lorsque des patients se présentent avec une brûlure douloureuse qui ne guérit pas, sans antécédents de lésion thermique.
Lésions d'irradiation focale
L'irradiation de chaque organe peut entraîner des effets indésirables à la fois aigus et chroniques (voir tableau Lésions d'irradiation focale). Chez la plupart des patients, ces effets indésirables résultent de la radiothérapie. D'autres causes fréquentes d'exposition comprennent notamment tout contact accidentel avec des systèmes non protégés d'irradiation des aliments, des équipements de radiothérapie, des équipements de diffraction des rayons X et d'autres sources industrielles ou médicales de rayonnement capables de produire des débits de dose élevés. En outre, une exposition prolongée aux rayons X au cours de certaines procédures interventionnelles réalisées sous guidage scopique peut entraîner des lésions cutanées par irradiation. Les plaies ou ulcères radio-induits peuvent prendre des mois ou des années pour se développer pleinement. Les patients souffrant de graves lésions cutanées par irradiation ont des douleurs sévères et nécessitent souvent une intervention chirurgicale.
Lésions d'irradiation focale*
Tissus exposés | Effets indésirables |
|---|---|
Le cerveau | |
Cœur et vaisseaux sanguins | Douleur thoracique, péricardite radique, myocardite radique |
Peau | Dose 2–4 gray: érythème transitoire Dose 4–5 gray: érythème transitoire, dépilation temporaire (dans les 2–3 semaines de l'exposition à > ~4 gray) Dose 5-10 gray: érythème prolongé, éventuellement épilation permanente, desquamation sèche (avec des expositions à l'extrémité supérieure de la fourchette) Dose 10–15 gray: desquamation sèche (dans les 2–8 semaines de l'exposition) Dose 15–20 gray: desquamation humide (dans les 2–4 semaines de l'exposition) Dose 15–25 gray: formation d'ampoules (dans les 2–3 semaines de l'exposition) Dose > 20 gray: ulcération (après 2 à 3 semaines d'exposition) Dose > 25 gray: nécrose (> 3 semaines après l'exposition) |
Gonades | Réduction de la spermatogenèse, aménorrhée, diminution de la libido Dose seuil (~1% d'incidence) pour la stérilité:
|
Tête et cou | Mucite, odynophagie, carcinome thyroïdien |
Muscles et os | Myopathie, modifications néoplasiques, ostéosarcome |
Yeux | Dose > ~0,5 gray: cataracte (après ~20 ans de période de latence; plus la dose est importante et plus jeune est l'âge lors de l'exposition, plus la période de latence est courte) |
Atteinte pulmonaire | Pneumonie aiguë Exposition fractionnée > 30 Gy (gray): parfois fatale (LD50 ~> 10 gray en une seule exposition à haute dose) Fibrose pulmonaire |
Reins | Diminution du débit de filtration glomérulaire, diminution de la fonction tubulaire rénale Fortes doses (après 6 mois à 1 an de période de latence): protéinurie, insuffisance rénale, anémie, HTA Dose cumulative > 20 Gy (gray) en < 5 semaines: fibrose radique, insuffisance rénale oligurique |
Moelle épinière | Dose > 50 gray: myélopathie |
Fœtus | Restriction de croissance, malformations congénitales, erreurs congénitales du métabolisme, mort fœtale Dose < 0,1 gray: pas d'effet significatif Le risque de cancer futur est approximativement le même que pour l'exposition d'un enfant: ~10-15% par gray |
Authors on behalf of ICRP, Stewart FA, Akleyev AV, et al. ICRP publication 118: ICRP statement on tissue reactions and early and late effects of radiation in normal tissues and organs--threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. Ann ICRP. 2012;41(1-2):1-322. doi:10.1016/j.icrp.2012.02.001 LD-50 = dose qui sera fatale à 50% des patients; Gy = gray. | |
*Généralement dû à la radiothérapie. | |
Diagnostic de l'exposition aux rayonnements et de la contamination
Symptomatologie, gravité et latence des symptômes
Nombre absolu de lymphocytes sériels et taux d'amylase
Le diagnostic repose sur l'anamnèse de l'exposition, la symptomatologie et les examens complémentaires. L'apparition, l'évolution dans le temps et la gravité des symptômes peuvent permettre de déterminer la dose de rayonnement et ainsi permettre également de trier les patients par rapport à leurs conséquences probables. Cependant, certains symptômes avant-coureurs (p. ex., nausées, vomissements, diarrhée, tremblements) sont non spécifiques et d'autres causes qu'un rayonnement doivent être évoquées. De nombreux patients dont l'exposition est insuffisante pour causer un syndrome d'irradiation aiguë peuvent présenter initialement des symptômes non spécifiques similaires, en particulier après une attaque terroriste ou un accident de réacteur nucléaire, lorsque l'anxiété est importante.
Après l'irradiation aiguë, la NFS et le calcul du nombre absolu de lymphocytes est fait et répété 24, 48 et 72 heures après l'exposition afin d'estimer la dose de rayonnement initiale et le pronostic (voir tableau Relation entre le nombre absolu de lymphocytes, la dose de rayonnement et le pronostic). La relation entre la dose et le nombre de lymphocytes peut être modifiée par un traumatisme physique, qui peut déplacer les lymphocytes des espaces interstitiels dans le système vasculaire et augmenter le nombre de lymphocytes (1, 2). Cette augmentation liée au stress est transitoire et disparaît généralement dans les 24 à 48 heures après l'agression physique. Cette élévation transitoire du nombre de lymphocytes peut suggérer un pronostic faussement optimiste jusqu'à ce que le nombre de lymphocytes diminue. La NFS est ensuite répétée chaque semaine pour surveiller l'activité médullaire ou, selon les besoins, en fonction de l'évolution clinique. Le taux d'amylase sérique augmente de façon dose-dépendante commençant 24 heures après une exposition significative au rayonnement, donc les taux sont mesurés initialement et chaque jour par la suite. D'autres examens complémentaires sont pratiqués si faisables:
La protéine C-réactive (CRP): la CRP augmente avec la dose de rayonnement; ces taux peuvent discriminer les patients minimalement et fortement exposés.
Taux de citrulline dans le sang: la baisse des taux de citrulline indique des lésions digestives.
Dosage sanguin du ligand de la fms-related tyrosine kinase-3 (FLT-3): le FLT-3 est un marqueur de lésions hématopoïétiques.
Interleukine-6 (IL-6): ce marqueur de l'inflammation augmente à des doses élevées de rayonnements.
Mesure quantitative du granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF): les taux sont augmentés à des doses plus élevées de rayonnements.
Études cytogénétiques avec un indice de surdispersion: ces études sont utilisées pour évaluer l'exposition partielle de l'organisme.
Relation entre le nombre absolu de lymphocytes chez l'adulte à 48 heures, la dose de rayonnement*,†, et le pronostic
Nombre absolu de lymphocytes le plus bas (cellules/mL) | Dose de rayonnement (Gy) | Pronostic |
|---|---|---|
> 1500 (adultes normaux)‡ (> 1,5 × 109/L) | 0,0–0,4 | Excellent |
1000–1499 (1–1,499 × 109/L) | 0,5–1,9 | Bon |
500–999 (0,5–0,999 × 109/L) | 2,0–3,9 | Assez bon |
100–499 (0,1–0,499 × 109/L) | 4,0–7,9 | Mauvais |
< 100 (< 0,1 × 109/L) | ≥ 8,0 | Presque toujours fatal |
*Irradiation du corps entier (dose approximative). | ||
† La relation dose-réponse absolue du nombre de lymphocytes montrée dans ce tableau peut être perturbée par un traumatisme physique concomitant. La réponse au stress en cas de traumatisme physique est accompagnée d'une leucocytose générale sanguine périphérique avec divers changements dans les sous-ensembles de leucocytes et de lymphocytes. | ||
‡ Les enfants ont habituellement des taux plus élevés qui diminuent avec l'âge d'une médiane de 4600/mL (4,6 × 109/L) à 0–2 ans à 3100/mL (3,1 × 109/L) à 2–6 ans et à 2300/mL (2,3 × 109/L) à 7–17 ans. | ||
Adapted from Mettler FA Jr, Voelz GL. Major radiation exposure—what to expect and how to respond. New Engl J Med.346:1554–1561, 2002. doi: 10.1056/NEJMra000365 | ||
Contamination radioactive
Lorsqu'une contamination est suspectée, le corps entier doit être examiné avec une sonde Geiger-Muller à fenêtre fine attachée à un radiamètre (compteur Geiger) pour identifier l'emplacement et l'importance de la contamination externe. En outre, afin de détecter une éventuelle contamination interne, on peut effectuer des prélèvements dans les narines, les oreilles, la bouche et les plaies avec des écouvillons humides qui sont ensuite testés avec le compteur. Il faut également mesurer la radioactivité de l'urine, des selles et des vomissements si une contamination interne est suspectée.
Références pour le diagnostic
1. Toft P, Tønnesen E, Helbo-Hansen HS, et al. Redistribution of granulocytes in patients after major surgical stress. APMIS. 102(1):43-48, 1994. doi: 10.1111/j.1699-0463.1994.tb04843.x
2. DeRijk R, Michelson D, Karp B, et al. Exercise and circadian rhythm-induced variations in plasma cortisol differentially regulate interleukin-1 beta (IL-1 beta), IL-6, and tumor necrosis factor-alpha (TNF alpha) production in humans: high sensitivity of TNF alpha and resistance of IL-6. J Clin Endocrinol Metab. 82(7):2182-2191, 1997. doi: 10.1210/jcem.82.7.4041
Traitement de l'exposition aux rayonnements et de la contamination radioactive
Traitement en premier des lésions traumatiques sévères ou des affections médicales mettant potentiellement en jeu le pronostic vital
Minimisation de l'exposition aux radiations des travailleurs du domaine de la santé
Traitement des contaminations internes et externes
Parfois, mesures spécifiques de radio-isotopes particuliers
Précautions et traitement du système immunitaire lésé
Minimisation de la réponse inflammatoire
Soins de support
L'irradiation peut être accompagnée de lésions physiques (p. ex., par brûlure, explosion, chute). Les traumatismes associés sont plus immédiatement mortels que l'exposition aux rayonnements et doivent être traités rapidement (voir Prise en charge du patient traumatisé: bilan et traitement). La réanimation traumatique des blessés graves a la priorité sur les efforts de décontamination et ne doit pas être retardée dans l'attente de l'équipement et du personnel spécialisés dans la prise en charge des problèmes d'irradiation. Les précautions universelles standards des prises en charge du polytraumatisé protègent correctement l'équipe de réanimation.
Pièges à éviter
|
Prise en charge des syndromes d'irradiation globale aiguë
Syndrome | Recommandation et sa force* |
|---|---|
Hématopoïétiques | G-CSF (granulocyte-colony stimulating factor) ou GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) lorsque le nombre absolu de neutrophiles est < 0,5 × 109cellules/L (↑) Agents stimulants érythropoïétiques en cas d'anémie prolongée (↓) Cellules souches hématopoïétiques après échec de 2 à 3 semaines de traitement par cytokines pour induire la récupération d'une aplasie médullaire en l'absence de défaillance d'organe non hématopoïétique (↓) |
Gastro-intestinal | Fluoroquinolone ou antibiotique similaire 2 à 4 jours après l'exposition aux radiations (↓) Décontamination intestinale et antibiotiques parentéraux lorsque cela est indiqué (↓) Antagoniste prophylactique du récepteur de la sérotonine en cas d'exposition suspectée comme étant > 2 Gy (↓) Lopéramide, selon les besoins pour le contrôle de la diarrhée (↓) |
Cutanée | Corticostéroïdes topiques de classe II – III, antibiotiques topiques et antihistaminiques topiques appliqués aux brûlures par irradiation, aux ulcères ou aux bulles (↑) Corticostéroïdes systémiques pour les brûlures par irradiation, les ulcères ou la nécrose en l'absence d'indication spécifique de l'utilisation systémique de corticostéroïdes (fort contre la pratique) Exérèse chirurgicale et greffe d'ulcères de rayonnement ou nécrose localisée avec douleur réfractaire (↑) |
Neurovasculaire | Soins de support avec un antagoniste des récepteurs de la sérotonine, le mannitol, le furosémide et les antalgiques (↑) |
Soins intensifs | Liquide, traitement électrolytique substitutif et sédatifs en cas de brûlures importantes, d'hypovolémie et/ou de choc (↑) Ventilation mécanique avec une stratégie de protection pulmonaire en cas d'insuffisance respiratoire aiguë (↑) Décontamination sélective de l'oropharynx ou décontamination sélective du tube digestif (↓) Maintenir une glycémie moyenne de 140 à 180 mg/dL (7,8 à 10 mmol/L) chez la majorité des patients en soins intensifs (↓) Anti-H2 ou inhibiteur de la pompe à protons (↓) |
* Force de la recommandation en faveur de la pratique: ↑ = Forte; ↓ = Faible | |
Modified from Dainiak N. Medical management of acute radiation syndrome and associated infections in a high-casualty incident. J Radiat Res. 59(suppl 2):ii54-ii64, 2018. doi:10.1093/jrr/rry004 | |
Préparation
Dans le cadre de leurs plans de préparation aux situations d'urgence, les hôpitaux doivent avoir des protocoles et du personnel formé disponibles pour traiter les patients contaminés par des matières dangereuses, y compris des matières radioactives. Les organismes de réglementation et d'accréditation (p. ex., les services de santé des États ou la Joint Commission aux États-Unis) imposent souvent la mise en place de ces plans.
Si possible, les zones de traitement peuvent être protégées par un film plastique pour faciliter la décontamination des locaux. Cette préparation ne doit jamais primer sur les procédures de stabilisation médicales. Des poubelles étiquetées (" Attention, matériel radioactif "), des cuves pour prélèvements et des détecteurs doivent être à disposition. Tous les équipements qui ont été en contact avec le local ou avec le patient (dont l'équipement de l'ambulance) doivent être confinés jusqu'à la confirmation de l'absence de contamination. Une exception est une situation de catastrophe avec décès en masse, au cours de laquelle des équipements critiques légèrement contaminés tels que des hélicoptères, des ambulances, des salles de traumatismes et de radiologie, une TDM et des équipements chirurgicaux, doivent être rapidement décontaminés dans la mesure du possible et remis en service.
Le personnel impliqué dans le traitement ou le transport du patient doit suivre les précautions standards, et porter des bonnets, blouses, masques, robes, gants et chaussures de protection. L'équipement de protection utilisé doit ensuite être placé dans des sacs ou des récipients étiquetés. Le personnel doit porter des dosimètres pour surveiller l'exposition aux radiations. Le personnel doit être renouvelé régulièrement pour minimiser l'exposition et les femmes enceintes ne doivent pas pénétrer dans la zone de traitement.
En raison des faibles taux d’exposition prévus dans le cas de la plupart des patients contaminés, les membres du personnel médical qui traitent ces patients sont peu susceptibles de recevoir des doses supérieures aux limites professionnelles de 0,05 Sv/année (1). Même dans le cas extrême des décès de l'accident du réacteur nucléaire de Tchernobyl, le personnel médical qui a traité les patients à l'hôpital a reçu < 0,01 Sv. Plusieurs sources faisant autorité suggèrent qu’une dose d’au moins jusqu’à 0,5 Gy (gray) peut être envisagée comme un risque acceptable pour l'activité de sauvetage.
Identification de la contamination
L'identification d'une contamination radioactive chez un patient doit entraîner son isolement dans une zone désignée (si possible), sa décontamination et la notification au responsable de la sécurité radiologique de l'hôpital, aux autorités de santé publique, aux équipes spécialisées dans les matières dangereuses et aux forces de l'ordre, selon le cas, afin d'enquêter sur la source de la radioactivité.
La contamination externe doit être déterminée par une scintigraphie avec un radiamètre approprié pour les patients présumés contaminés par des matières radioactives (p. ex., compteur Geiger) (2).
Décontamination externe
Les séquences et priorités typiques sont les suivantes
Retirer les vêtements et les débris externes
Décontaminer les blessures avant de décontaminer la peau intacte
Nettoyer les zones les plus contaminées en premier
Utiliser un radiomètre pour suivre les progrès de la décontamination
Continuer la décontamination jusqu'à ce que les zones soient à moins de 2 à 3 fois le rayonnement de fond ou qu'il n'y ait pas de réduction significative entre les efforts de décontamination.
Les vêtements sont enlevés avec précaution pour minimiser la dispersion de la contamination et placés dans des conteneurs étiquetés. Retirer les vêtements correctement permet d’éliminer près de 90% de la contamination externe. Les objets étrangers doivent être considérés comme contaminés jusqu'à ce qu'une analyse par détecteur de rayonnement soit négative.
Les plaies contaminées sont décontaminées avant la peau intacte; elles sont irriguées avec une solution physiologique et délicatement nettoyées avec une éponge chirurgicale. Le débridement minime des berges de la plaie peut être effectué s'il existe une contamination résiduelle après plusieurs tentatives de nettoyage. Un débridement au-delà du bord de la plaie n'est pas nécessaire. Cependant, les fragments radioactifs incorporés peuvent avoir des taux d'exposition aux rayonnements très élevés et doivent donc être retirés en utilisant une pince longue ou un dispositif similaire et placés dans un récipient en plomb.
La peau et les cheveux contaminés sont lavés à l'eau tiède avec un détergent doux, jusqu'à ce que la mesure de la radioactivité indique des niveaux inférieurs à 2 à 3 fois le rayonnement de fond normal ou jusqu'à ce que les lavages successifs ne réduisent plus de manière significative le niveau de contamination. Toutes les plaies sont recouvertes pendant le lavage afin d'éviter la pénétration de radioéléments. Il faut frotter fermement mais en n'abrasant pas la peau. Une attention particulière est habituellement requise pour les ongles et les plis cutanés. Les poils qui restent contaminés sont enlevés avec des ciseaux ou une tondeuse électrique; le rasage est évité. Provoquer une transpiration (p. ex., en plaçant un gant en caoutchouc sur une main contaminée) permet d'éliminer les contaminations résiduelles de la peau.
Les brûlures sont rincées doucement plutôt que frottées parce qu’un frottement peut aggraver les lésions. Les changements de pansement suivants permettent d'éliminer la contamination résiduelle.
La décontamination n'est pas nécessaire en cas d'irradiation par une source à distance et sans contamination.
Décontamination interne
Les substances radioactives absorbées doivent être éliminées rapidement à l'aide de vomitifs ou par lavage si l'exposition est récente. Un rinçage fréquent de la bouche avec du sérum physiologique ou du peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) dilué est indiqué en cas de contamination orale. En cas d'exposition des yeux, ceux-ci doivent être décontaminés en les plaçant sous un filet d'eau ou de sérum physiologique en direction latérale et dirigé loin du nez pour éviter de contaminer le canal nasolacrymal.
L'urgence et l'importance d'utiliser des mesures de traitement plus spécifiques dépendent du type et de la quantité du radionucléide, de sa forme chimique et de ses caractéristiques métaboliques (p. ex., solubilité, affinité pour des organes cibles spécifiques), de la voie de contamination (p. ex., inhalation, ingestion, plaies contaminées), et de l'efficacité de la méthode thérapeutique. La décision de traiter la contamination interne nécessite la connaissance des risques potentiels; la consultation d’un spécialiste est recommandée (p. ex., Centers for Disease and Control and Prevention (CDC): Radiation Emergencies: Clinical Guidance and Resources for Professionals, Radiation Emergency Assistance Center/Training Site [REAC/TS] aux États-Unis, International Atomic Energy Agency: Incident and Emergency Centre).
Les méthodes pour enlever les contaminants radioactifs (3) de l'organisme (décorporation) comprennent
Saturation de l'organe cible (p. ex., iodure de potassium [KI] pour les isotopes de l'iode) (voir U.S. Department of Health and Human Services Radiation Emergency Medical Management: Guidance on Diagnosis and Treatment for Healthcare Providers)
La chélation au niveau du site d'entrée ou dans les liquides corporels suivie d'une excrétion rapide (p. ex., diéthylènetriamine penta-acétate de calcium ou de zinc [DTPA] pour l'américium, le californium, le plutonium et l'yttrium)
L'accélération du cycle métabolique du radio-isotope par dilution isotopique (p. ex., eau pour l'hydrogène-3)
La précipitation du radionucléide dans la lumière intestinale suivie de l'excrétion fécale (p. ex., solutions orales de calcium ou de phosphate d'aluminium pour le strontium-90).
L'échange d'ions dans le tractus gastro-intestinal (p. ex., le bleu de Prusse pour le césium-137, le rubidium-82, le thallium-201)
Lors d'un accident grave de réacteur nucléaire de production d'énergie qui a relâché des produits de fission dans l'environnement pouvant exposer des populations importantes à l'iode radioactif, l'utilisation d'iodure de potassium par voie orale a été étudiée en détail (4). L'iodure de potassium sature les récepteurs à l'iode de la thyroïde. La décorporation avec de l'iodure de potassium par voie orale empêche la glande d'absorber l'iode radioactif, qui est la principale cause de morbidité. L'iodure de potassium est efficace à > 95% lorsqu’il est administré au moment optimal (1 heure avant l’exposition). Cependant, l'efficacité diminue de façon importante (~80% d'efficacité 2 heures après l'exposition et l'administration plus de 24 heures après l'exposition n'offrira aucune protection). L'iodure de potassium peut être administré en comprimés ou sous forme de solution sursaturée (dosage: adulte et enfants > 68 kg, 130 mg; âge de 3 à 18 ans [< 68 kg], 65 mg; âge de 1 à 36 mois, 32 mg; âge < 1 mois, 16 mg). Le composé n'est efficace que pour la contamination interne par des iodures radioactifs et n'a aucun avantage dans la contamination interne par d'autres éléments radioactifs. La plupart des autres médicaments utilisés pour la décontamination interne sont beaucoup moins efficaces et ne réduisent la dose délivrée au patient que de 25 à 75%. Les contre-indications à l'iodure de potassium comprennent les allergies à l'iode et certains troubles cutanés associés à l'hypersensibilité à l'iode (p. ex., dermatite herpétiforme, urticaire, vascularite).
Prise en charge spécifique
Des soins de support sont fournis selon les besoins et comprennent la prise en charge du choc et de l'hypoxie et le soulagement de la douleur et de l'anxiété. Les benzodiazépines (p. ex., lorazépam) sont souvent nécessaires pour contrôler les convulsions, les antiémétiques (p. ex., métoclopramide, prochlorpérazine, ondansétron) pour contrôler les vomissements et les antidiarrhéiques oraux (p. ex., kaolin/pectine, lopéramide) pour la diarrhée.
Il n'y a pas de traitement spécifique du syndrome cérébrovasculaire. Il est toujours fatal; les soins sont palliatifs.
Le syndrome digestif est traité en réanimation par perfusion de solutés de restauration volémique et d'électrolytes. Une nutrition parentérale doit être mise en œuvre pour favoriser le repos intestinal. Chez les patients fébriles, les antibiotiques à large spectre (p. ex., fluoroquinolones) doivent être débutés immédiatement. Le choc septique provoqué par l'infection foudroyante reste cependant la cause la plus probable de décès.
La prise en charge du syndrome hématopoïétique est semblable à celle de l'hypoplasie et de la pancytopénie médullaires, quelle qu'en soit la cause. Des produits sanguins doivent être transfusés pour traiter l'anémie et la thrombopénie, ainsi que des facteurs de croissance hématopoïétique (granulocyte colony-stimulating factor et granulocyte macrophage colony-stimulating factor) lorsque la numération absolue des neutrophiles est < 0,5 × 109 cellules/L (< 500 cellules/mm3). Des antibiotiques à large spectre doivent être administrés pour traiter la neutropénie et la fièvre neutropénique (voir Traitement de la neutropénie et de la lymphopénie) (5). Les patients neutropéniques doivent également être placés en isolement inversé. Avec une dose d'irradiation corps entier > 4 gray, la probabilité de récupération de la moelle osseuse est faible et des facteurs de croissance hématopoïétique doivent être administrés au plus vite. Le filgrastim peut être utilisé dans le traitement de la myélosuppression par irradiation. La transplantation de cellules-souches hématopoïétiques a eu un succès limité mais doit être envisagée pour des expositions > 7 à 10 gray.
Les cytokines peuvent être utiles (5). Les médicaments et les doses recommandées sont
Le filgrastim (facteur de stimulation des colonies de granulocytes [G-CSF]) administré par voie sous-cutanée dès que possible après une exposition suspectée ou confirmée à des doses de radiation supérieures à 2 Gy
Sargramostim (granulocyte macrophage colony-stimulating factor [GM-CSF]) sous-cutané
Pegfilgrastim (G-CSF pégylé) en sous-cutané
Des plaies ou des ulcères radio-induits qui ne guérissent pas de façon satisfaisante peuvent être réparées par une greffe cutanée ou d'autres procédures chirurgicales.
En dehors du suivi régulier pour déceler des signes de certains troubles (p. ex., examen ophtalmologique pour la cataracte, examen de la fonction thyroïdienne pour les troubles de la thyroïde), il n'existe aucun mode de surveillance ou de traitement spécifique des lésions touchant des organes particuliers.
Références pour le traitement
1. Mettler FA, Upton A.C, Hendee W. 2008. Medical Effects of Ionizing Radiation: 3rd Edition. United States. https://doi.org/10.1118/1.3021455
2. US Department of Health and Human Services. Radiation Emergency Medical Management: Guidance on Diagnosis and Treatment for Healthcare Providers. Accessed January 2, 2025.
3. US Department of Health and Human Services. Managing Internal Radiation Contamination. Accessed January 2, 2025.
4. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Radiation Emergencies; Potassium Iodide (KI). Accessed January 2, 2025.
5. Armed Forces Radiobiology Research Institute (AFRRI). Medical Management of Radiological Casualties Handbook. 5th ed. Bethesda, MD: AFRRI; 2023. Accessed January 2, 2025.
Pronostic de l'exposition aux rayonnements et de la contamination
Sans soins médicaux, la LD50/60 (dose létale pour 50% des patients, en 60 jours) pour une irradiation du corps entier est d’environ 3 gray; une exposition > 6 Gy est presque toujours fatale. Le délai avant la mort diminue à mesure que la dose augmente. La mort peut survenir en quelques heures à quelques jours en cas de syndrome cérébrovasculaire et habituellement dans un délai de 2 jours à plusieurs semaines en cas de syndrome digestif. Dans le syndrome hématopoïétique, la mort peut survenir en 4 à 8 semaines, par infection intercurrente ou hémorragie massive.
Lorsque l'exposition est < 6 gray, la survie est possible et est inversement proportionnelle à la dose totale. Les patients exposés à des doses sur l'ensemble du corps < 2 Gy devraient complètement guérir en 1 mois, bien que des séquelles à long terme (p. ex., cancer) puissent survenir.
Avec des soins médicaux, la LD50/60 est de 6 gray. Des patients ont parfois survécu à une exposition occasionnelle allant jusqu’à 10 gray. Les comorbidités, les blessures et les brûlures importantes aggravent le pronostic.
Prévention de l'exposition aux rayonnements et de la contamination
La protection contre l'exposition aux rayonnements est assurée par ce qui suit
Éviter la contamination par des matières radioactives
Minimiser la durée de l'exposition
Maximiser la distance par rapport à la source de rayonnement
Protéger (blinder) la source
Ces principes peuvent être appliqués aux expositions aux rayonnements médicaux ainsi qu'aux accidents industriels et aux événements terroristes avec expositions aux rayonnements.
Prévention de l'exposition aux rayonnements et de la contamination des patients
Au cours de la radiothérapie, les parties du corps qui sont proches, mais ne constituent pas la cible de la procédure de thérapie, seront protégées dans la mesure du possible par du plomb. Cependant, le blindage gonadique n'est plus systématiquement recommandé pour les radiographies diagnostiques ou la tomodensitométrie (1, 2). Il a été déterminé que le blindage peut perturber l'imagerie diagnostique en masquant des zones critiques du corps, conduisant ainsi à des examens répétés, ce qui peut entraîner une exposition plus élevée aux radiations lors d'un examen d'imagerie. En outre, la principale source d'exposition aux rayonnements des organes adjacents au champ d'imagerie est la diffusion interne des rayons X provenant des tissus situés dans le champ d'imagerie (1, 3-5).
Prévention de l'exposition aux rayonnements et de la contamination du personnel médical
Le personnel médical exposé à des sources de rayonnements doit respecter les procédures pour minimiser la durée de l'exposition, maximiser la distance par rapport à la source de rayonnement et porter un blindage/protection approprié.
Bien que la protection du personnel avec des tabliers de plomb ou des boucliers transparents réduise efficacement l'exposition aux rayons X de faible énergie diffusés par les imageries diagnostiques et interventionnelles, ces tabliers et boucliers sont presque inutiles pour réduire l'exposition aux rayons gamma de haute énergie produits par les radio-isotopes qui seraient utilisés dans un attentat terroriste ou libérés par un accident de centrale nucléaire. Dans de tels cas, les mesures pouvant minimiser l'exposition comprennent l'utilisation des précautions standard, les efforts de décontamination en cours et de tenir à distance des patients contaminés lorsqu'ils ne participent pas activement à la prestation de soins.
Tout le personnel travaillant près de sources de rayonnements doit porter des dosimètres s'il est exposé à un risque d'exposition > 10% de la dose maximale admissible au travail (0,05 Sv) (6). Les dosimètres électroniques en auto-lecture sont utiles pour le suivi de la dose cumulée reçue lors d'un incident.
Réponse publique
En cas de niveau de contamination élevé de l'environnement par accident de centrale nucléaire ou rejet intentionnel de matières radioactives, l'exposition peut être diminuée par l'un des moyens suivants
Mesures de protection sur place
Évacuation de la zone contaminée
La recommandation à suivre dépend de nombreuses variables spécifiques d'un événement, dont
Le temps écoulé depuis l'accident initial
Si l'émission a cessé ou est en cours
Conditions météorologiques
Disponibilité et type de logement
Conditions d'évacuation (p. ex., circulation, disponibilité des moyens de transport)
Des messages cohérents et concis des responsables de santé publique peuvent réduire une panique inutile et le nombre de consultations aux urgences de personnes à faible risque, évitant ainsi que les services d'urgences ne soient submergés. Un tel plan de communication doit être élaboré avant tout événement. Un plan visant à réduire la demande de ressources de services d'urgence en fournissant un autre emplacement pour les premiers secours, la décontamination, et le conseil de personnes qui n'ont pas de problèmes médicaux émergents est recommandé.
Les responsables de la santé publique doivent conseiller au public de suivre les conseils des responsables de santé publique locaux tels qu'ils sont donnés par les systèmes de notification d'alerte d'urgence. En cas de doute, rester à l'intérieur est la meilleure option jusqu'à ce que des informations supplémentaires soient disponibles. S'il est recommandé de gagner un abri, le centre d'une structure en béton ou métallique, en souterrain ou non (p. ex., un sous-sol), est la meilleure option. Si l'événement est la détonation d'une arme nucléaire, protéger sur place si un abri efficace peut être trouvé au cours des premières heures après la détonation, puis suivre les conseils des responsables des secours locaux.
Médicaments préventifs
Les personnes vivant dans un rayon de 16 km autour d'une centrale nucléaire doivent avoir facilement accès à des comprimés d'iodure de potassium au cas où de l'iode radioactif, qui est un sous-produit de fission, serait libéré par la centrale. L'iodure de potassium permet d'éviter la captation de l'iode radioactif par la thyroïde (7). Ces comprimés peuvent être obtenus dans les pharmacies locales et auprès de certains organismes de santé publique.
Les médicaments radioprotecteurs, tels que les composés thiols avec des radicaux ayant des capacités de captation des radicaux libres, peuvent réduire la mortalité lorsqu'ils sont administrés avant ou au moment de l'irradiation chez les patients sous chimiothérapie et/ou radiothérapie. Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour démontrer le bénéfice lors d'expositions aux rayonnements non médicaux (p. ex., accidents de centrales nucléaires).
L’amifostine est un puissant agent radioprotecteur injectable. Elle est utilisée cliniquement pour prévenir la xérostomie chez les patients sous radiothérapie. Les effets indésirables comprennent des nausées et des vomissements, une hypotension et une diminution de la calcémie. L'exposition d'un enfant à naître à ce médicament peut entraîner des malformations congénitales (8).
La palifermine, un facteur de croissance épithélial cutanéomuqueux, est une version modifiée d'une protéine humaine naturelle appelée keratinocyte growth factor (KGF) qui est fabriquée en laboratoire (voir U.S. Food & Drug Administration: Palifermin). Elle est utilisée pour réduire les risques de développer une mucite sévère et diminuer la durée de la mucite chez les patients qui reçoivent des doses élevées de chimiothérapie et de radiothérapie suivie d'un sauvetage (rescue) par des cellules souches. La palifermine peut interagir avec l'héparine, les lignes intraveineuses doivent donc être rincées avec une solution physiologique avant et après l'administration de palifermine. Les effets indésirables comprennent une éruption cutanée, une pancréatite, une fièvre et un œdème périphérique. L'exposition d'un fœtus à ce médicament pourrait entraîner des malformations congénitales.
Références pour la prévention
1. National Council on Radiation Protection and Measurements. NCRP Recommendations for Ending Routine Gonadal Shielding During Abdominal and Pelvic Radiography. NCRP Statement No. 13. January 12, 2021. Accessed January 2, 2025.
2. National Council on Radiation Protection and Measurements. NCRP Recommendations for Ending Routine Gonadal Shielding During Abdominal and Pelvic Radiography: Companion to NCRP Statement No. 13. January 12, 2021. Accessed January 2, 2025.
3. American Association of Physicists in Medicine. Publications: Medical Physics Practice Guidelines. Accessed January 2, 2025.
4. American College of Radiology. Patient Gonadal and Fetal Shielding Education Module. Accessed January 2, 2025.
5. American College of Radiology. NCRP Recommends Against Routine Gonadal Shielding. Accessed January 2, 2025.
6. United States Code of Federal Regulations Title 10. Energy § 10.20.1502 Conditions requiring individual monitoring of external and internal occupational dose. Accessed January 2, 2025.
7. United States Code of Federal Regulations Title 10. Energy § 10.50.47 Emergency plans. Accessed January 2, 2025.
8. Singh VK, Seed TM.The efficacy and safety of amifostine for the acute radiation syndrome. Expert Opin Drug Saf 18(11):1077-1090, 2019. doi: 10.1080/14740338.2019.1666104
