Effets des rayonnements électromagnétiques sur le vivant/Effets des rayons X sur le vivant

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Effets des rayonnements électromagnétiques sur le vivant
Effets des rayonnements électromagnétiques sur le vivant ― Effets des rayons X sur le vivant
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Fig. 30 : Une des premières radiographie aux Rayons X, la main d'Anna Bertha Röntgen (22 décembre 1895, pose de 20 minutes.)

Les Rayons X appartiennent à la famille des rayonnements électromagnétiques, au même titre que les ultraviolets ou les rayons γ. Ce sont des rayonnements ionisants. Ils ont été découverts en 1895 par le professeur allemand Wilhelm Conrad Röntgen[1], qui fit état de leur découverte dans un article intitulé «Sur une nouvelle sorte de rayonnement». Le nom de Rayon X leur a été donné en référence à x, l'inconnue en mathématiques. En effet, ces rayons sont si étranges qu'ils traversent sans être aucunement déviés toute sorte de matériaux. De plus, aucun champ électrique ou magnétique ne peut les dévier. Röntgen suppose alors que ces rayonnements sont de même nature que la lumière ; il affirme cependant qu'ils sont beaucoup plus énergétiques, ce qui explique leurs propriétés différentes. Les effets des rayons X étant alors inconnus, faisant fi du principe de précaution, on utilisa énormément la radiographie pour divers usages plus ou moins utiles. Les doses d'exposition n'étant pas du tout maitrisées, ce n'est que quelques années après que les premiers cancers se déclarèrent. Les rayons X sont des rayonnements très énergétiques de longueur d'onde comprise entre 5 picomètres et 10 nanomètres. Malgré leur haute énergie, ils sont produits naturellement par certains sols, par exemple en Bretagne ou en Inde. Les principales applications des Rayons X sont la radiographie -dans un but médical ou non- et la thérapie. L'expansion des rayons X a été très rapide et on a oublié dès le début le principe de précaution qui aurait dû prévaloir dès le début. En effet, sans aucune connaissance des doses maximales ou des durées d'exposition, on a utilisé les rayons X pour divers usages non médicaux plus ou moins justifiés.

Principe d'une radiographie[modifier | modifier le wikicode]

Fig. 31 : Extrapolation des courbes aux faibles doses depuis des mesures faites à de fortes doses connues

Lorsqu'on réalise une radiographie d'un organe, nous avons d'un côté de celui-ci une source de rayons X[2], et de l'autre côté une plaque photographique. Lorsqu'on fait passer un faisceau de rayons X à-travers l'organe, certains vont être arrêtés par la « matière dure », c'est-à-dire les éléments le plus lourds. À l'inverse, les rayons X vont traverser la « matière molle », c'est-à-dire les éléments légers comme le carbone l'oxygène et l'azote[3]. Après avoir traversé l'organe, les rayons X vont venir impressionner la plaque photographique, qui va fournir une image négative de l'organe. En effet, les os sont plus sombres car les rayonnements ont été plus absorbés que par les tissus. Dans le cas où l'on réalise une radiographie vasculaire, on peut injecter au patient un produit de contraste iodé qui va empêcher le passage des rayons X dans les vaisseaux, et ainsi créer une cartographie des vaisseaux sanguins.

Effets[modifier | modifier le wikicode]

Il est très difficile de connaître les effets des rayons X à faibles doses, car ils sont infimes. On connait cependant les effets des rayons X pour des très fortes doses, par exemple grâce à Nagasaki ou à Tchernobyl[4]. Comme on ne connaît pas les effets pour de faibles doses, on a extrapolé les courbes de la manière la plus négative possible et fait comme s'il y avait un effet linéaire, cependant, on ne sait pas s'il n'y a pas par exemple un effet de seuil. Le principe de précaution prévalant aujourd'hui dans ce domaine, on irradie les patients à des doses les plus inférieures possibles à ce seuil.

Tout d'abord, il faut savoir que dans le milieu médical, les effets secondaires liés aux rayons X sont extrêmement rares, et ils sont presque inexistants dans le cas ou l'on fait de la radiographie diagnostique[5] car l'énergie délivrée au patient est infime. Par contre, les risques sont accrus lorsqu'on fait de la radiographie à but thérapeutique car les doses sont beaucoup plus élevées. À titre d'exemple, les doses que de rayons X émises par le sol indien sont deux cent fois supérieures à celles délivrées lors d'une radiographie du poumon. On sépare les effets des rayons X en deux types d'effets : les effets stochastiques -ou aléatoires- et non-stochastiques -ou déterministes-.

Dans le cas des effets stochastiques, ils se produisent -comme leur nom l'indique- de manière aléatoire, c'est-à-dire qu'ils peuvent se produire n'importe quand et à n'importe quelle dose. L'effet n'est généralement pas visible car des mécanismes de réparation au niveau cellulaire existent. Ces effets sont notamment dûs à l’instabilité génétique[6], L'hypersensibilité à faibles doses[7] ou encore l'effet de proximité[8]. Ces effets sont très difficiles à estimer[9], mais on peut cependant affirmer que ces effets sont extrêmement rares.

Les effets non-stochastiques ou déterministes sont des effets liés directement à la dose, c'est-à-dire à la quantité de rayonnement absorbée[10], c'est-à-dire qu'à partir d'un certain seuil, il est obligatoire qu'un effet se produise. À titre d'exemple, lors d'une exposition localisée de 4 à 5Gy, on observe un phénomène de dépilation, alors qu'à une dose supérieure à 25Gy, la nécrose apparaît. Les lésions déterministes liées aux rayons X sont très longues à guérir et peuvent continuer à s'étendre longtemps après l'irradiation.

Au niveau moléculaire, les rayons X peuvent provoquer l'ionisation ou l'excitation[11] des atomes ou encore la formation de radicaux libres. Au niveau cellulaire, les rayons X entrainent principalement des lésions au niveau de l'ADN, créant des cassures des ponts ou des brins. Il faut savoir que des cassures dans l'ADN se produisent très quotidiennement, mais des mécanismes de réparation sont mis en place très rapidement, ce qui fait que l'effet ne se voit pas dans l'immense majorité des cas. Une cellule mature est très peu sensible au rayon X, mais les cellules jeunes ou en cours de mitose y sont très sensibles. Si la cellule ne se répare pas, la mutation peut affecter la descendance de la cellule, et ainsi provoquer un cancer. À noter que si la mutation affecte l'ADN d'une cellule reproductrice, la mutation pourra se transmettre à la descendance.

Au niveau macroscopique, on constate que tous les tissus n'ont pas la même radiosensiblilité. Par exemple, la peau, les yeux, les organes génitaux ou encore les organes respiratoires sont particulièrement sensibles aux rayons X.

Conclusion[modifier | modifier le wikicode]

Malgré des débuts contestables, notamment dûs au non-respect du principe de précaution, les rayons X ont permis et permettent encore à l'heure actuelle de sauver des vies. Bien qu'il s'agisse de rayonnements extrêmement dangereux à forte dose, on les utilise quotidiennement pour soigner les patients. En effet, les doses employées en radiographie comme en thérapie sont bien en deçà des seuils extrapolés. De plus, en Inde où le sol émet des rayons X à un seuil plusieurs centaines de fois supérieures à celles utilisées actuellement pour faire de la radiographie diagnostique, on n'a jamais constaté que le taux de cancer ou de malformations était plus élevé. Grâce aux continuelles recherches sur ce sujet, on peut aujourd'hui affirmer que la radiographie dans un but médical est presque sans danger.

Notes et références[modifier | modifier le wikicode]

  1. Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) est un physicien allemand. Il a reçu le premier prix Nobel de physique en 1901 pour la découverte des rayons X, après avoir reçu la Médaille Rumford.
  2. Généralement un tube de Crookes ou de Coolidge.
  3. Respectivement de formules : , et
  4. Dans ce cas il s'agit principalement de rayons γ, mais les effets sont similaires.
  5. C'est à dire pour diagnostiquer une pathologie, et non pour la traiter.
  6. Apparition de modification génétique plusieurs divisions cellulaires après l’irradiation.
  7. La cellule n'arrive pas à s'auto-réparer, même après avoir été faiblement lésée,
  8. Une cellule mutée en entraine d'autres par sa simple proximité.
  9. Pour réaliser ce type d'étude, il faut suivre pendant plusieurs années plusieurs centaines -voire milliers- de patients soumis à des rayons X ainsi qu'un groupe témoin et observer les différences entre les deux.
  10. On exprime la quantité de rayonnement absorbée en énergie par unité de masse, c'est-à-dire en J.kg-1. On l'exprime en Gray (symbole Gy). 1Gy = 1J.kg-1.
  11. L'excitation se produit dans le cas ou le rayonnement n'a pas assez d'énergie pour ioniser l'atome. Dans le cas où le rayonnement n'est pas assez énergétique pour exciter l'atome, on constate des effets thermiques (échauffement du tissu).