» chimiothérapie, traitement oncologique, autres traitements et (...) EFFETS DES RAYONS IONISANTS

EFFETS DES RAYONS IONISANTS


 
Les radiations ionisantes
Le rayonnement X interagit avec la matière ; il excite ou ionise les molécules et crée des radicaux libres, peroxydes et diverses réactions chimiques dont la formation d’eau oxygénée, oxydant puissant.
Effets biochimiques sur l'adn : en modifiant les bases, nature ou ordre (modification ou mutation ponctuelle) non visible au microscope ; en rompant un ou les deux brins du chromosome ; en créant des ponts par fusion entre 2 ruptures entre brins d'ADN. Le tout
aboutit à des aberrations chromosomiques, délétion, translocation, inversion. Les lésions touchent aussi les ARN ou d'autres molécules fonctionnellement importantes (mitochondries). En conséquence mutations et mort cellulaire rapide aux doses élevées, incapacité à se diviser, et mort retardée après quelques semaines ou mois.
La mortalité cellulaire après irradiation est fonction de la dose (relation exponentielle) :
1 à 3 Gy laissent survivre une moitié de la population cellulaire, après n doses il reste
(1/2) n cellules. Des doses cumulées données par doses moyennes obtiennent un effet très inférieur à la même dose totale fournie en une seule fois.
Effets tissulaires : la lésion tissulaire n'est visible que lorsqu'un nombre élevé de cellules est détruit ; après un délai et une dose-seuil. Des cellules peuvent avoir perdu toute capacité de reproduction et garder leur valeur fonctionnelle ; donc l'effet dépend aussi de la durée de vie spontanée de la cellule. On distingue : les cellules souches, très sensibles ; les cellules en voie de maturation, peu sensibles ; les cellules matures insensibles et gardant leur fonctionnalité.
 
Pour des doses importantes, en Gy ou plusieurs dizaines de Gy, des effets constants se produisent ; essentiellement dûs à des lésions non spécifiques, molécules banales, et que les réparations n'ont pu se faire. Ils sont bien connus en radiothérapie pour les doses locales.
Après irradiation aiguë globale de l'ensemble du corps en une ou plusieurs fois
< 0,3 Gy : aucun effet sauf lymphopénie momentanée, < 1 Gy : les effets cliniques sont réversibles sans traitement. Hospitalisation inutile. Entre 1 et 2 Gy : nausées, asthénie mais récupération en milieu médical et surveillance sans traitement. > 2 Gy : les signes biologiques apparaissent et évoluent en quatre phases :
- initiale de 2 à 3 jours : nausée, fièvre, lymphopénie et polynucléose neutrophile ;
- latence de quelques jours (doses élevées) à deux semaines (3,5 à 4,5 Gy soit DL 50) ;
- phase critique avec asthénie intense, fièvre élevée, ulcérations buccales. Dans le sang, leucopénie et thrombopénie : risques liés à l'anémie et aux infections ;
- phase de récupération : après une semaine d'aplasie, sa durée est variable.
8 à 12 Gy : diarrhée, hémorragies intestinales ; la latence est courte et le pronostic très sombre en l'absence de greffe de moelle.
une désorientation et des signes neurologiques signifient une dose supérieure à 15 Gy, des nausées et vomissements une dose supérieure à 1 GY, une lymphopénie au troisième jour une dose de 1 à 2, 5 Gy. La DL 50 chez l'homme est entre 3,5 et 4,5 Gy en l'absence de traitement.
Irradiation aiguë partielle
Testicule  : la fonction endocrine n'est pas altérée pour des doses courantes. Une oligospermie s'installe pour 0,3 Gy. Stérilité temporaire (azoospermie) de 3 mois à 2 ans pour 2 Gy et définitive pour 6 Gy
-Ovaire : une ménopause artificielle à 15 Gy à 25 ans et 7 Gy à 40 ans.
-Peau : dose érythème utilisée autrefois en radiothérapie, 3 à 8 Gy, alopécie temporaire à 3 Gy, définitive à 10 Gy, épidermite sèche à 5 à 6 Gy, > 10 Gy, des lésions vasculaires dermiques apparaissent au bout de quelques mois.
-Organes profonds : des lésions définitives apparaissent après radiothérapie pour des doses tissu : coeur à 50 Gy, rein à 30 Gy, poumon 25 Gy, tube digestif 30 Gy fractionnés sur plusieurs semaines, moelle épinière 40 Gy paraplégie après 2 ans, cartilages de conjugaison altérés 5 Gy
Irradiation chronique : pour des irradiations prolongées, lésions à des doses > 0,5 rad / jour (5 mGy) et plusieurs Gy soit plusieurs années.
- Peau : alopécie, peau fine, sèche par disparition des glandes sébacées, fragile ; les premiers signes de radiodermite des chirurgiens ou dentistes sont la perte des poils de la main. Les cancers apparaissent pour des doses supérieures à 10 Gy, mais avec une faible fréquence.
- Cataracte : après 10 Gy.
Effet tératogène : l'irradiation d'un enfant (blastocyste, embryon) pose des problèmes spécifiques. Fréquence des de 3 % malformations spontanées, à la naissance. Les lésions dépendent du stade de développement.
Avant la nidation loi du tout ou rien.
Pendant l'organogénèse du 10ème jour à la fin du 2ème mois : une lésion est identique quelle qu'en soit la cause (il n'y a pas de lésion caractéristique d'une cause), toujours la même au même stade de développement (anomalie oculaire, des membres ou cardiaque). Ces faits sont connus par les conséquences de la rubéole et de la thalidomide.
Après irradiation de fœtus lors de curiethérapie du col utérin une dose de 25 à 50 rad entraîne une microcéphalie ou un retard mental.
Effets cancérogènes : L'apparition de cancers n'est pas constante pour un niveau d'irradiation donné ; ce risque aléatoire (stochastique) a été étudié sur les zones traitées par radiothérapie ou sur les victimes d'irradiation professionnelle ou d'Hiroshima.
Un excès de cancers existe, avec délai d'apparition de 10 à 15 ans : au-delà de 25 ans, la fréquence est revenue à la normale. Une dose de 2 à 6 Gy est suffisante. Le débit de dose est important : à dose égale le risque est 2 à 10 fois moindre pour des doses fractionnées.
Certains types de rayonnement (neutrons ou alpha) sont plus dangereux que RX ou électrons.
Le cancer survient sur la zone irradiée. Les leucémies touchent les sujets irradiés globalement plus que les irradiations locales et pour des doses supérieures à 1 Gy. Le délai d'apparition des leucémies est de 5 à 10 ans pour les enfants, 10 à 15 ans pour les adultes, alors que les enfants irradiés pendant la grossesse font une leucémie avant la 6ème année. Les cancers induits correspondent aux cancers les plus fréquents spontanément, encore que certains organes soient plus fragiles, (thyroïde, sein, poumon, leucémie). Les carcinomes apparaissent entre 15 et 40 ans après l'irradiation. Les sujets jeunes sont plus sensibles que les adultes.
Les faibles doses et les cancers. Les risques liés aux faibles doses sont controversés ; Il n'a pas été possible de montrer par des études individuelles des effets proportionnels pour des doses < 0,2 Gy. Ces risques sont aspécifiques et semblables à ceux d'autres facteurs environnementaux, tabac, alcool, toxiques industriels, alimentation, transports, etc.
Pour prévoir la fréquence des risques, on admet des hypothèses : les doses reçues se cumulent, les effets sont proportionnels aux doses, il n'existe pas de seuil, l'effet sur une population est la somme des effets pour chaque habitant.
La base de raisonnement est la suivante : l'effet de 1 Gy sur 10000 habitants est le même que celui de 1/100 Gy sur 100 fois plus d'habitants c'est-à-dire de 1 rem sur 1000000 hts.
Cette hypothèse est pessimiste par rapport aux connaissances acquises en particulier les cohortes traitées par RTE. Aucune augmentation de fréquence des cancers n'a été notée à Hiroshima à moins de 0,5 Gy.
Sur les 150000 morts par cancer par an en France.(sur 570000 morts) 37000 seraient liées au tabac et environ 300 liés à la radiologie.
Exemple de Tchernobyl : 130000 personnes ont reçu entre 0,04 Gy et 0,4 Gy. Cette population devrait faire naturellement 17000 cancers en 70 ans. L'extrapolation des doses donne une probabilité de 270 cancers induits ( en fait ce nombre est déjà dépassé).30 % des habitants fument 15 cigarettes en moyenne ; il suffirait que la consommation de tabac augmente de 1 cigarette quotidienne par fumeur pour que le nombre de cancer augmente de 350, soit plus que cette irradiation accidentelle !
Les dernières données montrent une très nette augmentation des cancers de thyroïde.
Effets génétiques : Les mutations ou lésions chromosomiques spontanées ne sont pas exceptionnelles et ont des causes autres que les radiations (alimentation et drogues, chaleur, etc.). La dose doublante, est la dose radique qui entraîne un doublement des anomalies par rapport à la fréquence spontanée, elle est estimée entre 0,5 et 2,5 Gy sur ces animaux. L'homme n'est pas un bon sujet d'observation : faible fécondité, facteurs multiples agissant sur la fécondité et la conception, modification volontaire de certains effets (avortement pour éliminer des malformations dépistées). Le CIPR estime que les risques génétiques sont 3 fois moindres que le risque de cancers.
 
Radiobiologie et radioprotection M. Tubiana et M. Bertin. Que Sais-je ? 1989
 
Irradiation naturelle ; elle est due à 3 sources d'irradiation. L’irradiation cosmique qui vaut environ 0,35 mSv par an au niveau du sol, mais croît avec l'altitude, 1 mSv à 2000 mètres ; les pilotes de Concorde, Boeing ou d'avions militaires au-delà de 10 000 m peuvent recevoir une dose annuelle proche de la dose maximale admissible ; un voyage Paris -New York A+R représente 0,6 mSv. Une semaine de ski à 1 500 m entraîne une irradiation supplémentaire de 5µSv/semaine. L’irradiation terrestre vient des radionucléides naturels, uranium, radium, radon, valeur équivalente 0,4 mSv / an. Certaines régions de nature géologique primaire (granit) fournissent une dose 5 à 10 fois plus importante : Bretagne côtière, massif central (1mSv/an), Forêt Noire, presqu'ile indienne (8 mSv), Etat de Minaes Geraes au Brésil (10 mSv / an). L’irradiation interne, d'origine alimentaire, correspondant au C14 ou au K40 créés par le rayonnement cosmique sur azote ou Argon de l'air : 0,2 mSv, ou respiratoire par inhalation de radon exhalé par les pierres des habitations et confinés dans les locaux peu ventilés (5,7 mSv/an en Finistère, Creuse ou Loire). La dose naturelle avoisine en France 1,2 à 2 mSv par an (3 µSv/j) ; cette dose peut servir de comparaison avec l'irradiation d'un examen médical : la dose aux ovaires lors d'un examen pulmonaire vaut 0,03 mSv donc 10 jours d'irradiation naturelle dans une région peu irradiante ou une semaine d'irradiation supplémentaire en cas de voyage aux sports d'hiver. La dose totale peut être 5 à 10 fois plus importante en certains points de France
 
Irradiation artificielle : Écrans TV et informatiques (électrons de 25 KV avec RX), 0,1 mSv / an. Cadrans de montres ou réveils phosphorescents (des radioéléments : radium autrefois, tritium aujourd'hui excitent la luminescence) < 0,01 mSv. Séquelles des essais nucléaires militaires dans l'atmosphère des années 45 /56 : 0,08 vers 1970 à 0,02 mSv /an vers 2000. Industrie nucléaire civile : 0,02 mSv au voisinage d'une centrale électrique, 0,05 mSv au voisinage de la Hague
Irradiation médicale : Radiodiagnostic 0,5 à 1 mSv / an (moyenne sur la population). L'amélioration des techniques (écrans terre rare, localisation du faisceau) réduit la dose alors qu’il existe une augmentation de la consommation d'actes marquée en France (5000 radiologues en France, versus 3000 en RFA de population équivalente), avec un taux de croissance de 7 % par an soit doublement en 12 ans. Part importante d'actes systématiques, qui ne servent pas au diagnostic positif : chaque année, en moyenne un français subit plus de un examen radiologique : 65 millions d'examens radiologiques par an dont 20 millions de poumons.
Médecine nucléaire (isotopes) beaucoup moins irradiante < 0,1 mSv, car beaucoup plus rare.
Les doses de radiothérapie ne sont pas comptabilisées, car thérapeutiques : < 0,05 mSv.
Exposition en radiodiagnostic avec dose dans le faisceau primaire et secondaire (gonades situées à distance du faisceau primaire). Elle est enregistrée par un dosimètre sur le collimateur-centreur lumineux après les volets de localisation et se mesure en µSv x cm². La dose absorbée par chacun des organes est calculée et dépend de nombreux facteurs (type de radiographie (surface et volume irradié), nombre de films, constantes (KV, mAs, temps, filtration, champ couvert), caractéristiques du patient. Écrans renforçateurs : les écrans rapides et ceux aux terres rares réduisent la dose d'exposition de 4 à 8. On utilise des tables qui définissent la correspondance avec la dose d'exposition sur un organe donné (ovaire, foie ou moelle osseuse)
Scanographe : pour des coupes jointives de 10 mm avec une rotation de 360° la dose maximum est de l'ordre de 3 cSv à peu près homogène sur toute la coupe. Cette dose est due au rayonnement direct dans chaque coupe, très peu au rayonnement diffusé venant des coupes voisines. Un coefficient correcteur est apporté avec la multiplication des coupes, des coupes plus fines (augmentation des mAs), ou chevauchantes, la répétition de coupes au même point.
Doses reçues par un organe sensible : directe, lorsque situé dans le champ (ovaire dans un cliché de bassin ou cristallin sur un cliché de sinus) ; la dose est alors élevée, particulièrement lorsque l'organe est proche du champ d'entrée ; diffusée, correspondant à un rayonnement traversant les tissus ; les ovaires sont exposés dans un cliché de thorax bien localisé, ou la thyroïde dans une radio de colonne lombaire ; cette dose est considérablement inférieure (1/1000 de la précédente ou moins encore).
La peau au niveau d'entrée reçoit la dose la plus élevée ; c'est aussi la zone source de la plus forte diffusion vers l'extérieur. Les gonades sont des organes fragiles, mais la différence est grande entre hommes et femmes. Les ovaires sont profonds, à mi-distance entre plans antérieur et postérieur ; ils sont irradiés essentiellement dans les examens abdominaux ou du bassin. La dose reçue par l'utérus et le fœtus est assimilée à celle de l'ovaire. La position superficielle des testicules crée une différence considérable entre les clichés en AP (antéro-postérieur) le testicule reçoit la dose d'exposition d'entrée et la position PA le testicule reçoit une dose 100 fois moindre du champ de sortie.
Le calcul de dose se fait en déterminant : le débit de dose dans l'air délivré par un tube radiogène selon les caractéristiques du courant alimentant le tube, la dose à la surface d'entrée dans la région radiographiée, la dose absorbée à une profondeur donnée de cette région, la dose intégrale sur la région radiographiée, il est alors possible de se rapporter à des tables qui indiquent la dose reçue et absorbée par chaque organe.
Des tables fournissent les doses reçues par chacun des organes sensibles (ovaire, testicule, cristallin, moelle osseuse) en fonction des doses absorbées par certaines régions (tête, thorax, abdomen, pelvis) ; elles ont, soit été calculées en fonction de la géométrie et de l'atténuation, soit mesurées sur fantôme pour des sujets types (adulte de 70 kg ou enfant de 6 ans).
 
Nombre d'examens systématiques n'ont aucun intérêt : poumon préopératoire ou lors de toute hospitalisation, radio de crâne après traumatisme. Les Références Médicales Opposables soulignent que faire certains clichés, colonne lombaire pour lumbago aigu, etc. sont à la limite de la malfaçon. La justification médico-légale n'en est pas une puisqu'en droit français c'est l'ensemble de l'acte qui est jugé et non pas ses composantes : une radiographie de crâne ne dispense pas ni un examen complet ni d'une surveillance et les conférences de consensus ont souligné l'inefficacité de la radiographie -de crâne hors d'un contexte clinique particulier.
 
Il faut donc chercher à réduire le champ et le volume irradiés. Le format de film, les dimensions du champ couvert sont facilement réduits ; on peut aussi sur une zone épaisse, un sujet obèse, assurer une compression telle que la diminution d'épaisseur de 3 à 4 cm divise par 2 la dose d'exposition. Les appareils protecteurs de gonades sont difficiles, psychologiquement, à utiliser. On peut limiter le champ pour laisser les testicules hors du champ. On doit dans une radio de bassin, placer un homme en procubitus : les testicules reçoivent ainsi un rayonnement atténué par 20 cm de tissus mous, donc réduit dans un rapport 50 à 100 par rapport à la position AP où ils sont en première ligne dans le faisceau. On cherche surtout à protéger les enfants et adultes jeunes dont les risque carcinogène et tératogène est très supérieur.
 
Irradiation sur grossesse méconnue : La dose reçue par le fœtus est calculée. Si l'utérus est dans le champ irradié ; la dose d'un cliché de face correspond à 0,5 mSv (terre rare rapide) à 2 mSv (écran courant), alors qu'un profil peut entraîner 6 mSv ; l'utérus est à distance de la zone étudiée (crâne, poumon, membres, etc.) ; la dose correspond à quelques centièmes ou dixièmes de mSv. La dose totale reçue par le fœtus ou l'embryon lors d'un cliché est donc très faible, moins de 2 mSv,soit l'irradiation naturelle de 1 an en France : le dommage est inappréciable pour l'enfant et doit être totalement négligé.
Lorsque l'examen comprend un grand nombre de clichés, une évaluation plus précise doit être faite. A moins de 10 semaines de grossesse (période d'IVG) : < 15 mSv : risque faible pas de légitimité médicale à un avortement ; >50 mSv, (plusieurs examens radiologiques, UIV + LB + bassin, ou TDM pelvien avec coupes fines) : l'avortement peut être accepté et conseillé au-delà de 100 mSv.
avant la nidation : loi du tout ou rien : soit avortement spontané, soit l’œuf se développe sans problème.
en période d'embryogenèsejusqu'à la fin du deuxième mois surviennent les risques de malformation, liées au stade d'organogenèse. le risque de lésion existe, mais les risques d'interruption de grossesse aussi .
Après 10 semaines, l'avortement est thérapeutique ; seules des doses supérieures à 50 mSv peuvent être prises en compte dans la discussion.
Irradiation sur grossesse connue : il faut une indication absolue, nombre de clichés réduits au minimum, collimation maximale du faisceau, interdiction de scopie sauf nécessité absolue, position réduisant la dose au fœtus (PA sur abdomen de face), scanographie évitant le fœtus ou petit nombre de coupes scanographiques plutôt que cliché standard.
 
Irradiation des opérateurs : Les travailleurs utilisant ou proches des sources des rayonnements subissent une irradiation, le plus souvent minime s'ils se conforment aux règles de radioprotection. Cependant certains prennent des libertés avec ces règles. Inversement la crainte des "rayons" en conduit d'autres à des précautions excessives et inutiles.
 
L'industrie et la recherche nucléaire et surtout l'irradiation médicale ont mis en place des réglementations complexes dont les bases ont une valeur internationale avec des applications nationales ou européennes. Les mesures de radioprotection en milieu hospitalier font l'objet d'une réglementation abondante, avec homologation des matériels de radiodiagnostic.
Dans les établissements hospitaliers une personne compétente, non obligatoirement chef de service, est désignée par l'employeur ; elle doit justifier d'une formation à la radioprotection. Les limites d'exposition externe pour les personnels classés en catégorie A dans des conditions normales de travail, à l'exclusion de toute exposition interne sont :
 
 
Sur un an
Sur trois mois
Dose maximale en profon-deur (main/pied exclus)
0,05 Sv
30 mSv
Cristallin
0,15 Sv
90 mSv
Peau
0,5 Sv
0,3 Sv
Mains, Avant-bras
 
 
Pieds, Chevilles
0,5 Sv
0,3 Sv
 
Le seuil de sensibilité des dosifilms photographiques est 20 mrem ou 0,2 mSv soit 1/20 de la limite admise pour un mois (50mSv/12), ce qui signifie qu'un dosifilm donnant une réponse 0, peut avoir été légèrement exposé. Les résultats des dosifilms sont adressés au médecin du travail et les résultats appartiennent au domaine confidentiel connu par médecin du travail et travailleur ; la personne compétente est prévenue des anomalies, mais n'est pas destinataire de ce document.
 
 

 
Références bibliographiques


Documents de pathologie humaine du service d’anatomie pathologique du CFB de Caen et du CHPC de Cherbourg. L ’UTILISATION DES INFORMATIONS FOURNIES SE FAIT SOUS L’UNIQUE RESPONSABILITE DE L’UTILISATEUR. Les concepteurs et réalisateurs de cette base ne sauraient en aucun cas être tenus pour responsables des conséquences d’une utilisation non contrôlée des informations fournies.

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