Rayonnements et santé

Bulletin de l'Organisation mondiale de la Sant6, 65 (4): 441-452 (1987) ( Organisation mondiale de la Sant6 1987 Rayonnements et sante* B. LINDELL' Depuis la decouverte des rayons X par Wilhelm Konrad Roentgen, le 8 novembre 1895, les phenomenes de rayonnement n'ont cesse de susciter un vif interet mele' d 'inquietude. Au fil des ans, on a vu se manifester dans les professions de sante et dans 1'ensemble du public des preoccupations concernant les appli- cations medicales des rayons X, la pre'sence de radon dans les immeubles, les dechets radioactifs des centrales nucleaires, les retombe'es des essais d'armes atomiques, la radioactivite de certains produits de consommation, lesfours a micro- ondes, et bien d 'autres sources de rayonnement. Dernierement, le tragique accident qui s'est produit a la centrale sovietique de Tchernobyl, re'pandant sur la majeure partie de 1'Europe une contamination radioactive, a re'veille a' la fois notre inte'ret et nos inquie'tudes; il a aussi mis en lumie're un certain nombre de notions errone'es ayant trait aux phenomenes de rayonnement. L'objet du present article est d 'exposer les caracte'ristiques fondamentales de ces phe'nomenes, en particulier celles des rayonnements ionisants, et de decrire les effets qu 'ils peuvent avoir sur la sante. On appelle rayonnement la propagation de I'energie en ligne droite dans l'espace et, eventuellement, dans la matiere. Le modele physique le plus simple est le transport d'ener- gie par des particules en mouvement rapide; il est toutefois des cas oiu une propagation de type ondulatoire rend mieux compte du phenomene. LES RAYONNEMENTS IONISANTS Dans le cas de la lumiere, l'energie rayonnee est repr6sentee le plus commod6ment sous la forme d'ondes electromagnetiques. Dans certains autres cas, il est plus facile, pour la description, de faire intervenir le transport de l'energie par des particules; le corps irradie peut alors etre assimile a une cible criblee de "balles" rapides ayant des dimensions infra- microscopiques. Un athlete qui termine une course de 100 metres est anime d'une energie cinetique 'a peu pres equivalente 'a celle d'une balle sortant du canon d'un fusil. Leurs effets respectifs sur une personne qu'ils viendraient a frapper seraient pourtant nettement differents. Dans le cas de l'athlete, l'energie est repartie sur un certain nombre de kilogrammes; il en serait de meme de l'impact lors de la collision avec l'autre personne, et les consequences nefastes de cette collision seraient peu importantes. Par contre, dans le cas de la balle, l'energie de celle-ci est concentree dans une masse de quelques grammes qui vient frapper une surface reduite du corps de la victime, causant ainsi des dommages considerables qui peuvent entrainer la mort. A une echelle bien moindre, l'energie des particules rayonnees produit un effet similaire; si cette energie est suffisante, elle peut arracher des electrons aux atomes et aux molecules, produisant ainsi des ions. C'est pourquoi on donne le nom de * La version originale anglaise de cet article a ete publiee dans le Bulletin de l 'Organisation mondiale de la Sante6, 65 (2): 139-148 (1987). Professeur et Conseiller scientifique a l'Institut National Suedois de Radioprotection, Box 60204, S-104 01, Stockholm, Suede. 4802 -441- B. LINDELL "rayonnements ionisants" a ceux qui ont de tels effets, soit directement, soit par suite d'interactions secondaires. Les rayonnements ionisants les plus courants sont les rayons X et les rayonnements issus des matieres radioactives. Le rayonnement ultraviolet constitue un cas limite, tandis que la lumiere visible et les rayonnements electromagnetiques de longueur d'onde sup6rieure, tels que les rayonnements infra-rouges, les hyperfrequences et les ondes hertziennes, ne sont pas ionisants (1, 2). Rayons X Les rayons X sont des rayonnements electromagnetiques dont la longueur d'onde est inferieure a 0,1 tm. ils sont crees, entre autres, dans les tubes a rayons X, dispositifs dans lesquels les electrons peuvent etre acceleres dans le vide sous l'effet d'un champ electrique, jusqu'a un niveau 6lev6 d'6nergie cin6tique. Lorsque ces electrons atteignent la cible anodique, ou "anti-cathode" du tube, ils sont brusquement arretes, ce qui donne naissance 'a un rayonnement electromagn6tique constitue de rayons X. A mesure que la longueur d'onde diminue, la representation ondulatoire perd de son interet, et il devient plus commode de considerer le rayonnement comme un flux de quanta energ6tiques ou photons. Les photons emis par un tube a rayons X emportent tout ou partie de l'energie des electrons incidents; ils sont donc caracteris6s par un spectre energetique. Dans de nombreux pays, les tubes accelerateurs dont la tension est inferieure a 5 kV ne sont soumis a aucune r6glementation, car les rayons X qu'ils produisent ont un pouvoir de p6netration si faible qu'ils ne fuient pratiquement pas hors des parois du tube. Pour les diagnostics radiographiques sur tissus mous, les mammographies par exemple, on fait appel 'a des tensions inf6rieures 'a 50 kV. Les tensions utilisees en radiographie dentaire sont, elles aussi, relativement basses (entre 50 et 70 kV). Toutefois, la plupart des tubes a rayons X utilises en radiodiagnostic fonctionnent entre 60 et 150 kV, la tension 6tant en gen6ral superieure "a 100 kV afin d'eviter l'absorption de photons a basse energie. Les tubes conventionnels utilis6s en radioth6rapie fonctionnent "a des tensions allantjusqu'a 400 kV, mais les acc6lerateurs a haute energie (jusqu'a 50 MeV) produisent des photons d'un niveau energetique plus eleve. I1 faut noter que certaines techniques de radiotherapie font appel a des rayons X "mous": ainsi, les tensions utilis6es pour les traitements dermatologiques peuvent etre inf6rieures a 10 kV (3, 4). Rayons gamma La seule difference entre les rayons gamma et les rayons X reside dans leur mecanisme de formation. On reserve l'appellation "rayonnement gamma" aux photons "a haute 6nergie resultant de phenomenes interieurs au noyau atomique. Les niveaux energetiques de ces photons ont des valeurs specifiques qui caracterisent le radionucleide dont ils sont issus. RAYONNEMENT NUCLEAIRE ET RADIOACTIVITE Certains atomes ont des noyaux instables qui se desintegrent spontanement en emettant une energie qui peut etre emportee soit par des particules nucleaires, soit par des photons gamma. On appelle radioactivite le ph6nomene de d6sint6gration radioactive accompagn'e d'une 6mission de rayonnement. On ne doit pas prendre ce vocable comme synonyme de "substance radioactive": les centrales nucleaires, par exemple, rejettent des substances radioactives, et non pas de la "radioactivite". L'activite d'une substance radioactive est exprimee par le nombre de desintegrations par 442 RAYONNEMENTS ET SANTE unite de temps. L'unite correspondante est le becquerel (Bq), 1 Bq 6tant egal 'a une desin- tegration par seconde. Le nombre de becquerels indique donc la "quantite" de substance radioactive, du point de vue de son activite et non de sa masse. Chacun des atomes d'un radionucleide donne a la meme probabilite de subir, par unite de temps, une desint6gration radioactive. Dans un intervalle de temps donne, certains noyaux subissent donc une desintegration alors que d'autres demeurent inchanges. En particulier, au bout d'un temps appele "periode" ou "demi-vie", seule la moitie des atomes initialement presents demeure intacte. Au bout d'une deuxieme "periode", le nombre d'atomes restants est 'a nouveau divise par deux, de sorte qu'il subsiste le quart des atomes initiaux, et ainsi de suite. Chaque radionucleide est caracterise par sa periode radioactive. Lorsqu'un atome radioactif se desintegre, 1'energie des particules emises prend le plus souvent la forme d'un rayonnement alpha ou beta. Les particules alpha sont des noyaux d'helium qui, 6tant relativement lourds, ne peuvent etre emis que par des atomes ayant un nombre de masse eleve, tels que le radium, l'uranium ou le plutonium. Le rayonnement beta est compose d'electrons, qui sont des particules beaucoup plus legeres. Les particules alpha ne peuvent parcourir que de courtes distances, qui vont de quelques centimetres dans l'air a moins de 0,1 mm dans les tissus mous. Du point de vue biologique, le rayonne- ment alpha ne pose donc aucun probleme s'il provient de sources extra-corporelles. II peut toutefois exercer des effets nefastes sur les cellules si les emetteurs alpha penetrent a l'interieur du corps, par exemple s'il y a inhalation. Par contre, les particules beta, 6tant beaucoup plus legeres, sont plus penetrantes et peuvent parcourir plusieurs metres dans l'air, tandis que dans les tissus mous leur penetration peut aller de quelques millimetres a quelques centimetres. Les sources extra-corporelles de particules beta presentent princi- palement un danger pour la peau et les yeux, alors que les sources intra-corporelles de ces memes particules affectent les cellules situees dans le tissu ou l'organe retenant la source, ou a proximit6. Le rayonnement gamma, lui, est extremement penetrant. n n'est toutefois pas emis par tous les elements radioactifs. C'est ce type de rayonnement qui est principalement res- ponsable de l'irradiation des organes et tissus internes par des sources extra-corporelles. Dans le cas des sources intra-corporelles, une partie importante de l'energie transportee par le rayonnement gamma fuit cependant hors du corps sans causer de dommages. SUBSTANCES RADIOACTIVES La radioactivite n'est pas un phenomene rare. Presque toutes les matieres, et meme le corps humain, contiennent des radionucleides naturels. Certains d'entre eux, par exemple l'uranium 238 (periode: 4,5 x 109 ans), le thorium 232 (periode: 14 x 109 ans), l'uranium 235 (0,7 x 109 ans) et le potassium 40 (1,3 x 109 ans) ne se sont pas desintegres en totalite depuis la formation de notre planete. Ils sont presents dans les roches et dans le sol, et donc egalement dans la plupart des materiaux de construction. Le radium 226, produit de filiation tardif de la desintegration radioactive de l'uranium 238, est present dans la plupart des produits alimentaires; tel est egalement le cas du potassium 40, qui est difficile 'a separer du potassium stable. Le radon 222, produit de filiation immediat du radium, est un gaz qui se trouve dans les nappes phr6atiques et dans l'air, oiu il p6netre a la suite de la d6sintegration du radium present dans le sol. Bien que le radon contenu dans l'atmosphere des locaux puisse 6galement provenir de la desinte- gration du radium contenu dans les materiaux de construction, il est en g6neral emis par le sol. L'atmosphere des locaux presente en general une teneur en radon de 5 'a 25 Bq/m3, mais on a trouv6 des teneurs depassant 10 000 Bq/m3. Lorsqu'on inhale un air charge 443 B. LINDELL en radon, on absorbe en meme temps des descendants a courte periode de ce gaz. Ces produits demeurent dans les poumons assez longtemps pour s'y desintegrer, irradiant ainsi surtout les cellules de la couche basale de l'epithelium tracheobronchique. De plus, certains 6l6ments radioactifs, tels que le carbone 14, sont constamment crees dans l'atmosphere par interaction entre les rayons cosmiques et certains noyaux. Le corps humain contient normalement environ 10 000 Bq de radionucleides naturels. L'essentiel de cette activite est repr6sent6e par le potassium 40 (4000 Bq) et le carbone 14 (3500 Bq), le radon 226 n'intervenant que pour environ 1 Bq. Vers 1955, les retomb6es radioactives des essais d'armes nucleaires sont venues s'ajouter aux radionucleides naturels pour con- taminer l'environnement et le corps humain. Les principaux nucleides a longue periode issus de cette derniere source sont le carbone 14 (periode 5700 ans), le strontium 90 (29 ans) et le c6sium 137 (30 ans); immediatement apres les essais nucleaires dans l'atmos- phere, on releve aussi la presence de produits a vie breve, tels que le zirconium 95 (64 jours), le ruthenium 106 (1 an), l'iode 131 (environ 8 jours), le baryum 140 (13 jours) et le c6rium 144 (285 jours) (3, 4). C'est en 1961 et 1962 qu'a eu lieu la majeure partie des introductions de substances radioactives dans l'atmosphere par les essais d'armes nucleaires. La contamination par le carbone 14, le strontium 90 et le cesium 137 remontant 'a cette epoque est toujours mesu- rable dans l'environnement. Le carbone 14, qui 6met un rayonnement beta a basse energie, n'expose chaque individu qu'a une dose de rayonnement tres faible. Toutefois, sa periode 6tant longue et sa dispersion mondiale, la dose collective qu'il repr6sente est importante. Le strontium 90 emprunte la meme voie m6tabolique que le calcium, et se depose principalement dans le squelette. Quant au cesium 137, a l'instar du potassium, on le trouve principalement dans les tissus musculaires. Les retomb6es radioactives des essais d'armes nucleaires se composent en grande partie de produits de fission, c'est-a-dire qu'elles sont formees par la dislocation des noyaux d'uranium ou de plutonium. Ces memes produits de fission apparaissent dans les r6actions controlees dont les reacteurs nucleaires utilises pour la production d'electricite sont le siege. Toutefois, dans ce dernier cas, seules des quantit6s negligeables de produits, princi- palement des gaz rares radioactifs, sont rejetees dans l'environnement en fonctionnement normal. Des inquietudes ont aussi ete exprim6es au sujet des difficult6s pr6sentees par la gestion du combustible use et des dechets radioactifs. Ces inqui6tudes sont liees a la presence de strontium 90 et de c6sium 137 (radionucleides dont les p6riodes sont voisines de 30 ans) ainsi que de transuraniens 6metteurs de rayonnement alpha, tels que le plutonium, le neptunium, l'americium et le curium, formes dans le reacteur par interactions nucleaires avec l'uranium. Dans le cas d'un accident, l'activite considerable dont le ccrur du reacteur est le siege represente un grave danger potentiel. Toutefois, seuls quelques-uns des radionucleides presents dans le reacteur sont susceptibles d'exposer l'environnement 'a de fortes doses de rayonnement. Ce sont ceux qui presentent la plupart des caracteristiques suivantes: -repr6senter une importante activite au sein du coeur; -etre suffisamment volatils pour permettre, en cas d'accident, une fuite importante a l'ext6rieur du rdacteur; -avoir des periodes assez longues pour subsister a l'exterieur du reacteur pendant un temps assez long; -pouvoir atteindre l'homme par l'interm6diaire des chaines alimentaires ou par tout autre moyen; -etre retenus dans le corps humain apres inhalation ou ingestion; -6mettre un rayonnement suffisant pour donner lieu 'a des doses notables. 444 RAYONNEMENTS ET SANTE L'iode 131, le cesium 134 et le cesium 137 presentent toutes les caracteristiques ci- dessus. Toutefois, 'a proximit6 du reacteur, l'inhalation d'autres isotopes de l'iode et d'isotopes du ruth6nium peut egalement donner lieu 'a de fortes doses d'irradiation, tandis que diff6rents emetteurs gamma 'a courte duree de vie peuvent, en se deposant sur le sol, provoquer une irradiation dangereuse. Du point de vue des consequences pour la sante, c'est l'iode 131 (periode d'environ 8jours) qui joue le role pr6dominant dans les premieres semaines qui suivent un accident de reacteur. Par exemple, si de l'iode radioactif se depose sur des paturages, le lait des vaches qui y paissent se trouve contamine. II peut egalement se produire, a la suite de l'accident, des dep6ts de radionucl6ides 'a courte duree de vie sur les legumes frais, sous forme de poussiere invisible. Une fois le niveau de l'iode 131 tombe 'a une valeur negligeable, c'est la contamination du sol par le cesium radioactif qui devient le probleme principal. Le cesium 137 et le cesium 134 (ce dernier est un corps ayant une periode d'environ 2 ans, qui prend naissance dans les r6acteurs et non dans les explosions nucleaires) provoquent l'irradiation des per- sonnes a' la fois par voie externe, sous l'effet du rayonnement gamma 6mis par le sol, et par voie interne, 'a la suite de l'ingestion de cesium radioactifavec les aliments contamines. Bien que le lait soit, de ce point de vue, I'aliment le plus sensible, il faut noter que la viande, le poisson d'eau douce et les cereales peuvent egalement constituer des sources de rayonnement non negligeables. Les autres elements radioactifs, tels que le strontium 90 ainsi que les isotopes du plutonium et des autres transuraniens, malgre le niveau energe- tique 6leve de leur rayonnement, jouent un role moins important dans le cas d'un accident de reacteur qu'apres une explosion nucleaire, car, en cas d'accident, ils ne sont rejetes qu'en quantit6 relativement faible. Une bonne partie du cesium radioactif se depose directement sur le sol, ou y est entraine par les eaux de pluie 'a partir de t'herbe ou des autres plantes. Son absorption ulterieure par les racines des plantes d6pend du type de sol; elle est en general beaucoup moins importante dans le cas du cesium que dans celui du strontium. Quant au rayonnement gamma 6mis par le sol, il persiste pendant de nombreuses annees (3-5). DOSES DE RAYONNEMENT L'energie communiquee par un rayonnement ionisant a un corps irradie est finalement absorbee par excitation et ionisation des atomes et des molecules dont le corps est cons- titue. L'energie absorbee par unite de masse est appelee "dose absorbee". Pour une meme dose absorbee, les diff6rents types de rayonnement n'ont pas toujours des effets biolo- giques identiques. Ainsi, les effets du rayonnement alpha sont presumes etre, de ce point de vue, 20 fois superieurs 'a ceux du rayonnement gamma. La prise en compte de ce facteur conduit 'a definir une grandeur connue sous le nom d"'equivalent de dose". C'est cette grandeur que l'on appelle en general "dose" dans les etudes de radioprotection. L'unite de dose, qui etait autrefois le rem, est aujourd'hui le sievert (Sv); 1 Sv = 100 rem (6). La dose peut varier selon la partie du corps soumise 'a l'irradiation. Ainsi, l'iode 131 ingere ou inhale se concentre principalement dans la thyroide, alors que la dose due au cesium 137 est 'a peu pres la meme dans tous les tissus. Pour faciliter les comparaisons entre diff6rentes irradiations, on a introduit la notion d "'equivalent de dose effectif". On definit cette grandeur comme etant la dose uniforme "corps entier" consideree comme conduisant au meme risque de cancer et de dommages genetiques que la dose reelle, de repartition non uniforme. Par exemple, une dose de 1 Sv 'a la thyroide correspond "a une dose effective de 0,03 Sv, ce qui revient 'a dire qu'une dose uniforme "corps entier" de 0,03 Sv est presumee avoir la meme probabilite de consequences nefastes qu'une dose 445 B. LINDELL de 1 Sv au niveau de la thyroide seule. Lorsque l'on fait etat d'une dose, il est important de savoir s'il s'agit de la dose au niveau d'un organe ou de la dose effective. I1 peut aussi etre utile de connaitre la "quantite de rayonnement" en un point de l'espace. Dans le cas des rayonnements X et gamma, cette valeur est frequemment deter- minee en mesurant l'ionisation provoquee dans l'air par le rayonnement. La grandeur qui l'exprime est 1"'exposition", l'unite correspondante etant le roentgen (R). Une exposition de 1 R se traduit par une dose legerement inferieure 'a 1 rem, soit environ 0,01 Sv. Le taux d'exposition du' au rayonnement gamma emis par les sources situees au sol s'exprime generalement en microroentgens par heure (1RIh). Si le taux d'exposition est constant sur une p6riode d'une annee, on peut prevoir qu'un taux d'exposition de 1 1R/h, hors abri, donnera lieu 'a une dose annuelle de 0,03 mSv, compte tenu du fait qu'une personne sejourne une partie du temps dans des locaux oiu elle est protegee du rayonnement exterieur par les batiments, et que de plus le corps lui-meme constitue dans une certaine mesure un ecran protecteur pour les organes et les tissus interieurs. Les radionucleides naturellement presents dans le sol contribuent en g6neral au taux d'exposition hors abri pour environ 10 jtR/h, ce qui correspond donc 'a une dose annuelle approximative de 0,3 mSv. Rayonnement ambiant Le rayonnement fait partie de l'environnement de notre planete depuis sa creation, et chacun de nous y est expose. I1 comprend le rayonnement cosmique provenant du Soleil et de l'espace. Nous sommes egalement exposes au rayonnement gamma du sol et des materiaux de construction, ainsi qu'au rayonnement alpha et beta des radionucleides naturellement presents dans les tissus de notre corps. La dose annuelle due au rayonnement exterieur differe d'un lieu a l'autre; elle depend de la nature geologique du lieu et de celle des materiaux de construction. Les diff6rences peuvent atteindre ou meme depasser 1 mSv par an. Le tableau 1 donne des valeurs representatives des doses effectives annuelles pro- venant de ces sources naturelles de rayonnement. Les produits de filiation du radon presents dans les poumons apportent a la dose effec- tive une contribution que l'on peut evaluer a 1 mSv par an, ce qui donne un equivalent de dose annuel total d'environ 2 mSv. II est cependant des cas oiu la dose effective due 'a cette source peut atteindre plusieurs centaines de mSv par an, ce qui appelle une intervention. Si l'irradiation due au radon present dans les locaux est egalement prise en compte, on constate que la dose de rayonnement ambiant est tres variable, bien que les produits de filiation du radon n'affectent que les poumons. Nous sommes egalement exposes a diffe- rentes sources artificielles de rayonnement, les principales etant constituees par les appa- Tableau 1. Equivalent de dose effectif annuel dO aux sources de radioactivite naturelles a 1'exception des produits de filiation du radon inhaIls (voir texte)a Equivalent de dose Source effectif annuel (mSv) Rayons cosmiques 0,3 Rayonnement gamma externe provenant du sol et des materiaux de construction 0,3-0,6 Exposition interne, due principalement au potassium 40 0,2 Exposition totale corps entier env. 1 ' Voir reftrence (3). 446 RAYONNEMENTS ET SANTE reils 'a rayons X utilises pour les diagnostics medicaux et pour la radiotherapie. Ainsi, dans les pays industrialises, les examens par rayons X pratiques pour les besoins du diagnostic medical donnent lieu 'a une dose effective annuelle comprise entre 0,1 et 1 mSv (pour les examens isoles, les valeurs typiques varient de 0,05 'a 10 mSv). Dans les pays en develop- pement, oiu les examens sont moins frequents, les doses annuelles moyennes sont plus faibles, bien que les doses individuelles puissent etre superieures, car les appareils rela- tivement anciens sont, dans ces pays, d'un usage plus repandu (3, 4). Les rayonnements emis par divers biens de consommation tels que les montres lumi- neuses, les detecteurs de fumee et les ecrans de television sont actuellement bien maitrises et ne contribuent au rayonnement ambiant que pour une part negligeable. Quant aux rejets de substances radioactives dans l'environnement du fait des centrales nucleaires, ils font l'objet de recommandations internationales qui limitent les doses auxquelles la population pourrait etre exposee. La limite superieure recommandee pour la dose totale due 'a toutes les sources de rayonnement, exception faite des sources naturelles et des irradiations m6dicales, est de 1 mSv par an (7, 8). Dans le cas des installations isolees telles que les centrales nucleaires, la limite operationnelle correspond en general 'a une fraction de cette dose. Les doses auxquelles la population est exposee sont donc normalement de 1 a 3 mSv par an, ce qui correspond 'a environ 100 mSv pour une vie entiere. La dose limite recommandee pour les travailleurs par la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) est de 50 mSv dans l'annee. Toutefois, des prescriptions supplementaires conduisent a imposer des doses tres inferieures, avec des valeurs typiques de 1 a 2 mSv par an (8, 9). EFFETS DES RAYONNEMENTS Effets non stochastiques L'energie communiquee aux tissus du corps humain par les rayonnements ionisants n'affecte pas toutes les molecules. Bien qu'un tel rayonnement puisse provoquer, au niveau des cellules, un grand nombre d'ionisations, celles-ci sont, dans la vaste majorite des cas, insignifiantes. La plupart des molecules touchees sont des molecules d'eau, bien que d'autres, de plus grandes dimensions, puissent aussi etre affectees. Parmi ces der- nieres, la plus importante est l'ADN, qui contient le code gen6tique de la cellule; si l'une de ces mol6cules vient 'a etre endommagee, la cellule peut ne pas etre capable de se reproduire, et etre perdue. Le nombre de cellules ainsi detruites augmente avec la dose, et le tissu irradie finit par etre endommage a un point tel que ses fonctions normales sont compromises; il peut en resulter, par exemple, l'apparition d'erythemes ou de cloques, ou encore une r6duction dangereuse du nombre de cellules sanguines. Ces effets sont la consequence inevitable d'une exposition 'a des doses elevees; ils ne se produisent pas pour des doses inf6rieures au seuil qui correspond 'a la destruction d'un nombre suffisant de cellules. Ces effets ne se manifestant pas de maniere aleatoire, on les qualifie de "non stochastiques". Pour une exposition du corps entier, le mal des rayons aigu resultant de doses de quelques Sv est caract6rise par une reduction du nombre de cellules sanguines p6eriphe- riques jusqu'a un minimum qui est atteint dans les 3 a 6 semaines qui suivent l'exposition. Durant cette periode, le risque de deces est maximal en raison de l'affaiblissement de la resistance aux infections. Au niveau de la peau, les doses aigues depassant 3 Sv peuvent provoquer une alopecie temporaire, et des doses d6passant 6 a 8 Sv donnent lieu a des reactions telles qu'erytheme, ulceration ou necrose. Apres apparition d'un erytheme au cours de la premiere semaine, la reaction principale survient deux semaines environ apres 447 448 B. LINDELL l'exposition et peut etre suivie, dans le cas de doses elevees, par plusieurs "vagues" de reactions severes (3). Les effets non stochastiques ne peuvent etre causes que par des doses considerables, que les limites imposees pour l'usage des rayonnements sont destinees a eviter; les effets n6fastes 'a tres court terme ne peuvent donc etre que le resultat d'expositions accidentelles. La contamination de l'air et du sol a la suite d'un grave accident de reacteur pourrait, dans les conditions les plus defavorables, donner lieu "a de tels effets jusqu'a une distance de 40 a 80 km de la centrale, "a moins que des mesures appropriees (abri ou evacuation) ne soient prises. Les accidents de reacteurs qui se sont produits 'a Windscale (Grande-Bretagne) en 1957, et 'a Three Mile Island (Etats-Unis d'Am6rique) en 1979 n'ont pas provoque de dommages non stochastiques. Par contre, dans le cas de l'accident de Tchernobyl, on a enregistre 203 cas de mal des rayons aigu parmi les employes de la centrale et les pompiers, et 31 dec"s dans les 4 mois ayant suivi l'irradiation. Les personnes decdees avaient recu des doses absorbees comprises entre 4 et 16 Sv; elles avaient en outre subi des br'ulures cutanees graves, et dans certains cas mortelles, causees par la chaleur et le rayonnement beta. En dehors de la centrale, les doses de rayonnement recues par la population avant l'evacuation des zones les plus affectees n'ont pas ete assez elevees pour donner lieu 'a un mal des rayons aigu. Effets stochastiques Une personne qui, apres avoir requ accidentellement une dose de rayonnement "corps entier" elevee, est encore en vie au bout de 2 mois, a probablement surmonte tous les dommages non stochastiques. Cependant, bien que- les dommages dus "a la destruction des cellules aient ete repares, il est possible que 1'ADN de certaines des cellules survivantes ait ete affect6, et que, se reproduisant par division cellulaire, il donne naissance 'a de nouvelles gen6rations de cellules incapables de remplir leurs fonctions normales. Cer- taines de ces modifications peuvent donner lieu, d'une maniere apparemment al6atoire, 'a des cas de cancer que l'on considere pour cette raison comme des effets stochastiques du rayonnement. Bien que la probabilite que de tels effets se produisent augmente avec la dose, il ne semble pas qu'il y ait un seuil au-dessous duquel cette probabilit6 est nulle. Contrairement au cas des effets non stochastiques, la gravite d'un effet stochastique ne depend pas de la dose. Si les cellules reproductrices subissent de telles modifications au niveau de I'ADN, ces modifications peuvent se transmettre "a la descendance de la personne irradi6e et donner lieu "a des dommages h6r6ditaires. On ne dispose pas d'informations directement exploitables sur la probabilite d'appa- rition d'un cancer avec des doses effectives inf6rieures "a 0,1 Sv, c'est-a'-dire des doses correspondant 'a la limite annuelle autorisee pour l'exposition professionnelle. Ce n'est pas que les informations soient inexistantes, mais le risque encouru est si faible qu'il n'a pas 6te possible de chiffrer de facon probante l'augmentation des frequences du cancer dans les populations humaines exposees 'a de faibles doses de rayonnement. On a donc pris comme hypothese que le risque par Sv est le meme dans le cas des faibles doses que dans celui des doses elevees, pour lesquelles on a observe une incidence accrue du cancer. La CIPR a estime que la frequence des d6ces par cancer dans une population presentant une repartition normale des ages et des sexes est d'environ 1% par homme-Sv, l"'homme- Sv" etant l'unite de dose collective, 6gale au produit du nombre de personnes exposees a l'irradiation par la dose moyenne de celle-ci. Cette estimation comporte une marge d'incertitude considerable. II est toutefois peu probable que le chiffre reel soit plus de cinq fois plus eleve, et la fr6quence la plus vraisemblable parait etre 1 "a 2% par Sv, qui est egalement la probabilite de mort par cancer pour un individu moyen appartenant "a la RAYONNEMENTS ET SANTE population generale. Cette probabilite peut varier d'un individu a l'autre. En raison de la longueur des periodes de latence, le risque reel d'apparition du cancer serait bien plus faible chez les personnes agees que chez les jeunes (bien que les premieres manifestations puissent n'appara'tre qu'au bout de 10 'a 30 ans). Bien que le risque pour l'homme de dommages hereditaires dus 'a l'effet des rayonne- ments n'ait jamais ete demontre, il n'y a aucune raison de penser qu'il differe des esti- mations basees sur des considerations theoriques et sur les observations sur l'animal. L'opinion la plus repandue est que la frequence des dommages hereditaires est inferieure a celle du cancer. Le rapport officiel remis en aou't 1986 par l'URSS 'a l'Agence Internationale de l'Energie Atomique (AIEA) contient certaines estimations des doses recues par la population sovie- tique par suite de la contamination radioactive provoquee par l'accident de Tchernobyl. Un total de 135 000 personnes ont ete evacuees d'une zone de 30 km de rayon autour de la centrale. On estime que la population a recu une dose collective de 16 000 hommes-Sv et que la contamination du sol dans la partie europeenne de 1'URSS donnera lieu, dans les 50 annees qui viennent, 'a une dose collective de 300 000 hommes-Sv due au rayonnement gamma d'origine externe (14). La consommation d'aliments contamines sera la cause d'une irradiation supplementaire. La dose collective due a cette demiere source a ete estimee, peut-etre par exces, "a 2 x 106 hommes-Sv pour les 70 annees "a venir. De plus, des populations exterieures a 1'URSS ont ete exposees aux rayonnements: bien que ces irradiations n'aient pas encore ete totalement evaluees, elles pourraient alourdir notablement les chiffres donnes par les autorites sovietiques. Sur la base d'une frequence de mortalite par cancer egale a 1% par homme- Sv, les cons6quences de l'accident pourraient se chiffrer par plusieurs dizaines de milliers de cancers mortels. Ces deces ne commenceront toutefois 'a survenir qu'apres des periodes de latence importantes (eventuellement de 10 'a 30 ans), et seront repartis sur plusieurs dcecennies. Effets sur le diveloppement fuetal Le cas des dommages subis par le fietus du fait d'une exposition aux rayonnements en cours de grossesse se situe a la limite des effets stochastiques et des effets non stochas- tiques. Pour une personne adulte, la perte de quelques cellules sur un total de quelque 10'4 n'est pas necessairement un evenement grave; par contre, dans le cas d'un embryon ou d'un organe en cours de formation, la simple perte de plusieurs cellules peut avoir des consequences serieuses et se traduire par des anomalies du developpement. On a ainsi emis l'hypothese suivant laquelle le type de dommage le plus frequemment subi par le foetus serait l'arri6ration mentale due aux effets du rayonnement sur le cerveau en developpe- ment. La periode critique se situe entre la 8e et la 15e semaine de la grossesse, la proba- bilite de dommage pouvant aller jusqu'a 40% par Sv en cas d'exposition au rayonnement au cours de cette periode. Rien n'indique qu'il existe un seuil pour cet effet (10). MESURES DE PROTECTION Apres l'accident de Tchernobyl, les gouvemements et les autorites sanitaires d'Europe ont rendu publiques les mesures a prendre pour r6duire les expositions au rayonnement. Dans les parties de 1'URSS les plus affectees, les mesures 'a prendre etaient urgentes, et de vastes regions ont e evacu6es. L'une des consequences de cet accident a ete de donner naissance 'a une peur intense, injustifiee bien que comprehensible, des rayonnements et de la contamination des ali- 449 B. LINDELL ments. Pour de nombreux observateurs, il a semble paradoxal que les autorites sanitaires aient conseille de prendre certaines precautions, tout en assurant 'a la population que le risque etait negligeable. I1 faut pourtant souligner que meme un risque tres faible au niveau individuel, mais encouru par un tres grand nombre de personnes, aura vraisemblablement des consequences nefastes pouvant prendre la forme de cancers ou de dommages gene- tiques. Ce risque peut etre trop faible pour etre mesur6 par les statistiques medicales, mais si des mesures raisonnables permettent de le r6duire, pourquoi ne pas les appliquer? Que peut-on faire pour proteger la population contre les effets de la contamination radioactive de l'environnement? Apres un accident de reacteur, la population est d'abord exposee a un nuage radioactif dont le passage est relativement rapide. Les radionucleides inhales provoquent une irradiation inteme des poumons ainsi que d'autres organes, et en particulier la thyroide, qui a la propriete de retenir l'iode radioactif inhale. L'irradiation externe resultant directement du rayonnement gamma emis par le nuage vient s'y ajouter. Si l'arrivee du nuage radioactif est annoncee suffisamment tot, la precaution la plus efficace consiste a rester a l'abri, et a r6duire toute ventilation pouvant introduire de l'air contamin6 dans les locaux; ceux-ci devront etre aeres apres le passage du nuage. En restant a l'abri, on diminue a la fois l'exposition inteme et l'exposition externe. nI est deconseille d'essayer de s'6loigner du nuage, car le sens dans lequel il derive peut etre difficile a prevoir. De toute maniere, il est peu probable que l'irradiation par le nuage lui-meme soit l'effet dominant. Si les autorites le jugent bon, des pastilles d'iode stable pourront etre distribuees a la population. Ceci est particulierement recommande dans les zones proches du reacteur, pour lesquelles il doit exister un plan d'intervention comportant cette mesure. I1 faut toutefois souligner que le seul effet de l'iode stable est d'eviter la fixation d'iode radioactif dans la thyroide, et non de reduire ou d'eviter toute autre irradiation. Les pas- tilles devront etre absorbees avant l'inhalation d'iode radioactif; une absorption ayant lieu 4 a 5 heures apres l'exposition assure encore une certaine protection. Apres le passage du nuage, il peut y avoir poursuite de l'irradiation sous l'effet du rayonnement gamma 6mis par les radionucleides deposes au sol. Ce rayonnement est du, pour une bonne part, 'a des isotopes de l'iode dont la duree de vie est faible, et le parti le plus sage consiste a rester a l'abri en attendant que les autorites competentes aient d6ter- mine le taux d'irradiation et la repartition g6ographique de la contamination. Ce n'est qu'a ce moment que l'on pourra decider si la zone doit etre evacuee, et, dans l'affirmative, vers quelle destination. De meme que l'administration d'iode stable, l'evacuation n'est prevue qu'a proximite d'une centrale. Apres l'accident de Tchernobyl, aucune evacuation n'a et6 envisag6e en dehors de l'Union sovietique. Meme si l'irradiation a partir du sol ne justifie pas une evacuation, cette source a de fortes chances, 'a long terme, de contribuer pour la plus grande part "a la dose recue par la population. Il est malaise de se soustraire a une irradiation prolongee par le sol, et la d6contamination presente des difficultes. Le mieux est d'appliquer les regles fondamen- tales de protection, qui consistent 'a s'eloigner le plus possible de la source, a r6duire la duree d'exposition, et 'a s'abriter derriere des parois absorbantes. En restant a l'abri, on peut donc reduire la dose recue "a partir d'un sol contamine. Les doses de rayonnement suppl6mentaires dues aux radionucleides absorbes en meme temps que l'eau et les aliments contamines sont en general faibles en comparaison de la dose resultant de l'irradiation exteme par le sol. L'AIEA, la CIPR et l'OMS ont publie des directives pour la conduite de differentes actions protectrices ainsi que sur les seuils d'intervention, c'est-a-dire les niveaux a partir desquels il est justifie de prendre des mesures de protection (11-13). Ces seuils ne sont pas universels. Certaines mesures, par exemple le lavage des legumes frais avant consom- mation, sont faciles a prendre, et sont donc recommandees meme si la dose ainsi evit6e est minime. D'autres mesures, telles que l'6vacuation, presentent plus de difficulte et peuvent 450 RAYONNEMENTS ET SANTE 451 elles-memes comporter des risques; elles ne sont donc recommandees que si elles con- duisent a une r6duction importante de la dose. Les seuils d'intervention preconises sont fr6quemment exprimes sous la forme d'une plage de doses, comprise entre une valeur au-dessous de laquelle l'intervention est jugee injustifi6e, et une valeur au-dessus de laquelle l'intervention est estim6e justifiee en toutes circonstances. Ainsi, la CIPR recom- mande pour 1'6vacuation les valeurs 50-500 mSv (1'evacuation de la zone proche de la centrale de Tchernobyl a et6 basee sur une dose de 250 mSv). Pour la mise 'a l'abri et pour I'administration de pastilles d'iode, les seuils d'intervention correspondent 'a des doses effectives de 5-50 mSv. En raison des risques courus par le feetus, on envisagera en premier lieu la mise a l'abri ou l'e'vacuation des femmes enceintes. Pour l'interdiction de la commercialisation des aliments contamines, la CIPR recommande un seuil d'inter- vention de 5-50 mSv pour la premiere ann6e. A partir de ce seuil d'intervention, on peut calculer des seuils d'intervention derives applicables a l'activit6 annuelle de divers radionucleides absorbes avec les aliments. Toutefois, l'activit6 volumique correspondante ne peut etre calculee que d'apres les consommations annuelles estim6es des diverses denr6es. En dehors de' l'URSS, il est peu probable que 1'exposition externe au rayonnement gamma ait d6passe 1 mSv en 1986, sauf dans quelques zones localisees oiu l'apparition du nuage radioactif a 6te accompagnee de pluie. L'exposition due aux aliments contamines devrait etre encore plus faible, en partie grace aux mesures prises pour les retirer de la vente, mais surtout en raison de la faible activite volumique dans les aliments de base. Dans certains pays, toutefois, on a constate une contamination considerable de certains aliments locaux par le c6sium; c'est le cas des viandes de renne, de chevre et de gibier, des poissons d'eau douce et des baies sauvages, oiu les activites volumiques se sont revelees nettement sup6rieures aux seuils d'intervention locaux. Dans le cas du cesium 137, les seuils d'intervention concemant les aliments ont ete d6termines dans le but de limiter l'ingestion annuelle de ce radionucleide, et par voie de consequence la dose de rayonnement annuelle recue. II faut noter que la mesure de b'acti- vit6 volumique constitue un moyen de controle de b'absorption totale d'activite mais n'est pas d'une importance primordiale. En effet, bien qu'on doive se garder de depasser les seuils d'intervention derives pour les aliments de base, il est de peu d'importance que certains produits manifestent une activite volumique elevee, s'ils ne sont consommes qu'en petite quantite, car leur contribution 'a l'ingestion totale sera minime. BIBLIOGRAPHIE 1. Frequences radioelectriques et hyperfrequences. Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1981 (Criteres d'hygiene de 1'environnement NO 16). 2. Lasers and optical radiation. Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1982 (Criteres d'hygiene de 1'environnement N° 23) (version francaise en preparation). 3. Ionizing radiation: sources and biological effects. Comite scientifique des Nations Unies pour l'6tude des effets des rayonnements ionisants. Rapport soumis en 1982 a I'Assemblee Generale, New York, Nations Unies, 1982. 4. Radiation: doses, effects, risks. Nairobi, Programme des Nations Unies pour l'Environnement, 1985. 5. Nuclear power, the environment, and man. Brochure d'information redigee en commun par l'AIEA et l'OMS. Vienne, AIEA, 1982. 6. Radiation quantities and units. Washington, D.C., Commission Internationale des Unites et des Mesures de Radiation, 1980 (Rapport NO 33). 7. COMMISSION INTERNATIONALE DE PROTECTION CONTRE LES RADIATIONS. Dose limits to members of the public. Annals of the ICRP, 15 (3): 1 (1985). 452 B. LINDELL 8. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP Publi- cation 26). Voir egalement Annals of the ICRP, 1 (3): (1977). 9. Basic safety standards for radiation protection. Coparainne par I'AIEA, I'OIT, l'OCDE-AEN et l'OMS. Vienne, AIEA, 1982. 10. OTAKE, M. et SCHULL, W. J. In utero exposure to A-bomb radiation and mental retardations- a reassessment. British journal of radiology, 57: 409-414 (1984). 11. Principles for establishing intervention levels for the protection of the public in the event of a nuclear accident or radiological emergency. Vienne, IAEA, 1985 (AIEA, Collection S6curite N0 72). 12. Protection of the public in the event of major radiation accidents -principles for planning (ICRP Publication 40). Voir aussi Annals of the ICRP, 14 (2): (1984). 13. Nuclear power: accidental releases-principles of public health action. Copenhague, 1984 (OMS, Publications regionales, Serie europ6enne N° 16). 14. The accident at the Chernobyl nuclear power plant and its consequences. USSR State Com- mittee on the Utilization of Atomic Energy. Rapport presente lors d'une reunion d'experts a Vienne, 25-29 aout 1986.