UE 10 - Risques Biologiques des Rayons X

Les Risques Biologiques des Rayons X

• Cette presentation couvrira les sources d'exposition aux rayonnements pour l'homme, les modes d'exposition, les dommages cellulaires et les effets pathologiques.

Les Sources d'Exposition pour l'Homme

• En moyenne, chaque individu reçoit des rayonnements par année de sources artificielles et naturelles.
• L'exposition artificielle représente 42% (1,6 mSv par an ou 4,4 µSv par jour), tandis que l'exposition naturelle représente 58% (2,4 mSv par an ou 6,5 µSv par jour).
• Les sources artificielles comprennent les examens radiologiques (29%), les matériaux terrestres (12%) et les retombées atmosphériques (Tchernobyl, essais aériens, industrie, divers) (3%).
• Les sources naturelles comprennent le radon (37%), les rayons cosmiques (10%) et le corps humain (9%).

Exposition Naturelle

• L'exposition externe comprend l'exposition cosmique (0,32 mSv/an) et tellurique (0,62 mSv/an). Un vol aller-retour Paris-New York équivaut à 50 μSv.
• La nature des sols influence l'exposition tellurique, avec des variations de 0,14 à 1,7 mSv/an.
• L'exposition interne comprend l'ingestion (0,55 mSv/an) via les aliments et eaux minérales et l'inhalation (1,4 mSv/an) due au radon.

Variation du Rayonnement Naturel

• Le rayonnement naturel varie considérablement selon la région, la composition du sous-sol et l'altitude.
• Région parisienne : 2,4 mSv/an (valeur de référence).
• Montagne (3500 m) : 4,0 mSv/an (altitude).
• Bretagne, massif central et Vosges : 3,5 mSv/an (granite).
• Inde, Kerala : 10 mSv/an (phosphates).
• Brésil : 30 mSv/an (thorium).
• Iran : 100 mSv/an (uranium, thorium).
• Personnel navigant : 4,0 mSv/an (altitude).

Le Radon

• Le radon est un gaz radioactif naturel, incolore, inodore et inerte, émetteur de rayonnement alpha.
• Il provient de la filiation de l'uranium 238 et du radium 226 présents dans la croûte terrestre.
• Il est présent partout et trouve son origine dans les sous-sols granitiques et volcaniques, mais sa concentration varie selon l'endroit et les conditions d'habitat.
• Le radon migre dans l'air ambiant à travers les pores du sol et les fissures des roches, s'accumulant dans les locaux.
• Il est la principale source d'exposition radiologique pour l'Homme, augmentant le risque de cancer de manière comparable au tabagisme passif.

Exposition Artificielle

• Les expositions médicales résultent du radiodiagnostic, de la médecine nucléaire et de la radiothérapie.
• Les activités industrielles non nucléaires incluent la combustion du charbon, l'utilisation d'engrais phosphatés et de certaines peintures lumineuses.
• Les activités industrielles nucléaires regroupent les rejets liquides et gazeux des centrales nucléaires, les usines de retraitement, les retombées des anciens essais nucléaires atmosphériques et les catastrophes nucléaires comme Tchernobyl et Fukushima.

Exposition d'Origine Médicale

• On parle de "dose collective médicale" avec une moyenne de 1 mSv annuel par personne.
• La répartition des expositions est hétérogène.
• Radiologie légère (radiodiagnostic dentaire et osseux) : 1 mSv ; radiologie lourde (scanner, radiologie interventionnelle) : 10 mSv ; radiothérapie : 200 mSv.
• Le radiodiagnostic dentaire représente 30% des actes radiologiques, mais la dose délivrée ne représente que 0,28% de la dose globale.

Les Modes d'Exposition

• Trois modes d'exposition aux rayonnements ionisants sont identifiés.
• L'exposition externe dépend de la durée, la distance, la puissance de la source et la présence d'écrans.
• L'exposition par contact est rare et résulte d'un contact accidentel avec des matières contaminées.
• L'exposition interne, la plus dangereuse, dépend de la voie d'incorporation (ingestion ou inhalation). Elle est généralement faible grâce à la radioactivité naturelle, mais peut être rencontrée en médecine lors de l'administration de molécules radioactives.

Effets Biologiques des Rayonnements

• Les effets biologiques suivent une cascade : interactions physiques → réactions physico-chimiques → lésions moléculaires → dommages cellulaires → lésions tissulaires → effets pathologiques.
• On distingue les effets déterministes, qui sont obligatoires si un seuil est atteint, et les effets stochastiques, qui sont aléatoires et augmentent le risque en fonction de la dose.
• Les rayonnements ionisants interagissent avec les atomes de la matière vivante, entraînant des ionisations primaires ou secondaires.
• La densité des interactions le long de la trajectoire du rayonnement est un paramètre majeur.

Réactions Physico-Chimiques

• Les rayonnements interagissent avec les atomes de la matière vivante et inorganique.
• Les ionisations sont primaires si produites par le rayonnement lui-même, secondaires si induites par des électrons.
• La densité des interactions est définie par le transfert linéique d'énergie (TLE).
• Le TLE des rayons X est faible en radiographie dentaire standard, limitant les risques biologiques.
• Les ions produits forment des espèces chimiques réactives, des radicaux libres qui peuvent endommager des structures cellulaires fragiles comme le noyau, la membrane plasmique et les mitochondries.
• L'atteinte du noyau et de l'ADN cause des effets stochastiques, tandis que l'atteinte d'autres structures peut entraîner la mort cellulaire (effets déterministes).
• La voie directe représente 40% des lésions induites.
• La voie indirecte est influencée par la présence d'oxygène ; une cellule bien oxygénée est plus radiosensible.

Les Lésions Moléculaires

• Les lésions de l'ADN sont diverses, incluant des cassures monobrins, des lésions complexes (épigénétiques), des lésions chromosomiques et une instabilité génétique.
• La protection et réparation de l'ADN comprennent la défense contre les radicaux libres et le stress oxydatif, ainsi que la réparation de l'ADN.
• Les paramètres à considérer dans la réparation de l'ADN incluent la dose, la fréquence des expositions et le cumul dans le temps.
• Si la réparation est fautive, les altérations peuvent être transmises aux descendantes de la cellule irradiée, conduisant à la cancérogenèse (cellules somatiques) ou à des mutations héréditaires (cellules germinales).

Les Dommages Cellulaires

• Les dommages cellulaires peuvent inclure les situations suivantes.
• Cellule réparée : Effet nul.
• Cellule morte : Effets déterministes à seuil.
• Cellule mutée : Trois cas possibles.
• Survie avec perte de la faculté de division : Effet nul.
• Élimination par le système immunitaire : Effet nul.
• Pas d'élimination : Effets aléatoires différés, cancers ou effets génétiques.

Effets Pathologiques : Classification

• Les effets pathologiques sont classifiés comme suit :
• Effets somatiques :
  • Effets déterministes.
  • Effets stochastiques (cancérogénèse).
• Les effets varient selon que l'exposition est partielle ou globale.
• Effets génétiques (héréditaires).
• Effets tératogènes (sur le développement d'un embryon).

Les Effets Somatiques

• Effets Déterministes:
• Obligatoires
• Précoces
• Notion de seuil
• Sévérité proportionnelle à la dose
• Protections simples
• Lésions caractéristiques (exemple: brûlures)
• Effets Stochastiques :
  • Aléatoires
  • Tardifs
  • Pas de seuil (probabilité augmente avec la dose)
  • Sévérité non liée à la dose
  • Protections complexes
  • Lésions non caractéristiques (exemple: brûlures)
  • La probabilité d'effet augmente avec la dose, mais la gravité ne dépend pas de la dose.

Effets Déterministes

• Des effets déterministes recensés suite à une dose d'irradiation comprennent.
• Stérilité masculine temporaire: à partir de 0,15 Gy.
• Diminution temporaire des leucocytes: de 0,2 à 1 Gy.
• Nausée, asthénie, modification de la formule sanguine: de 1 à 2 Gy.
• Risque de stérilité féminine: à partir de 2,5 Gy.
• Stérilité masculine définitive: de 3,5 à 6 Gy.
• Aplasie médullaire: à partir de 4,5 Gy.
• Atteinte oculaire: à partir de 5 Gy.
• Atteinte gastro-intestinale: 6 Gy.
• Atteinte pulmonaire: 8 Gy.
• Coma, mort cérébrale: au-delà de 10 Gy.

La Radiodermite des Doigts

• La radiodermite des doigts est considérée comme une maladie professionnelle chez les chirurgiens-dentistes, pouvant se déclarer 20 ans après l'arrêt de l'activité.
• Elle peut évoluer en lésion cancéreuse.
• Nature des lésions, Dose (Gy), et Délai d'apparition (semaines).
• Érythème, desquamation sèche: 3-5 Gy, 3 semaines.
  • Phlyctènes, desquamation humide: 20 Gy, 4 semaines.
  • Nécrose: 50 Gy, 3 semaines.
  • Radiodermite suite à une exposition unique de 5 mGy/J: 10 Gy, 1 semaine.

Effets Stochastiques

• Les effets sous la forme de cancers radio-induits et de leucémies.
• Le délai de survenue est souvent très long ; parfois jusqu'à 50 ans pour les cancers.
• Paramètres à prendre en compte:
• La dose est souvent faible en cabinet dentaire.
  • La fréquence et une courte durée entre chaque exposition.
    • Le cumul dans le temps.

Risque de Cancérogenèse

• Les phases de la cancérogenèse: Autonomie de division.
  • Échappement aux mécanismes anti-prolifération.
    • Immortalisation.
      • Échappement au contrôle des cellules voisines.
        • Échappement au contrôle immunitaire.

Probabilité de Décès par Cancer

• La probabilité de décès par cancer est de 25% environ.
• Plusieurs facteurs augmente le risque de developper un cancer
  • Intoxication tabagique. - Intoxication alcoolique.
    • Facteurs alimentaires.
      • Carcinogènes environnementaux, les radiations ionisantes.

Les Effets Génétiques Héréditaires

• Les effets génétiques sont susceptibles d'apparaître dans la descendance.
• Ces effets ont été prouvés chez l'animal.
• Les enquêtes épidémiologiques n'ont montré aucun effet significatif lors différents catastrophes.
• Les patients vulnérables:
  • L'âge du sujet est important. Une radiosensibilité diminue avec l'âge. - Le sexe du sujet: Une légère radiosensibilité est toujours plus élevée chez les femmes que chez les hommes. - radiodiagnostic dentaire implique des doses modeste à la dose maximale pour un cliché panoramique.

Les Effets Tératogènes

• Lors de la grossesse, la sensibilé n'ets pas constante.
• De 0 à 9 jours: l'oeuf est elminé ou se développe normalement.
• De 10 à 60 jours: Période d'embryogénésèse, la radiosensibilité est la plus forte avec une anomalie génétique.
• De 60 jours à la fin de grossesse: il persiste un risque de retard mental et carcinogénèse. - Les radiodiagnostic dentaire ne délivre à l'ovaire ou à l'utérus que des doses infimes.
• Un scanner de la tête ou cou ne délivre pas de dose significance vers l'utérus.