Chapitre 20 : Rayonnement EM non-ionisant – Effets sur la Santé - Physique Générale PDF

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Ou accéder à la page web suivante : https://student.turningtechnologies.eu/#/ Connectez-vous sur la session entrez sous physgen2024 guest/invité Chapitre 20 Rayonnement EM non-ionisant – Effets sur la santé Pr François Bochud FBM – BMed – module B1.1 Cours de physique générale  Objectifs Décrire les sources de rayonnements non-ionisants les plus courantes et les mécanismes physiques qui conduisent à un dépôt d'énergie dans le corps humain Citer les principaux effets physiologiques associés à l'exposition du corps humain aux rayonnements optiques et aux champs électromagnétiques Expliquer comment les limites d'exposition sont définies dans la législation Ce sportif se plaint de douleurs au genou et va passer une IRM https://www.fifpro.org/en/health/the-worrying-facts-about-knee-damage Les rayonnements non-ionisants comprennent le rayonnement optique (ultraviolet,visible,infrarouge), les champs électromagnétiques hautes fréquences (téléphonie mobile, microondes) et les CEM basses fréquences (réseau électrique). L'absorption d'énergie de ces différents rayonnements par le corps humain dépend de leurs fréquences et découle du couplage entre les champs électrique et magnétique incidents et les charges électriques présentes dans les tissus. A basses fréquences, il est avéré que les CEM peuvent induire des vertiges ou des nausées, modifier le goût ou stimuler des nerfs. A plus hautes fréquences, on observe essentiellement un dépôt de chaleur, d'autant plus superficiel que la fréquence est élevée. Le bilan thermique dépend des mécanismes de thermorégulation. Dans la gamme optique, les effets concernent essentiellement la peau et l'œil. Les effets démontrés peuvent aller jusqu'à l'induction de cancer. Les limites d'exposition de la législation visent à éviter des effets néfastes pour la santé en considérant des marges de sécurité prudentes. Les critères sont plus stricts pour la population générale que pour les travailleurs. A l'heure actuelle, nous sommes exposés à un ensemble complexe de champs électromagnétiques (CEM) de faible intensité, qui vont de la production et du transport de l'électricité, aux télécommunications et, de plus en plus, aux appareils d'usage courant. Même en l'absence de tout CEM extérieur, notre corps est le siège de microcourants dus aux réactions chimiques associées aux fonctions normales de l'organisme, comme les influx nerveux. La plupart des réactions biochimiques impliquées dans la digestion et l'activité cérébrale par exemple, comportent une redistribution de particules chargées. L'exemple le plus emblématique est évidemment le cœur dont l'activité électrique peut s'observer sur l'électrocardiogramme.  Quel(s) phénomène(s) physique(s) est/sont lié(s) à un examen IRM ? (plusieurs réponses possibles) 1. Présence d'un champ magnétique constant 2. Emission d'une onde radio dans la bande FM 3. Dépôt d'énergie sous forme de chaleur en profondeur 4. Production de radicaux libres rayonement ionisant X , dans le tissus , gamma  VEnergie phorons : moins)a cont https://www.inrs.fr/risques/champs-electromagnetiques/ce-qu-il-faut-retenir.html  Sources de rayonnement non-ionisant le rayonnement non‐ionisant est composé des basses fréquences, des ondes radio, des microondes, des infrarouges (IR), de la lumière et des ultraviolets (UV). On réserve le terme de champ électromagnétique (CEM) au trois premier, bien que la lumière ou les rayons X soient également des oscillations des champs électrique et magnétique. Le Soleil est la source principale de rayonnement non‐ionisant sur Terre. Dans l'espace, au sommet de l'atmosphère terrestre, il est composé d'environ 50 % d'IR, 40 % de lumière visible et 10 % d'UV, pour une intensité totale d'environ 1'400 W/m2. Ce rayonnement est diversement absorbé en traversant l'atmosphère. Au niveau du sol, lorsque le Soleil est au zénith, il contient environ 53 % d'IR, 44 % de visible et 3 % d'UV, pour une intensité d'environ 1'000 W/m2. Mentionnons également qu'une infime fraction de CEM (3 μW/m2) est également présente.  Rayonnement visible La peau et l’œil sont les organes les plus sensibles au rayonnement visible le rayonnement visible pénètre d'autant plus profondément dans la peau que sa longueur d'onde et grande le rouge est plus pénétrant que le bleu). De plus, il a été montré que la lumière bleue (proche des UV, entre 380 et 480 nm) est capable de produire des radicaux libres en quantité non négligeable. Ces mécanismes doivent encore être étudiés, car ils pourraient contribuer à l'induction de cancer cutanés. Dans l'œil, les dommages peuvent être thermiques et concernent essentiellement la rétine, car la cornée et le cristallin sont transparents au rayonnement visible. La lumière bleue est présente dans les écrans de tablettes et de smartphone, ainsi que dans les éclairages LED en proportion plus importante que dans le rayonnement solaire. A des intensités élevées, elle peut – comme dans le cas des UV – accélérer la dégénérescence maculaire liée à l'âge. Mais en condition normale d'utilisation, les lampes LED destinées au public ne présentent pas de risque pour la santé, y compris pour les populations sensibles, telles que les enfants et les personnes au cristallin très clair, sans cristallin ou ayant un cristallin artificiel. L’exposition à la lumière bleue peut également avoir un effet sur l’horloge biologique en inhibant partiellement la sécrétion de mélatonine. La lumière solaire semble également avoir des incidences positives sur le développement de l’œil des enfants. Il est démontré qu'une exposition régulière à la lumière du jour est essentielle pour contrôler correctement la croissance des yeux des enfants. Un manque de lumière conduit à des yeux allongés et myopes. Cela pourrait expliquer pourquoi les taux de myopie sont si élevés en Asie, où l'accent culturel mis sur la valeur de l'éducation se traduit par de longues journées d'école. Ajoutons que la lumière rouge – produite par laser ou LED de faible intensité – est utilisée en conjonction avec certains traitements de radiothérapie dans le but d'accélérer la cicatrisation. L'explication de cette technique dite de photobiomodulation (PBM) serait due à une stimulation des mitochondries, qui mettrait davantage d'énergie à disposition des cellules.  Rayonnement infrarouges Le rayonnement IR est généralement subdivisé en trois catégories : Les IR‐A (780 nm – 1.4 μm). Les IR‐B (1.4 μm – 3 μm). Les IR‐C(3μm–1mm). Les IR du Soleil sont parfois appelés "rayonnement du plaisir" en raison de la sensation de chaleurs qu'ils apportent. Cela vient du fait que dans la peau, le rayonnement IR‐A pénètre profondément dans le derme. Certaines études laissent supposer que ces rayonnements pourraient augmenter le vieillissement de la peau ou induire des cancers, mais les preuves sont faibles. Dans l'œil, la pénétration des IR‐A peut induire des lésions thermiques de la rétine. Au niveau du cristallin, les IR‐A et les IR‐B peuvent induire des cataractes, alors que les IR‐B et les IR‐C sont capables d'occasionner des brûlures de la cornée.  Quelle composante du rayonnement solaire est la plus absorbée par l'atmosphère terrestre ? 1. UV-C elrayonement plus energetique énergie du rayonnement 2. UV-B 3. UV-A 4. visible 5. IR-A 6. IR-B 7. IR-C  total absorption plus importante du bleu que du rouge H2O absorption par l'atmosphère absorption (%) terrestre rayorement ionisant Diffusion élastique (Rayleigh) w , lumière du souil longueur d'onde (µm) diffusés UV IR davantage => blee que rouge  la couche d'ozone (O3) nous total protège des UV H2O absorption o sorbe les CO2 par B l'atmosphère absorption (%) O3 terrestre CH4 N2O longueur d'onde (µm) UV IR  total absorption des infrarouge (IR) par vibration H2O absorption CO2 par l'atmosphère absorption (%) O3 terrestre CH4 N2O longueur d'onde (µm) UV IR  · absorption (%) total H2O absorption CO2 par l'atmosphère absorption (%) O3 terrestre CH4 N2O longueur d'onde (µm) UV IR  Les UV‐A issus du Soleil pénètrent beaucoup plus facilement l'atmosphère que les UV‐B. Les UV‐C sont totalement absorbés par l'atmosphère. environ 1'000 W/m2 à midi, UV-A au niveau du sol UV-B UV-C corps noir (ε=1, T = 5'900 K) augmentation rayonnement extraterrestre d'environ 10 % par 1'000 m d'altitude rayonnement à la surface de la Terre En altiferal d'atmosphère de filtre moins d'av 4 d'avantage trauerse l atmosphere ultraviolets visible infrarouges Longueur d'onde (nm) 3% 44 % 53 % dans https://fr.wikipedia.org/wiki/Raies_de_Fraunhofer 1000 Wath  Rayonnement optique Les rayonnements UV, visible et IR sont regroupés sous l'appellation de rayonnement optique. En raison de sa plus grande énergie, le rayonnement UV est le plus actif du point de vue photochimique. Il est particulièrement absorbé par certains chromophores de molécules organiques comme C=O, C=S ou les noyaux aromatiques, qui sont abondamment présents dans l'ADN. Rayonnements UV d’origine solaire Les UV‐C (280‐100 nm) sont les plus énergétiques et sont complètement absorbés par l'atmosphère. Les UV‐B (315‐280 nm) sont en majeure partie absorbés par l'atmosphère (typiquement 90 %). Les UV‐A (400‐315 nm) sont les moins énergétiques. Ils sont les moins absorbés du spectre UV. Globalement, l'atmosphère absorbe environ 77 % des UV du Soleil lorsqu'il est au zénith. L'absorption des UV‐ B et UV‐C se fait principalement par la couche d'ozone (O3), mais aussi par l'oxygène (O2), la vapeur d'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2). Ainsi, au niveau de de la mer en l'absence de nuages, le rayonnement UV est composé d'environ 5 % d'UV‐B et de 95 % d'UV‐A L'altitude joue également un rôle puisqu'en montagne la couche atmosphérique qui nous protège est moins épaisse. On compte environ 10 % d'augmentation du rayonnement par 1'000 m d'altitude.  GESTION LÉGALE DU RISQUE En Suisse, l'Ordonnance relative à la loi fédérale sur la protection contre les dangers liés au rayonnement non‐ ionisant et au son (O‐LRNIS174) réglemente le risque lié à l'utilisation du rayonnement optique. L'O‐RNIS traite en particulier des solariums (interdis aux mineurs), des appareils à visées esthétiques, des manifestations avec rayonnement laser et des pointeurs laser. Pour les professions de la santé, il est utile de savoir que l'O‐RNIS définit en particulier quels soins esthétiques peuvent être réalisés par des non‐médecins avec des rayonnements non‐ ionisants (p.ex. traitements de l'acné, de la cellulite, des rides, des cicatrices, etc.) ou exclusivement par des médecins (p.ex. taches de vieillesse, dermatite, verrues, chéloïdes, etc.). la législation peine encore à être respectée en Suisse. Pour les applications médicales diagnostiques des lasers, leurs puissances doivent être suffisamment faibles pour ne pas induire d'effets délétères sur la santé. Ceci est quantifiée en termes d'exposition maximale admissible (MPE, maximal permissible exposure, en anglais), qui est définie comme un dixième du seuil de dommages résultant d'effets photothermiques et photochimiques. Pour les applications médicales thérapeutiques, il n'y a pas de MPE, car le but est précisément d'avoir un effet sur les tissus.  Effet du rayonnement UV sur l’œil Les UV-A et B sont en grande partie absorbés dans la cornée et le cristallin, mais peuvent néanmoins atteindre la rétine et accélérer le vieillissement oculaire ou provoquer certaines pathologies (cataracte précoce, dégénérescence maculaire liée à l'âge, carcinome,...). La morphologie du visage et de la zone orbitale a tendance à protéger les yeux contre les rayons provenant directement du Soleil. Le port de lunettes protectrices est donc particulièrement recommandé dans des milieux contenant des plans d'eau, de la neige ou un léger brouillard, car ils réfléchissent une grande partie du rayonnement, y compris la composante UV. Lors d'une exposition aiguë (typiquement sur la neige, en altitude), l'absorption des UV‐C par la cornée peut endommager son épithélium (couche supérieure) et provoquer une brûlure appelée kératite des neiges, ou photokératite.  cornée iris rétine (recouverte de larme) fovéa transmission du humeur rayonnement optique aqueuse incident sur la cornée incident sur l'humeur aqueuse sur le cristallin transmission (%) cristallin sur corps vitré sur la rétine nerf corps vitré optique UV λ (nm) IR longau ultraviolets visible infrarouges 3% 44 % 53 %  fonction principale de l'œil : détecter la lumière laise passe effet photochimique de la rhodopsine (bâtonnets) visible influx rayonnement nerveux Je neveux influx vidéo : YouTube Biotech Review https://www.youtube.com/watch?v=mxnI3tsOdOI  fonction principale de l'œil : détecter la lumière la robospine carotène : constituant fabriquant N detecter la lumiere vidéo : YouTube Biotech Review https://www.youtube.com/watch?v=mxnI3tsOdOI https://cliniquesaada.com/les-carottes-et-vos-yeux/  photo faisantementsa ↑ effets surtout chez les enfants 9 % UV-A si < 9 ans photochimiques 1 % UV-A à 60 ans multiples regio perdd voeil dans UV influx nerveux IR ~ agtectionrecule aT chaleur  en (surtouttitude) dégénérescence Par Eddie314 de photokératite en.wikipedia.org, CC BY-SA 3.0, (cécité des neiges) https://commons.wikimedia.org maculaire liée à l'âge /w/index.php?curid=5412067 Ar refuit absorbes uquaiedès moins bass ↑ altitude en aud altitude https://www.inserm.fr/dossier/d egenerescence-maculaire-liee- age-dmla/ cataracte obscursisement du cristallin Par Rakesh Ahuja, MD — Travail personnel, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org /w/index.php?curid=966501 Par Rakesh Ahuja, MD — Travail personnel, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org /w/index.php?curid=966501 brûlures cataracte lésions thermiques  Lunettes à soleil 25% 'e de Toutes les lunettes marquées "CE" absorbent 100 % du rayonnement UV 5% attentedement atteignent yeux nos M l'indice des lunettes ne concerne que le rayonnement visible protection relative au rayen visibl https://www.amazon.fr/Runup-Lunettes-r%C3%A9cr%C3%A9atif-Accessoires-Nouveaut%C3%A9/dp/B0BZ3V1QYC https://rubex-pharma.fr/optique/7794-lunettes-de-soleil-pack-de-50.html  Absorption du rayonnement optique dans la peau https://qsun.co/the-link-between-skin-spots-wrinkles-and-sun-exposure/ Les UV-A pénètrent facilement dans la peau jusqu’au derme. L'énergie qu'ils dissipent conduit à une activation limitée de la mélanine et la production d'un bronzage qui apparaît rapidement, mais qui dure peu de temps. Comme ils pénètrent les couches profondes de la peau, les UV‐A ont également un effet sur le tissu conjonctif et les vaisseaux sanguins : la peau perd progressivement de son élasticité, et finit par se rider et vieillir prématurément. Les UV‐B pénètrent moins profondément et sont presque tous absorbés dans l'épiderme. Ils stimulent la production de mélanine, ce qui conduit à une augmentation massive des pigments foncés en quelques jours. Ce bronzage est plus durable que celui des UV‐A et conduit à une certaine protection puisque les prochains UV‐B auront une plus grande probabilité d'être arrêtés dans ces pigments plutôt que dans les cellules de l’épiderme. Cemoyendeprotectionesttoutefoisabsentchezlesenfantsdemoinsd'unanetnesedéveloppe que progressivement jusqu'à l'âge adulte. Les UV‐B stimulent également les cellules pour qu’elles produisent un épiderme plus épais. Ainsi, les UV‐B sont responsables du brunissement et de l’épaississement des couches superficielles de la peau ; réactions qui constituent le principal mécanisme de défense de l’organisme contre les UV bien que les UV‐B soient nettement moins présents dans le rayonnement solaire, leur capacité à produire un érythème est significativement supérieure à celle des UV‐A.  UV-B UV-A 1 ↳ endommagent Irradiance solaire (W/m2/nm) La pear 0.1 plus energie de rayonement basse plus it 0.01 im portent facilement traverse risque la pou Epiderme Derme 0.001 erytheme Tissu sous-cutané spectre d'action => Coup de socil érythémal pondéré par ↳ risque Muscle 0.0001 l'irradiance solaire global Os au excite 280 300 320 340 360 380 les molecull Longueur d'onde λ (nm) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Erythemal_action_spectrum.svg https://arrcled.com/photobiomodulation/  UV-B UV-A Le nombre d'érythèmes (coups de soleil) est une bonne manière de juger le risque de cancer qu'a une personne brunissent la pear Les O UV-A donnent une fausse impression de protection UV-B : protection plus les contie Epiderme efficace mais developpement Derme cancer d'un Tissu sous-cutané Muscle Os https://arrcled.com/photobiomodulation/  (Les rayonnement ionisants également) UV-B UV-A "cancérogène pour l'Homme" V (groupe 1) rayonement Epiderme Derme Tissu sous-cutané Muscle Os https://fr.wikipedia.org/wiki/Cancer_de_la_peau#/media/Fichier:Basal_cell_carcinoma.jpg https://arrcled.com/photobiomodulation/ Le CIRC classe l'ensemble des UV dans le groupe 1, "cancérogène pour l'Homme", avec les rayonnements ionisants, l'amiante, le tabac et l'alcool. Ceci est particulièrement le cas des UV‐C et UV‐B qui favorisent la formation de liaisons covalentes, qui ne devraient pas être présentes dans l’ADN (formation de dimère de pyrimidine, Figure 129‐b). On a longtemps pensé que les UV‐A n'étaient pas cancérogènes car leur plus faible énergie ne leur permet pas d'endommager directement l'ADN. Il est maintenant démontré qu'ils peuvent induire indirectement des cancers via la production de radicaux libres qui vont endommager l'ADN. Les UV ont également des effets bénéfiques pour la santé, car ils stimulent la réponse immunitaire et permettent la synthèse de la vitamine D.168 La couleur de la peau d'une personne reflète le résultat d'un équilibre entre la défense des couches inférieures du derme contre les UV (qui favorise la peau foncée) et la promotion de leur rôle bénéfique par la synthèse de la vitamine D (qui favorise la peau claire). Plus les ancêtres d'une personne vivaient loin de l'équateur, plus leur peau a tendance à être pâle. Comme indiqué plus haut, les UV‐C du Soleil n'arrivent pas jusqu'à nos altitudes, mais on les rencontre sous forme artificielle dans l'industrie de la stérilisation pour détruire les micro‐organismes tels que bactéries, virus, moisissures et autres agents pathogènes  rayonement Infrarouge "Rayonnement du plaisir" Brûlures à haute intensité Indices : Augmentation du vieillissement Induction de cancer (possible) https://arrcled.com/photobiomodulation/ Une  GESTION DU RISQUE LIÉS AUX UV En Suisse la prévalence du cancer de la peau induit par le rayonnement solaire est parmi la plus élevée des pays développés. Dans ce contexte, les autorités agissent au niveau de la prévention primaire. Par exemple, en 2021, sur les chantiers de construction, moins de 10 % des ouvriers appliquaient des mesures de prévention telles que le port d'habits couvrant la peau, l'utilisation de la crème solaire, le port de lunettes et l'adaptation des horaires en évitant les moments les plus critiques de la journée (entre 11 et 15 heures). La Caisse nationale d'assurance (suva) s'est donnée pour but d'atteindre le taux de 75 % en 2030, mais les résistances au changement sont fortes.177 Des recommandations similaires sont également données aux parents, car les enfants sont particulièrement sensibles. Les communautés publiques sont également encouragées à créer des espaces ombragés et à prioriser les surfaces végétalisées. Ce dernier point est également un moyen de s'adapter au réchauffement climatique. Toutes les lunettes de soleil estampillée "CE" bloquent 100 % du rayonnement UV. L'indice de protection (1, 2, 3 ou 4) se rapporte uniquement à l'absorption du rayonnement visible. Pour connaître l'importance de rayonnement UV lors d'une activité en plein air, il est utile de se référer à l'indice UV178 qui comporte 11 niveaux proportionnels à l'intensité du rayonnement UV (en W/m2). A chaque niveau est associé des recommandation de protection Recommandations pour les UV aucune protection nécessaire chapeau protection t-shirt nécessaire lunettes crème solaire protection si possible, éviter additionnelle tout séjour en plein air nécessaire  Types de peau peaux les plus sensibles érythème déjà possible avec indice UV < 3 aucune protection nécessaire Type 1 Type 2 Brûle toujours facilement, brûle toujours facilement, extrêmement sensible au soleil très sensible au soleil https://www.cancer.nsw.gov.au/prevention-and-screening/preventing-cancer/preventing- skin-cancer/reduce-your-skin-cancer-risk/identify-your-skin-type  Types de peau peaux pouvant foncer au soleil il faut protéger dès que l'indice UV ≥ 3 protection nécessaire Type 3 Type 4 Brûle parfois, Brûle peu, peu sensible au soleil peu sensible au soleil https://www.cancer.nsw.gov.au/prevention-and-screening/preventing-cancer/preventing- skin-cancer/reduce-your-skin-cancer-risk/identify-your-skin-type  Types de peau peaux offrant la meilleure protection cancers néanmoins possibles protection utile Type 5 Type 6 brûle rarement, Ne brûle jamais, peau insensible au soleil pigmentation profonde, peau insensible au soleil w vérifier une éventuelle https://www.cancer.nsw.gov.au/prevention-and-screening/preventing-cancer/preventing- transformation carence en vitamine D skin-cancer/reduce-your-skin-cancer-risk/identify-your-skin-type Vitumine A D Annonce récente 25.09.2024  Même les éléphants se protègent des UV https://www.dailymail.co.uk/news/article-2030120/Elephant-gives-dust-bath-amazing-set-photographs-taken-national-park.html https://fr.dreamstime.com/photographie-stock-libre-droits-%C3%A9l%C3%A9phant-africain-couvert-en-poussi%C3%A8re-image32491907 https://www.inrs.fr/risques/champs-electromagnetiques/ce-qu-il-faut-retenir.html  Mécanisme de dépôt d’énergie des CEM dans les tissus L'absorption de l’énergie émise par un CEM dans les tissus est complexe et dépend de nombreux facteurs. Lorsqu'il y a un contact physique avec la source de rayonnement, cela peut provoquer un courant électrique dont les conséquences peuvent se traduire par un échauffement des tissus pouvant aller jusqu'à la brûlure. S'il n'y a pas de contact physique, le CEM peut interagir avec l'organisme par rayonnement. Les effets thermiques ne sont significatifs que pour des fréquences f > 100 kHz. Les effets non‐thermiques n'ont été démontrés que pour des fréquences f < 10 MHz.  CEM hautes fréquences : microondes et ondes radio le four microonde, le wifi, le Bluetooth se situent tous aux environs de 2.4 GHz. La téléphonie 4G est un peu plus bas : entre 0.7 et 2 GHz. La téléphonie 5G est actuellement dans la même bande de fréquences que la 4G, mais elle passera progressivement dans des bandes plus élevées, jusque vers 25‐39 GHz. L'absorption des CEM augmente avec la fréquence. Ainsi, plus la fréquence augmente, plus l'absorption a lieu en surface du corps. Bien que la transition soit progressive, on place habituellement la frontière à 6 GHz : pour f < 6 GHz, on considère que le rayonnement pénètre en profondeur dans l'organisme, alors que pour f > 6 GHz, on considère qu'il est absorbé en surface. Les sources de rayonnement mentionnées dans le paragraphe ci‐dessus sont donc toutes pénétrantes, à l'exception des futures bandes 5G qui seront essentiellement absorbées en surface du corps. Les effets biologiques associés aux exposition de CEM hautes fréquences sont essentiellement dus aux champ électriques induits dans les tissus. On distingue les effets thermiques des effets non-thermiques  On observe le développement de divers cancers, de maux de tête et une augmentation du nombre de suicides chez les personnes vivant à proximité des lignes électriques à très haute tension alternative (50 Hz) de en raonemeneleonagniqueo 1. Vrai 2. Faux 3. Aucune idée https://www.usgs.gov/media/images/high-voltage-power-lines  Il est démontré que les ondes émises par les stations de base de téléphones mobiles peuvent déclencher des céphalées et des insomnies chez les personnes vivant à proximité effets visibles l'antenne est construite avant que 1. Vrai 2. Faux 3. Aucune idée By The original uploader was J.smith at English Wikipedia. - CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4827589 Comment peut-on démontrer l'absence totale d'un effet ? 1. Il suffit qu’un comité d’expert l’affirme clairement dans un rapport 2. Il suffit d'avoir une étude, publiée dans un journal scientifique, ne montrant pas d'effet mesurable 3. Il suffit d'avoir un très grand nombre d'études ne montrant pas d'effet mesurable dans un grand nombre de conditions d'exposition 4. Par nature, la démarche scientifique est incapable de démontrer une absence totale d'effet  L'absence de preuve n’est pas une preuve d’absence Carl Sagan https://www.futura-sciences.com/sciences/personnalites/astronomie-carl-sagan-816/  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz Effets thermiques Variation acceptable de la température corporelle En condition de normothermie, la température centrale du corps varie typiquement entre 36.1 à 37.8°C sur une période de 24 heures. À mesure que la charge thermique augmente, des fonctions thermorégulatrices telles que la vasodilatation et la transpiration sont activées. Des températures corporelles supérieures à 40°C peuvent mettre la vie en danger, mais la limitation de l'exposition humaine aux CEM considère qu'une augmentation de la température corporelle de 1°C est déjà inacceptable. Une telle augmentation ne représente pas en soi un effet néfaste pour la santé, mais reflète une approche prudente visant à éviter des possibles altérations des tissus. Echauffement  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz Hautes frequences des champs electromagnetique bas IR (plus que La grandeur dosimétrique quantifiant les pénétration en pénétration en effets thermiques dépend de la profondeur surface pénétration du rayonnement : pour un rayonnement pénétrant (f ≤ 3G 6 GHz), on utilise le débit d'absorption spécifique ou DAS, qui 4G rayonnement évolution est la puissance absorbée par unité penetrent 5G 5G masse dans le tissu (W/kg). profondement Lorsque l'absorption est davantage dans superficielle (f > 6 GHz), l'exposition débit d'absorption densité surfacique est décrite en termes de densité spécifique Morganisme de puissance surfacique de puissance ou Sab, qui est la puissance absorbée par unité DAS (W/kg) Sab (W/m2) de surface (W/m2). The tissus incident Lorsque le corps humain absorbe la puissance d'un CEM, l'augmentation de température dépend des mécanismes de thermorégulation(transferts de chaleur par émission radiative, convection, conduction et évaporation de la sueur) Les trois premiers sont proportionnels à la surface du corps, et le dernier dépend de la quantité de sueur capable de s'évaporer. L'augmentation de la température du corps résulte donc de l'équilibre dynamique entre l'apport de puissance du CEM et son évacuation par l'organisme. Au final, l'augmentation de la température corporelle est principalement définie par (1) le rapport entre la masse et la surface du corps et (2) la transpiration : 1. Lors d'une exposition par un CEM pénétrant, pour un DAS donné, la puissance absorbée par le corps est proportionnelle à sa masse. La puissance que le corps peut évacuer par rayonnement, convection et conduction est proportionnelle à sa surface. Ainsi l'augmentation de température corporelle est proportionnelle au rapport de la masse sur la surface. Si l'on modélise le corps par une sphère de densité uniforme de rayon r, la masse est proportionnelle à r3 et la surface à r2. L'augmentation de température est donc proportionnelle à r3 / r2 = r. Cela implique que l'augmentation de la température est plus faible pour les petits corps que pour les grands. Autrement dit, un DAS moyen du corps entier plus élevé est nécessaire pour élever la température centrale du corps d'un enfant que celui d'un adulte. Ce raisonnement explique également qu'en hiver les enfants doivent générer davantage de chaleur que les adultes pour maintenir leur température corporelle. 2. La perte de chaleur par transpiration contribue souvent de manière déterminante à maintenir la température centrale du corps. Par exemple, il faut typiquement délivrer un DAS ≥ 6 W/kg pour augmenter la température corporelle centrale de 1°C pour une personne avec un taux normal de sudation, alors que pour une personne ayant un taux de sudation plus faible (comme une personne âgée181) un DAS ≥ 4.5 W/kg est déjà suffisant pour obtenir le même résultat. La relation entre le DAS et la température centrale du corps est peu dépendante de la fréquence. Cependant, à des fréquences supérieures à quelques GHz, la température augmente davantage en surface qu'en profondeur. Comme l'évacuation de la chaleur est plus efficace lorsque l'énergie a été déposée en surface, l'augmentation effective de température est réduite. Prenant en compte ces diverses variations, et par souci de prudence, on considère généralement qu'un DAS = 4 W/kg moyenné sur une durée de 30 min peut conduire à une augmentation de la température corporelle de 1°C. Cette valeur est également prise en compte dans les séquences d'IRM. Dans le cas du fœtus, l'augmentation de température correspond à celui de la mère, car son principal mécanisme de thermorégulation est l'échange de chaleur par convexion, au travers du cordon ombilical.  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz Mécanisme physique a l’origine d’une principe d'action des processus thermiques augmentation de température Les champs électriques induits dans les tissus exercent une force, à la fois sur les molécules polaires (principalement les E induit une force molécules d'eau) et sur les particules chargées libres, telles que les électrons et champ sur les molécules polaires les ions. Les molécules polaires ont électrique E sur les charges libres tendance à faire une rotation pour s'aligner sur le champ électrique afin de Osciellentantiphase rapport minimiser leur énergie potentielle. Cela Mun par induit des collisions avec les a l'antie macromolécules (comme les protéines et champ l'ADN) qui dissipent l'énergie du CEM en magnétique B un mouvement moléculaire aléatoire, et donc augmente la température du tissu direction de Occasion neut a propagation de l'onde desMouvemeellesT concerné. transfert des mouvements aux autres molécules  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz augmentation > 1°C inacceptable (mais pas néfaste en soi pour la santé) dépend des capacités de thermorégulation de la personne Charge ponde importanafficulte la d'eracue ↑ chaleur moindre échauffement davantage échauffement variable d'échauffement difficile sa al reguler to propre  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz Les effets non thermiques sont définis comme des changements biologiques qui se produisent avec des augmentations de température corporelle inférieures à Autres effets 1°C, ce qui correspond à un échauffement non‐ mesurable ou dans la plage de bassesaunces variation rencontrée en l'absence de rayonnement. (non-thermiques) les CEM basses fréquences peuvent exercer des forces électriques suffisantes pour stimuler les nerfs. C'est aussi le cas des CEM hautes fréquences jusqu'à f ≤ 10 MHz. En dehors de cela, peu d'effets ont été identifiés de manière répétables. On citera par exemple que certaines personnes perçoivent un effet auditif spécifique aux ondes pulsées hautes de fréquences (0.3‐6.5 GHz). Cette sensation est souvent décrite comme un "clic". Les radars sont les principales sources susceptibles de générer cet effet. En outre, bien que des modifications de l'activité cérébrales aient été largement documentées, elles n'ont pas été associées à des effets démontrés sur la santé. L'agitation thermique des tissus en état de normothermie concerne également les porteurs de charges comme les électrons libres et les électrolytes présents dans les cellules. Même en l'absence de rayonnement externe, ces charges en mouvement induisent des champs électriques locaux qu'on appelle bruit thermique. Ceci rend difficile l'identification d'effets non‐thermiques spécifiques aux CEM, car on s'attend à ce qu'ils produisent les mêmes effets sur les molécules présentes dans les cellules. De plus, comme l'eau est omniprésente dans les cellules, elle entoure les structures biologiques de telle manière que les vibrations induites par les CEM sont très rapidement amorties. En conclusion, l'échauffement des tissus est le mécanisme le mieux établi pour les effets induits par les CEM dans les systèmes biologiques. La présence du bruit thermique permet difficilement d'expliquer l'apparition d'effets physiologiques à des intensités d'exposition qui ne provoquent pas également une augmentation de la température des tissus. Il est cependant probable que des mécanismes d'interaction entre les CEM de faible intensité et les structures biologiques n'aient pas encore été découverts ou entièrement caractérisés. Les systèmes biologiques sont complexes et des mécanismes alternatifs doivent être envisagés p.ex. stimulations nerveuses et explorés. Alors que le débat fait rage sur la question de savoir si des effets biologiques non thermiques se produisent ou non à la suite d'expositions à des CEM de faible intensité  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz effets démontrés La stimulation directe des tissus nerveux et musculaires, ainsi que l'induction de phosphènes rétiniens sensation de flash) sont des effets aigus excitation nerveuse bien établis de l'exposition aux CEM basses fréquences. Il existe également des preuves effets à seuil n'apparaissent pas indirectes que les fonctions cérébrales telles que le système visuel et la coordination motrice peuvent si limites respectées être affectées transitoirement par les champs (Eind, en V/m) électriques induits. Tous ces effets ont des seuils en dessous desquels ils ne se produisent pas et peuvent (Loi de Stevens) être évités en respectant des valeurs limites sur les champs électriques induits dans le corps (Eind, en goût métallique, vertiges, nausée V/m). non thermique effets a basse fréquence  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz Une faible association entre les niveaux plus élevés d'exposition aux champs magnétiques résidentiels de 50 à 60 Hz et effet possible (controversé) le risque de leucémie infantile a été identifiée. Mais la causalité est disputée. Hormis les chocs électriques, des effets cardiovasculaires dangereux associés aux leucémie infantile CEM basses fréquences sont peu ↳ maladie a faible susceptibles de se produire aux niveaux incidence d'exposition couramment rencontrés. Dans l'ensemble, les études ne suggèrent pas autres effets non démontrés d'association entre l'exposition à faible fréquence et les maladies en normothermie, les charges en mouvement To du corps cardiovasculaires. normothermie produisent des champs EM (bruit thermique) a l'érect Pour ce qui concerne les enfants à naître, il normal apparaît de façon générale que l’exposition difficile d'expliquer des effets sans qu'il y ait aux CEM aux intensités les plus aussi des effets thermiques fréquemment rencontrées ne semble pas accroître le risque de mauvais développement du système nerveux.  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz "potentiellement cancérogène pour l'Homme" (groupe 2B) on applique le principe de précaution  Gestion du risque lié aux CEM on restreint les effets thermiques et les inductions de champs électriques produisant des effets démontrés (avec une marge de sécurité) Restriction de base Niveaux de référence DAS, Sab, Eind Einc, Hinc, B, Imax, Sinc mesures aro qu'ilpourraite à l'intérieur de si respecté, l'organisme ok pour les restrictions de base (impossible à mesurer)  On observe une augmentation de température supérieure à 1°C de l'appareil auditif lors de l'emploi de téléphones mobiles (à cause des champs électromagnétiques) 1. Vrai 2. Faux 3. Aucune idée  Cas particulier de l'IRM Bien que l'IRM soit généralement considérée comme étant plus sûre que l'imagerie basée sur les rayonnements ionisant, elle n'est pas sans risque pour le personnel ou les patients. https://www.cartertoons.com/tag/cat-scans/ Champ magnétique statique Par défile champ magnétique statique B0 des installations IRM ne fluctue pas au cours du temps. Mais la distribution spatiale de ce champ dans la salle d'examen varie d'un endroit à l'autre, avec une valeur maximale dans le tunnel. Ainsi, lorsqu'une personne ou un objet se déplace, la valeur effective du champ magnétique change. Si le matériau est conducteur (même s'il est non‐ferromagnétique), cela induit un courant électrique ainsi qu'une force mécanique (loi de Faraday). Si un patient possède un implant, des précautions particulières doivent être prises. Celles‐ci sont définies en termes de champ magnétique statique (p.ex. 1.5 T ou 3 T) et de gradient spatial du champ statique (p.ex. 5 T/m). L'endroit le plus critique pour le gradient du champ statique est localisé à l'entrée du tunnel. Gradients de champ et radiofréquence Les gradients de champ pour la localisation sont généralement plus préoccupants que le champ statique car ils peuvent induire des courants électriques dans les conducteurs. Lorsque la variation temporelle des gradients est très importante, cela peut induire des courant dans les nerfs ou les tissus. L'effet le plus fréquent est la production de phosphènes, mais la littérature suggère la possible apparition de fibrillation cardiaque. Les patients peuvent également ressentir des brûlures lorsqu'ils créent une boucle conductrice avec des parties de leur corps : par exemple toucher le torse peut induire un courant induit qui peut se concentrer sur le bout des doigts. Certains matériaux utilisés dans les vêtements, ou des appareils médicaux inadaptés (p.ex. oxymètres) sont également associés à des lésions thermiques ou à des brûlures chez des patients. L'augmentation de la température du corps n'est pas mesurée directement en routine. Les scanners IRM l'évaluent par l'intermédiaire du DAS (typiquement moyenné sur 6 minutes). Les séquences sont configurées pour ne pas augmenter de plus de 1°C la température centrale (0.5°C pour les personnes ayant des problèmes de thermorégulation). Localement, la température maximale est fixée à 38°C pour le crâne, 39°C pour le tronc et 40°C pour les membres. L'augmentation de température est donc souvent perceptible, tout comme l'augmentation de la sudation et du rythme cardiaque qui l'accompagnent. Recommandations particulières pour les femmes enceintes et les patients pédiatriques Les professionnelles enceintes peuvent généralement travailler tout au long de leurs grossesses dans un environnement IRM. Elles ne devraient cependant pas rester à proximité immédiate du tunnel (zone 4). En ce qui concerne les patientes, les données actuelles ne rapportent aucun effet néfaste sur le fœtus pour les examens courants. Aucune considération particulière n'est donc recommandée, si ce n'est l'habituelle justification de l'examen, comme pour les autres les patients. Pour les patients pédiatriques, les principaux problèmes sont la sédation et la surveillance. En raison de leur petite taille, il est recommandé de procéder à un monitoring de la température. Gestion du risque lié aux CEM En 2002, le CIRC de l'OMS a classé les champs électromagnétiques inférieurs à 100 kHz comme "potentiellement cancérogènes pour l'Homme" (groupe 2B) en raison d'un risque accru de leucémie chez les enfants vivant près de lignes à haute tension. En 2011, les CEM hautes fréquences ont été ajoutés au groupe 2B après des études liant l'utilisation de téléphones sans fil à un risque accru de gliome. Bien que ces classements indiquent un possible risque cancérogène, les preuves restent insuffisantes pour des conclusions définitives, justifiant des limitations d'exposition basées sur le principe de précaution. On notera que le groupe 2B comprend également le plomb et le chloroforme. Il s'agit donc d'un niveau de preuve significativement moins élevé que le groupe 1, "cancérogène pour l'Homme", où se trouve le rayonnement UV. Contrairement au groupe 1, pour lequel des limitations d'exposition font appel à des principes de prévention d'un risque démontré, les limitations d'exposition du groupe 2B peuvent se justifier en invoquant le principe de précaution, qui s'applique aux risques pour lesquels des dommages graves ou irréversibles sont possibles, et pour lesquels il existe des indices plausibles pouvant expliquer l'effet. Restrictions de base et niveaux de référence selon l'ICNIRP L'ICNIRP limite les rayonnements non‐ionisants par deux types de grandeurs : les restrictions de base, qui sont des limites d'exposition liées à des effets démontrés sur la santé, et les niveaux de référence, utilisés pour évaluer si les restrictions de base sont respectées. Les restrictions de base sont généralement impossibles à mesurer directement. Les niveaux de référence peuvent être mesurés directement. Ils sont calculés sur une base de prudence de manière à garantir la conformité des restrictions de base. En milieu professionnel, les niveaux de référence sont moins stricts que pour le grand public car il s'agit de personnes adultes et spécifiquement formée de manière à réduire leurs propres risques. En Suisse, l'Ordonnance sur la protection contre le rayonnement non‐ionisant (ORNI) adopte les niveaux de référence de l'ICNIRP pour les installations stationnaires. Mais pour les téléphones mobiles – bien qu'ils soient plus irradiants – le législateur a décidé de faire confiance aux fabricants.  1 Hz 100 kHz 10 MHz 6 GHz variation de gradients IRM radiofréquences IRM IRM des urgences, CHUV https://rapportsannuels.chuv.ch/activite/2018/6-construire-lhopital-de-demain/batiment/113/  aimant B0 Les séquences sont configurées gradient G pour limiter antennes B1, RF l'augmentation de température via le DAS nor wlky D'autres risques sont associés à chacun de ces champs (électro-) magnétiques IRM des urgences, CHUV be To Is peet augmente https://rapportsannuels.chuv.ch/activite/2018/6-construire-lhopital-de-demain/batiment/113/  Aimant cryogénique (supraconducteur) produit un champ magnétique Amplitude des machines cliniques : 1-7 T Champ statique : dB/dt=0 B0  Le champ statique B0 varie spatialement B0 Induction d'un courant électrique ainsi qu'une force mécanique dans les matériaux conducteurs (loi de Faraday)  force maximale à l'entrée du tunnel B0 https://www.semanticscholar.org/paper/SAFETY-IN-MAGNETIC-RESONANCE-IMAGING-Keevil/25934a964ba470d561d70d17736f9271e1f5cfef  B0 http://www.utc.fr/tsibh/public/3abih/18/stage/salvador/index.html  Gradients de champ magnétique générés par des bobines de gradient champ magnétique bobines OFF B0 champ uniforme dans le tunnel position champ magnétique bobines ON B0 position Les gradients peuvent varier très rapidement au cours du temps  Stimulations nerveuses phosphènes, fibrillation cardiaque (?) Brûlures y si boucle de courant avec une partie du corps x z https://www.semanticscholar.org/paper/SAFETY-IN-MAGNETIC-RESONANCE-IMAGING-Keevil/25934a964ba470d561d70d17736f9271e1f5cfef https://mri-q.com/rf-burns.html  Bruit nécessitant une protection auditive y x z https://www.nytimes.com/2012/04/17/science/why-mri-machines-make-that-loud-noise.html Antennes permettent d'émettre et de recevoir des signaux de radiofréquence (RF) 1-10 ms amplitude magnétisation Mxy amplitude B1 temps t fréquence f oscillation à haute fréquence (> 100 MHz)  Interaction entre les impulsions RF et les matériaux conducteurs ↳ radio frequence Risque de brûlure Contact entre l'abdomen du Due à la présence patient et le tunnel d'un oxymètre https://mri-q.com/rf-burns.html  Résumé Sources de rayonnement Effets des CEM – optique – thermiques soleil démontrés lasers divers f > 6 GHz : en surface – CEM 100 kHz < f < 6 GHz : en profondeur courant alternatif radiodiffusion – non-thermiques wifi non-démontrés pour f > 10 MHz téléphonie mobile démontrés pour f < 10 MHz Effets du rayonnement optique Gestion du risque – IR : chaleur – lasers : limitations et autorisations – UV : effet photochimique – UV : recommandations – organes sensibles : œil + peau UV cancérogène selon OMS – CEM : restrictions de base IR et visible : effet possible à haute intensité + niveaux de référence Exemple de question d'examen  Type A – Quel instrument n'émet pas du rayonnement non-ionisant ? 1. Ligne électrique à courant alternatif 2. Four micro-onde 3. Smartphone 4. Chaise 5. Tube à rayons X ionisant ↳ rayonement  Objectifs correspondants Décrire les sources de rayonnements non-ionisants les plus courantes et les mécanismes physiques qui conduisent à un dépôt d'énergie dans le corps humain