Post on 14-Sep-2018
• unités• niveau moléculaire• niveau cellulaire• niveau cellulaire• effets déterministes• effets stochastiques
rayonnements ionisants et non ionisants
50 Hz1022
1020 14
1010
105
10
fréquence (Hz)
énergie des photons (eV)
-6 10 -1113.6
rayonnements ionisants
rayonnements non ionisants
10107
rayonnements ionisants et non ionisants
hν ν ν ν ≥ ∆E
C 11,24 eVH 13,54 eVO 13,57 eVN 14,24 eV
∆E
N 14,24 eV
H2O # 13,6 eV
altérations de l ’ADNmutations radioinduites
unitésactivité : désintégrations par seconde• becquerel Bq : 1 désintégration / seconde• curie Ci : 37 x 10 9 Bq (37 GBq)
dose : énergie absorbée / masse de matière• gray Gy : 1 joule / kilogramme
dose efficace : indicateur du risque global• dose absorbée x W R x WT
• sievert Sv• WR = 1 pour RX, béta et gamma• WT = 0.05 pour la thyroïde
facteur de pondération radiologique W R
• RX, ß+ - et γγγγ WR = 1• neutrons thermiques W R = 3• neutrons énergétiques et p+ W = 10• neutrons énergétiques et p+ WR = 10• αααα et noyaux lourds W R = 20
Organe ou tissu T W T
Moelle osseuse 0,12
Côlon 0,12
Poumons 0,12
Estomac 0,12
Sein 0,12
facteur de pondération tissulaire W T
Organe ou tissu T W T
Foie 0,04
Œsophage 0,04
Thyroïde 0,04
Vessie 0,04
Cerveau 0,01Sein 0,12
Autres* 0,12
Gonades 0,08
Cerveau 0,01
Glandes salivaires 0,01
Peau 0,01
Surface osseuse 0,01
Corps entier 1,00
intérêt et limitesde la dose efficace
adaptée aux besoins de la radioprotection
unité additive : exemple
WR WT %RX : 100 mGy / 0,5 m 2 peau131I : 10 mGy / thyroïde
indicateur de risque stochastique > 200 mSvsans valeur probabiliste aux faibles dosesne tient compte ni du débit de dose, ni de l ’âge
WR WT %1 0,01 30 %1 0,05 100 %
dose efficace = (100 x 1 x 0,01 x 0,30) + (10 x 1 x 0,05 x 1)dose efficace = 0,8 mSv
ordres de grandeur des doses efficaces
10.000 mSv : irradiation aiguë / mort rapide
1.000 mSv : irradiation aiguë / signes cliniques
5 mSv : irradiation annuelle à Clermont -Ferrand5 mSv : irradiation annuelle à Clermont -Ferrand
2,5 mSv : irradiation annuelle à Paris
1 mSv : limite annuelle légale pour la population
1 mSv : irradiation annuelle moyenne médicale
corps humain 30 %tellurique 12 %r. cosmiques 10 %
Irradiationnaturelle renforcée médicale retombées
r. cosmiques 10 %
radon 37 %
médical 29 %
essais nucléaires 2,5 %industrie 0,5 %
irradiation externecosmique 0,4 mSv / an (X 2 / 1500 m altitude)tellurique 0,4 mSv / an
irradiation interne220Rn & 222Rn 1,2 mSv / an40K 0,2 mSv/an
irradiation naturelle
K 0,2 mSv/anautres 0,2 mSv/an
irradiation naturelle totaleFrance 2,5 à 5,5 mSv / anParis 2,5 mSv / anMonde 2,5 à 70 mSv / an# 109 ionisations / s (70 kg.)
retombées des essais nucléairesquelques µSv / an
industrie nucléaireen France 0,015 mSv / an
Tchernobyl 0,4 mSv en 1986
irradiation d’origine humaine
Tchernobyl 0,4 mSv en 19860,07 mSv / an 1987 - 19960,04 mSv / an 1997 - 2046
irradiation médicale0,8 mSv / an en Francetrès hétérogène (sujets âgés)
accidents médicauxradiothérapie
• confusion 20 mm / 20 cm• erreur à l’initialisation après panne• erreur de programmation
accidents industrielsaccidents industrielsperte de sources
• gammagraphie• cobalt 60
accidents de criticité• 17 morts
malveillance, attentats
• unités• niveau moléculaire• niveau cellulaire• niveau cellulaire• effets déterministes• effets stochastiques
lésions de l’ADN
cassuresimple brin
TT
Apontage ADN -protéine
• ionisations• radicaux libres très réactifs
H2O2 ou peroxydes RO 2
métabolisme oxydatif• cassures simple brin
3 000 / j / cellule• lésions de base
3000 / j / cellule• cassures double brin
8 / j / cellule
dimérisation
site abasique
modification de base
T
AX
C
cassure double brin
pontage ADN -protéine
coupure de chaîne
réparation d’une lésion monobrin d’ADN
cassure simple brin
section du brin : endonucléase
liaison : ligase
élimination
synthèse brin : polymérase
• unités• niveau moléculaire• niveau cellulaire• niveau cellulaire• effets déterministes• effets stochastiques
lésions de l’ADNsignalisation
rayonnementionisant
réparationfautiveréparation
fidèlepas de
réparation
apoptosecancer
radioinduit
mutations
intégritéintégritégénomiquegénomique
fidèle
mortmitotique
réparation
• unités• niveau moléculaire• niveau cellulaire• niveau cellulaire• effets déterministes• effets stochastiques
risques déterministes(non stochastiques)
• ne se produisent jamais si la dose < D seuil min
• se produisent à coup sûr si la dose > D seuil max
• gravité croît avec la doseexemple : irradiation moëlle osseuse > 5 Gy => apla sieerythème, brûlure, aplasie , radiomucite, œdème cérébralerythème, brûlure, aplasie , radiomucite, œdème cérébral
• protection simple
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 2 4 6 8 10
dose Gy
probabilité
compartiments tissulaires
3 compartiments
C. différenciées résistance
radiosensibilité
maturationdifférenciation
faiblesensibilité
C. souches fortesensibilité
élimination naturelle
irradiation aiguë
priorité : reconstitutiondes cellules souches
disparition progressive
reprise de maturation
disparition des cellules différenciéesacmé des symptômes
reconstitutiondes cellules souches
reprise de maturation
organes et tissus
• tissus embryonnaires• tissus hématopoïétiques• gonades• épiderme• muqueuse intestinale
• moins différencié• renouvellement rapide• grand nombre de mitoses programmé
• muqueuse intestinale• tissu conjonctif• tissu musculaire• tissu nerveuxà part : cristallin
irradiation aiguë globale
DL50 # 4 Sv chez l’homme
• prodromesnausées, vomissements, diarrhée, fatigue, malaises
• latence
• 2 à 4 Sv syndrome hématopoïétiquelymphopénie, leucopénie, thrombopénie, anémie
• > 8 Sv syndrome gastrointestinalvomissements, diarrhée, hémorragie digestive, mort
• > 20 Sv syndrome nerveuxconvulsion, coma, mort
irradiation cutanée aiguë
• seuil # 3 Gy
• 3 - 5 Gyépilation # 4 Gyérythème # 5 à 6 Gy « dose érythème »érythème # 5 à 6 Gy « dose érythème »puis (3 semaines) épidermite sèche
• > 20 Gy épidermite exsudative
• > 30 Gy radionécrose
gonades• homme
stérilité transitoire > 0,2 Gystérilité définitive 4 - 6 Gy
• femmestérilité définitive 3 – 6 Gycastration
cristallincristallin• opacités cristalliniennes
> 1-2 Gy en exposition unique> 5 Gy en exposition fractionnée
• cataracte> 5 Gy en exposition unique> 10 Gy en exposition fractionnée
embryon et fœtus
• tératogenèse (malformations)effet déterministe à seuilCIPR 84 # 100 - 200 mGyMolé # 400 - 2000 mGy Br J Radiol 1993
• sensibilité variable au cours de la grossesseorganogenèse (du 9 ° jour au début de la 9 ° semaine)organogenèse (du 9 ° jour au début de la 9 ° semaine)
• taux de malformations spontanées # 3 %
• retard mental� seuil 100 - 200 mGy� 1 Gy : - 30 points de QI
• cancérogenèse : stochastique
• unités• niveau moléculaire• niveau cellulaire• niveau cellulaire• effets déterministes• effets stochastiques
• faibles ou fortes doses
• probabilité croît avec la dose
• gravité indépendante de la dosee.g. thyroïde enfant > 100 mGy fort dd => CTD
risques aléatoires (stochastiques)
e.g. thyroïde enfant > 100 mGy fort dd => CTD
• cancérogenèse
• malformations congénitales héréditaires (?)
• protection complexe : modèle dose-risque, seuils
le problème des faibles doses
• faible dose ≤ 200 mGy
• faible débit de dose ≤ 50 µGy / minute
• irradiation naturelle 8 µGy / jour
• doses rencontrées en radioprotection� industrielle� médicale diagnostique
• relation dose - risque ?
• seuil ? quasi-seuil ? linéaire sans seuil ?
évaluation du risque des faibles doses
excès derisque relatif
effets avérés
• linéaire sans seuil
exposition0X
ERR
effetshypothétiques
ERR
• quadratique
• hormésis
• réglementation
effets génétiques héréditaireschez l’homme
• prouvé chez l’animal (drosophile, souris)
• hypothétique chez l’homme
• aucun effet significatif• aucun effet significatif� Hiroshima - Nagasaki� Tchernobyl� Kérala
études épidémiologiques
Hiroshima-Nagasaki leucémies seuil # 150 mSv76.000 ; M 200 mSv cancers solides NS < 100 mSv
CIRC 2005 (BMJ) leucémies et cancers solides600.000 T. Nucléaire NS < 100 mSv600.000 T. Nucléaire NS < 100 mSv
radiologues > 1960 leucémies NS220.000 ; 10 - 50 mSv / an cancers solides NS
navigants leucémies NS47.000 ; 1,5 - 6 mSv / an cancers solides NS
(mélanomes)
études épidémiologiques
examens médicaux leucémies NScancers sein >> 100 mSv
radiothérapie NS si séances ≤ 150 mSv7.700 cancer du sein cancers solides NS
Kérala leucémies NS100.000 ; …70 mSv / an cancers solides NS
Yangijang leucémies NS100.000 ; 2 - 6 mSv / an cancers solides NS
F. de Vathaireétudes de cohorte sur les faibles doses de RIdoses < 100 mSvERR / Sv non significatif
effectif 415.000suivi 18 anscancers solides ERR = - 0,012 [-0,041 / +0,017]leucémies ERR = +0,032 [-0,011 / +0,019]
P. Duport. Int J Low Rad. 2003méta-analyse sur ensemble expériences publiées# 60 000 sourishormesis : 40 % des séries expérimentales pour des doses # 200 -250 mSv
existence hormesis
pour des doses # 200 -250 mSv
Portess D. Cancer Res. 2007Low -dose irradiation of nontransformed cells stimulate the selective removal of precancerous cells via intercellular induction of apoptosis
1 - autonomie de divisionactivation de facteurs de croissance
cancérogenèse : un processus darwinien complexe
2 - échappement aux mécanismes anti-prolifération inactivation de gènes suppresseurs de tumeur
3 - immortalisationaltération des mécanismes d’apoptosemaintien de la taille des télomères
inactivation de gènes suppresseurs de tumeur
4 - échappement au contrôle par les cellules voisine s
5 - échappement au contrôle immunitaire
événements physiques initiaux proportionnels à la d ose• indépendants• 1 mGy entraîne
� 1 CSB / cellule
la cellule n’est pas isolée et se défend
modèle classique : évolution linéaire• mutations indépendantes
� 1 CSB / cellule� 1 CDB / 25 cellules� 1 aberration chromosomique / 10.000 cellules
mécanismes de défense fortement non linéaires• leur mise en œuvre dépend
� de la dose� du débit de dose (nombre de lésions simultanées)
• proportionnellement plus efficaces à faible dose
état basal : métabolisme oxydatif / irradiation nat urelle• 3000 à 10 000 CSB / cellule / jour• 8 à 50 CDB / cellule / jour• systèmes de réparation basal activés
une défense au moindre coût
très faible dose (qq mGy) et débit de dose (< 5 mGy / min)• pas de signalisation supplémentaire
et pour quelques mGy de plus• signalisation• les lésions simples sont réparées• les lésions complexes conduisent à l’apoptose
• pas de signalisation supplémentaire• les lésions complexes ne sont pas réparées• mort cellulaireRothkamm - Lobrich. PNAS 2003 ; Collis. J Biol Chem 2004
de quelques mGy à # 100 - 200 mGy• signalisation• induction de systèmes de réparation• leur efficacité diminue avec la dose• apoptose ou réparation
une défense au moindre coût …
au delà de 100 - 200 mGyau delà de 100 - 200 mGy• réparation impérative pour la fonction tissulaire• lésions complexes réparées avec risque d’erreur• la cancérogénicité augmente• le risque de cancer est le prix de la réparation
au delà de 500 mGy• stimulation de la prolifération• facteur épigénétique
la règle de trois m’a tuer !
les radiographies seraient responsables de
Lancet 2004
les radiographies seraient responsables de 0,6% des cancers au Royaume Uni (700 / an)0,9% des cancers aux USA (6000 / an)3 % des cancers au Japon (7600 / an)
les incohérences de la CIPR • abandonner la Dose collective• conserver garde la Relation Linéaire Sans seuil• ces deux notions sont strictement équivalentes !
une relation linéaire sans seuil ne peut pas êtreutilisée pour prévoir le nombre de cancers induitspar les examens radiologiques
conclusion
cela ne remet en cause• ni la réglementation• ni les principes de la radioprotection médicale• ni les principes de la radioprotection médicale
• justification et optimisation
besoins de la radioprotection• nécessitent une quantification précise des risques• très faibles doses / très faibles débits de dose• qui prenne en compte l’évolution des connaissances
aurengo@wanadoo.fr