Champs micro-ondes et santé :danger ?

André Vander VorstHyperfréquences UCL

Février 2007

Présentation

• 1. Introduction• 2. Mécanismes d’interaction• 3. Effets biologiques• 4. Appréhensions• 5. Conclusions

2.1 Champs, puissance, fréquence, longueur d’onde

Champ : distribution spatiale d'une grandeur physique• ensemble des valeurs de température en tout point d'un local• ensemble des valeurs de champ électrique, magnétique ou

électromagnétique

Fréquences élevées : radiofréquences et micro-ondes• on doit parler de champ électromagnétique :

il y a champ électrique et champ magnétique• associée au produit des deux :

densité de puissance électromagnétique• onde électromagnétique, se propageant dans l'espace

peut donc transporter puissance à distance

2. Mécanismes d’interaction

Le spectre ˇlectromagnˇtiquechampstatique

lignesH.T.

radioAM

radio FMTV

fourmicro-onde

lampe chaleur

bancsolaire

radiographieaux rayons X

longueur d'onde (m¸tres)

frˇquence (Hz)

radio(RF)

ELFmicro-ondes

(MW)

infrarouge(IR)

ultraviolet(UV)

rayons X

Non-ionisant ionisantnon-ionisant

non-thermique

courants induitsfaibles

courants induitsforts

excitationˇlectronique

dˇg‰ts sur l'ADN

thermique optique rupture de liaisons

???? chauffage effets photochimiques

four MWTV UHFTV VHFradioAM radio FM

longueur d'onde

frˇquence

Traduit de radio-amateurs

tˇlˇphonessans fil

tˇlˇphonescellulaires

tˇlˇphonesPCS

• longueur d’onde x fréquence = constante= vitesse de phase dans milieu considéré

longueur d'onde plus petite si fréquence élevée

• vide : vitesse de la lumière = 300.000 km/slongueur d'onde dans vide

6.000 km à 50 Hz3 m à 100 MHz33.3 cm à 900 MHz12.25 cm à 2.45 GHz3 cm à 10 GHz3 mm à 100 GHz

• longueur d’onde diffère d’après milieu de propagationlongueur d’onde plus petite dans corps humain

• rayonnements ionisants

fréquences élevées : rayons X, etc.

rayonnements non ionisants

fréquences basses : radio, micro-ondes, infrarouge, visible

• micro-ondes (microwaves) ou hyperfréquencesfréquence 100 MHz à 300 GHz (jusqu’à 1 THz)

longueurs d'onde 3 m à 1 mm vide (jusqu’à 0.3 mm)

• longueur d'onde du même ordre de grandeur que dimension objets couramment utilisés

mètre, décimètre, centimètre, millimètrethéories, techniques et méthodes de mesure particulières

effets particuliers, notamment biologiques ?

2.2 Bioélectricité

• toutes cellules vivantes présentent phénomènes bioélectriques

• une variété réduite présente variations de potentiel électriqueélectrocardiogramme (cœur)

électromyogramme (muscle)

électroencéphalogramme (cerveau)

magnétoencéphalogramme (cerveau)

• bioélectricité rôle fondamental dans organismes vivantsutilité clinique

tension électrique : reconstitution os, cartilages, tissusapplications médicales micro-ondes

effets pathogènes éventuels sur êtres humains et animaux

2.3 Caractérisation des tissus biologiques

• effets diélectriques caractérisés par permittivité(‘’constante diélectrique’’)

• plus particulièrement permittivité relativecompare la permittivité d’un matériau à celle du vide

• pour tissu vivanttrès élevée à très basse fréquence

1 à 10 millions à 50 Hzélevée aux radiofréquences sang à 3 MHz environ 2.000micro-ondes permittivité relative = celle de l’eau

décroît d’environ 80 à partir de 0.5-1 GHzvaut … 5 … aux fréquences millimétriques élevées

3.1 Absorption

• seul champ intérieur à matériau peut influencer celui-ci• énergie micro-onde absorbée

convertie en chaleur : chauffage

• pénétration de l’onde limitée par effet de peaueffet caractérisé par profondeur de peauà 1 profondeur de peau : champ = (1/2.72) de valeur sur peauà 3 profondeurs de peau

densité de puissance = 1% de valeur sur peau

organes intérieurs « blindés » par couches extérieures• théorie mètres

profondeur de peau pulsation (2 fois la fréquence) perméabilité (propriétés magnétiques) conductivité (conduction électrique)

3. Effets biologiques

profondeur de peau

distance [cm]

rela

tiv

e ab

so

rbe

d po

we

r

• mesure d’absorptionTaux d’Absorption Spécifique (TAS) watts par kilo (W/kg)

Specific Absorption Rate (SAR)watts de puissance absorbée par kilo de matière absorbante

matière absorbante : couche superficielle du corps (effet de peau!)

• grand nombre d’effets thermiques observésSAR de 1 W/kg produit élévation de température du corps de 1°Cdommages oculaires (cataracte) 100 mW/cm2, au-delà de 1GHzdommages cornée SAR de 2.6 W kg, à 2.45 GHzdommages rétine SAR de 4 W/kg, à 1.25-2.45 GHz

• nos mesures usage GSM caves du bâtiment Maxwell LlNeuveéchauffement progressif, atteignant 0.7°C après 10 minutes puis T°C constante par thermorégulation due à circulation du sang

• effets comportementauxdétectables à niveau d’exposition plus faible que effets thermiques

• ondes pulsées de façon diverseeffets détectables à niveau plus faible que ondes à caractère continu

• système nerveux : trois fonctionspercevoir variations dans le corps et à l’extérieurinterpréter et intégrer ces variationsrépondre en initiant des actions : contractions ou sécrétions

• système sensoriel : millions d’organes senseursfonctions de base : rassembler l’information

exemple : nerfs sensoriels de la peausignaux interprétés en pression, douleur, température, vibration

transmettent impulsions au système nerveux central

ces systèmes existent aussi pour ouïe, goût, odorat• beaucoup de fonctions contrôlées par hypothalamus

affecte système cardiovasculairetempérature du corpsappétitsystème endocrinien

3.2 Système nerveux

• membranes cellulaires : site primaire interaction champs BFamplification signaux faibles associés à divers mécanismes

flux ions (Ca++) jouent rôle primordial dans amplification stimulus

gradient potentiel de membrane 107 V/m

• effet de micro-ondes sur molécules diverses a été analyséaccent particulier sur questions relatives à l’acide ADN

cellules exposées à fréquences, niveaux d’exposition, durées

lésions chromosomiques plus nombreuses

• modèle théorique : propriétés diélectriques du noyau cellulaireSAR à endroits proches (nm) peuvent différer

W/m3 10 à 100 fois supérieure à environnement

effet biologique dû à production de chaleur préférentielle ?

non négligeable à l’endroit des noyaux cellulaires

3.3 Cellules, membranes, molécules

• dommages à cornée observés à SAR 2.6 W.kg, 2.45 GHz

après prétraitement médicamenteux opioïdes :mêmes dommages observés à SAR dix fois plus faible

• opioïdes endogènes peuvent jouer rôle dans effets neurologiques

ainsi : micro-ondes peuvent accentuer effets médicamenteux

mesuré sur rats : accentuation de catalepsie, hyperthermie, etc.

• d’où question:

certains traitements médicamenteux peuvent-ils accentuer sensibilité aux micro-ondes?

si quelqu’un se sent particulièrement sensible

si absorbe médicament contenant opioïdes (réduire stress)

possible que celui-ci accentue sensibilité aux micro-ondes

3.4 Influence de médicaments

• effets non thermiques micro-ondes : question controversée• question pas seulement scientifique : politique et commerciale

accepter existence effets non thermiques :

implique possibilité effets exposition à très faible niveau !

• 1971 déjà, deux auteurs très respectés pour leurs travaux sur effets biologiques micro-ondes écrivaient :

"L’importance de la différence entre les vues soviétique et occidentale apparaît dès qu’on réalise que la signification

pratique de l’exposition maximum permissible est basée sur l’acceptation ou la réjection des effets non thermiques comme

biologiquement significatifs"

3.5 Effets microthermiques et isothermes

• la température n’est pas un paramètre électromagnétique:conséquence d’absorption énergie micro-onde

• électromagnétismene permet pas d’imposer une température constante

pas possible d’étudier effets autres que thermiques en n’utilisant que l’électromagnétisme

• il faut donc joindre à l’électromagnétisme une autre disciplinepour laquelle la température est un paramètre

• il s’agit de la thermodynamiqueon peut travailler à température constanteet donc étudier effets isothermes

• mais alors :biologie

….. électromagnétisme …..thermodynamique

• effets microthermiques:champ ém très faible peut créer effet biologique significatif

jouant le rôle de "gâchette" (trigger)• exemple : système visuel, sensibilité proche de limite théorique

entre énergie d’un quantum de lumière et impulsion nerveuse :gain de plus d’un million

quantum agit comme gâchette pour impulsion nerveuseénergie de celle-ci fournie par le système biologique

• théorie : possibilité de déclencher des excitations cohérentes puissantes de membranes cellulaires

sous l’effet d’actions non cohérentes, faibleslorsque certaines conditions sont réunies

Effets microthermiques

Argument très général en faveur d’effets microthermiques

• effets connus aux très basses fréquences (50 Hz)

en termes de champ magnétique

• de même, effets connus aux radiofréquences

essentiellement en termes de champ électrique, courants induits

• micro-ondes : on ne considère que ‘échauffement, dû à puissance

on n’envisage pas effets directement dus aux champs

• fréquences optiquesénergie solaire utilisée en partie pour constituer et maintenir

organisation très complexe dans systèmes biologiques végétaux

le soleil chauffe effectivement les plantes

pourtant, personne ne dit que l’action du soleil sur les plantes est exclusivement thermique

• exemple : luminescencechaleur convertie en rayonnement luminescentvient de l’énergie thermique du cristal luminescent

• énergie luminescentepeut être plus grande que énergie d’excitation absorbéeaux dépens de énergie thermique matériau

• il en résulte refroidissement du matériaucar l’énergie d’excitation, ordonnée

est transformée en énergie luminescente, moins ordonnéesouvent appelé refroidissement optique

Effets isothermes (température constante)

• phénomène semblable : lucioleémet énergie luminescente dans le noir

par transformation de l’énergie lumineuse reçue de jour

• luminescence démontrée sur interface air - tissu humainsur interface air - eau et interface air - tissu humain

mesures faites sur eau diversement salée

interface exposée à faisceau incliné

ondes millimétriques, de 48 à 120 GHz

interface ré-émet rayonnement aux ondes décimétriques

dans plan différent du plan incident mesuré à 0.4 et 1 GHz (figure)

densité puissance incidente 1 W/cm2, soit 10 mW/m2

mille fois inférieur à niveau limite admis par OMS

au-delà de 2 GHz pour être humain

Luminescence biologique

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (LZW)

sont requis pour visionner cette image.

luminescence biologique

3.6 Études épidémiologiques

• difficulté : établir relation de cause à effet

étude épidémiologique n’égale pas lien cause - effet !

• à ce jour : études n’établissent pas clairement risque de cancer

même si exposition n’induisait pas de cancer

milliers d’utilisateurs développeraient cancer chaque année

car centaines de millions d’utilisateurs dans monde

• après apparition d’une nouvelle cause possible de cancer

il faut au moins …10…15… 20 ans pour tumeurs décelables• GSM introduit dans nos pays 01.01.1994 et développé 1997-1999

attendre 2015+ pour constater phénomène éventuel

• normes aujourd’hui ne doivent pas viser à protéger seulement d’un effet connu:

elles doivent aussi protéger d’effets éventuels

dont on sait qu’on ne connaîtra les résultats que vers 2015+

• novembre 2004 : TNO étude effets GSM sur comportementrésultat positif, fort intéressante, à approfondir, échantillon trop

petit

• décembre 2004 : Reflex étude européenne sur cellule vivantea montré effets positifs sur ADN

• avril 2005 : étude danoise sur cancer

plus de 1.000 personnes

résultat négatif quant à usage accentué de GSM

auteurs disent : il faut durée d’étude plus longue, préférable de limiter usage GSM par enfants, utiliser oreillette

• mai 2005 : étude suédoise sur cancer1.400 personnes à tumeur et 1.400 personnes saines

risque plus élevé à la campagne, lié à antennes plus disséminées et impliquant donc usage de puissances plus élevées

• août 2007 : étude suisse concernant effet UMTS sur comportementexpositions espacées d’une semaine: résultat négatif

• étude épidémiologique sur rats se termine à UCL, Belgiquegrande amplitude : 124 ratslongue durée : 21 moisfaible niveau d’exposition : « OMS pour rats  »exposition diversifiée 4 groupes de 31 rats

1 GHz CW, 1 GHz « radar » 10%, 10 GHz CW, témoinniveau exposition : méthode OMS pour humains appliquée à rats

compare résultats groupes exposés à groupe témoin

• modalités décrites dans littératurerats exposés 2 h/jour, 7 jours/7, pendant 21 mois

correspond à environ à 70% de leur durée de vie

(1 mois rat = 3 ans humain)

• premiers résultats bientôt publiés

• paramètres étudiés : monocytes, tumeurs, mortalité, mémoire

4.1 Exposition de longue durée à faible niveau et modulation numérique

• exposition micro-ondes pulsées faible niveauaffecte neurochimie du cerveau de manière semblable au stress

• similitude effets micro-ondes avec sources établies de stressspéculation sur exposition micro-onde comme facteur de stress

• conséquences à long terme exposition répétéedépendent des paramètres d’exposition

• effets irréversibles dus à exposition répétée faible niveau ?actuellement : pas d’évidence

4. Appréhensions

• développement mobilophonie sans fil

signaux très spécifiques, dits numériques

en particulier signaux système GSM

• signal à porteuse micro-onde

modulation par impulsions

modulation contient fréquences très basses

217 Hz permanent et 8.3 Hz certaines conditions

pas le cas pour modulation amplitude / fréquence, dits analogiques

• d’où question

"paquets" micro-ondes

et/ou très basses fréquences dans le signal

sont-ils susceptibles d’exercer

influence négative sur tissus humains et/ou cerveau

en induisant des effets non thermiques ?

4.2 Hypersensibilité électromagnétique

• nombre croissant de personnes se plaignent de troubles diversattribués à exposition ém, notamment micro-onde

fatigue, céphalées, concentration, vertiges, nausées, … niveaux très bas

changement de style de vie ou évitement de certaines sources

• recherches scandinaves : plaintes dermatologiquesrougeurs, picotements, sensations de brûlure, ...

• constaté : perturbations psychophysiologiqueshyper-réactivité du système nerveux centraldéséquilibre au niveau du système nerveux autonome

facteur prédisposant ? ou conséquence de la souffrance ?• symptômes réels (CSH)• liaison « objective » aux champs ém ?

syndrome micro-onde ?exposition faible niveau ambassade US Moscou par URSS (1960)

Pour notre partcontact avec trentaine personnes, rencontré vingtaine

• la plupart explicitent de façon très précise ce dont elles souffrent, à quel endroit et sous quelle forme cela se manifeste

• nous nous sommes souvent demandés :

y a-t-il effet exacerbé par médicaments divers ?• depuis peu, hypothèse personnelle de travail :

lien cause - effet entre exposition micro-onde et troubles décrits

d’où exposés techniques sur façon de se protéger, « se blinder »sans guère de difficultés

sans trop de frais

de façon relativement conviviale

a débouché dans quelques cas sur accès à vie plus normale

4.3 Barrière sang-cerveau (BBB) (hémato-encéphalique)

• protège cerveau des mammifères de composants potentiellement dangereux qui se trouveraient dans le sang

pouvant causer : oedèmes cérébraux, augmentation de pression intracrânienne, voire dommage cérébral irréversible

• défense naturelle : « barrière » perméable de façon sélective• 30 investigations expérimentales sur rats rapportées fin 2001

réparties par moitié entre effets positifs et effets négatifs

certains effets positifs transfert de sérum d’albumine

observés à SAR de 0.016 W/kg

soit 5 fois plus bas que niveau OMS

• question

sous l’effet de téléphones portables,

albumine ou autres molécules toxiques

peuvent-elles se porter au cerveau et s’y accumuler ?

4.4 Critique du texte initial de l’OMS

• pourquoi controverse risques éventuels micro-ondes ?

première recommandation OMS publiée en 1993avant implantation du GSM, 1er janvier 1994

plusieurs années avant son développement massif 1997-99

• recommandation particulièrement ambigüe• surtout :

maintenue telle quelle en 1998 par ICNIRP

International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection

• texte initial 1993 (p.21, 1.1.6.1)

In normal thermal environments, an SAR of 1-4 W/kg for 30 minutes produces average body temperature

increases of less than 1°C for healthy adults

• ce texte établit safety factor de 50 pour grand public (p.23, 1.1.7.1)

calculé à partir de 4 W/kg et non 1 W/kg, incorrect !

• de plus, facteur entre travailleurs et public est 5

il est de 20 en Belgique pour rayonnements ionisants !

• d’où limite à 900 MHz : 41.2 V/m

Organisation mondiale de la santé OMS

• ICNIRP 1998 maintient cette recommandation pour :facteur sécurité calculé à partir de 4 W/kgexposition 24 h/24 et non 30 minutestout être humain et non seulement adulte en bonne santé

ne pas s’étonner si certains estiment queles recommandations ICNIRP/OMS ne sont pas assez exigeantes !

• norme belge plus exigeante : 2x en champ E, 4x en puissanced’où limite à 900 MHz : 20.6 V/m

c-à-d facteur de sécurité de 50 par rapport à 1 W/kg : correct !

ramène le T à 0.02°C : élimine l’effet thermique

ICNIRP

5. Conclusions

• controverse au sujet des normes et recommandations

mécanismes de chauffage diélectrique : très bien connus

mécanismes autres que chauffage : ce n’est pas le cas

• en d’autres termes :

pas ou guère de valeurs chiffrées concernant ces autres effets

• fixation des normes locales dépend donc surtout de :

la sensibilité des populations à la problématique

l’attention que les politiques portent à cette sensibilité

Tableau de normes et recommandations valeurs pour le grand public, exprimées en V/m à 900 MHz

(1) OMS, ICNIRP, Union européennene pas dépasser 41.2 V/m

(2) plusieurs gouvernements européens ont normes plus exigeantesBelgique : 20.6 V/m

Italie : 20 V/m ou 6 V/m, d’après la durée d’expositionSuisse : 6 ou 4 V/m, d’après la durée d’expositionLuxembourg : 3 V/m

(3) effets sur barrière sang-cerveau (BBB)certains effets positifs observés à 0.016 W/kg, soit 18 V/m

(4) effets isothermes ou microthermiquesau moins 100 (en puissance) soit 4 V/m

(5) études épidémiologiques : exposition TV/FMdeux études/quatre : doublement taux leucémie, de 2 à 4 V/m

(6) 1998, notre recommandation a été : 3 V/mRégion wallonne, Région bruxelloiseil s’agit d’une valeur maximumtient compte de toutes émissions 10 MHz - 10 GHz

(7) 2001 et 2006, CSH belge : 3 V/m + ALARAfacteur 50 en puissance par rapport à norme belgeeffets autres que thermiques (« T » réduit de 0.02°C à 0.0004°C)il s’agit d’une valeur maximumtient compte de toutes émissions 10 MHz - 10 GHz

(8) février 2003, Ville de Paris : de 1 à 2 V/m(accord entre Ville et opérateurs) il s’agit d’une valeur moyenne par journe porte que sur GSM

(9) juin 2000, Ville de Salzbourg : 0.6 V/mil s’agit d’une valeur moyenne par an ne porte que sur GSM (UMTS?)

rapport entre valeurs extrêmes de champ électrique41.2/0.6 = 68.67

rapport entre valeurs extrêmes de puissance(41.2/0.6)2 = 4720