Explicatif : Quelle quantité de radiations est dangereuse pour la santé ?

Les rayonnements sont partout. Nous les recevons des rayons du soleil dans le ciel, et des roches sous nos pieds. Elles proviennent des téléviseurs, des radios et des téléphones portables. Nous les absorbons à partir de certains fruits, légumes et noix.

Mais tous les rayonnements ne sont pas égaux. Les rayonnements électromagnétiques, notamment les ondes radio, les micro-ondes, la lumière visible et infrarouge, sont connus sous le nom de rayonnements non ionisants, et sont en grande partie inoffensifs. En revanche, les rayonnements ionisants, des longueurs d’onde plus courtes que la lumière ultraviolette aux rayons X et gamma en passant par le spectre électromagnétique, peuvent provoquer des maladies et la mort.

Ces effets proviennent de leur capacité à ioniser (c’est-à-dire à séparer les ions chargés positivement et négativement) les tissus corporels. En gros, le risque d’effets néfastes sur la santé est proportionnel, de manière assez complexe, à l’ampleur de l’ionisation induite dans le corps. C’est ce qu’on appelle la dose. La façon dont les rayonnements ionisants sont mesurés et définis a évolué au fil des décennies, à mesure que nous en apprenions davantage sur cette science relativement jeune.

Mesurer la dose de rayonnement et le risque

La dose était initialement mesurée dans l’air par l’unité de Roentgens (R, du nom du découvreur des rayons X, Wilhelm Roentgens). L’ionisation ne pouvant être mesurée dans les tissus, il était nécessaire de convertir la dose dans l’air en dose absorbée dans les tissus, mesurée à l’origine en rads, où 1 R = ~0,8 rad. Avec l’introduction des unités métriques, l’unité de base de la dose absorbée est devenue le Gray (Gy), qui représente une dose absorbée de 1 Joule d’énergie par kilogramme.

Malheureusement, la dose absorbée n’est pas très pratique à des fins de radioprotection car 1Gy des différentes radiations – rayons gamma et X, particules bêta, neutrons et particules alpha – n’est pas également dommageable pour les tissus. C’est pourquoi une unité « hybride », le Sievert (Sv), a été introduite. Hybride, car il ne s’agit pas vraiment d’une unité de dose de rayonnement mais d’une unité de risque. Ainsi, on parle de la dose équivalente de 1Sv comme comportant le même risque, par exemple, que 1Gy pour les rayons X et gamma, ou 0,05Gy pour les particules alpha, plus densément ionisantes, mais moins pénétrantes.

Mais il y a une autre complication, car tous les tissus du corps ne sont pas également sensibles. La moelle osseuse et la thyroïde d’un enfant sont beaucoup plus sensibles que les tissus musculaires, par exemple. C’est pourquoi on utilise le terme de dose efficace, qui incorpore la correction pour la dose équivalente et se mesure également en Sv. De cette façon, si une partie seulement du corps est irradiée, le risque peut être présenté en termes de risque effectif pour la personne. Cela permet d’additionner les risques de différentes expositions. L’unité Sv ne doit pas être utilisée pour les doses importantes (supérieures à 1Sv) reçues par l’ensemble du corps.

Les faibles doses sont courantes

Typiquement, tout le monde est exposé à deux milliseiverts (mSv) par an tout au long de notre vie en raison du rayonnement naturel. Nous pouvons recevoir une dose de 10 à 20 mSv lors d’un diagnostic radiologique – disons 10 mSv pour un scanner thoracique. Les pompiers et les travailleurs de la centrale lors de l’accident de Tchernobyl ont reçu des doses de plusieurs Gy et ces doses ont entraîné la mort par irradiation aiguë dans un délai d’environ 60 jours. Typiquement, 4-5Gy reçus sur une courte période de quelques heures seront mortels, mais peuvent être tolérés s’ils sont délivrés sur une période beaucoup plus longue.

Les recommandations du Comité international de protection radiologique limitent les travailleurs sous rayonnements à 20mSv par an ou, dans des cas exceptionnels, à des doses annuelles plus élevées, limitées à 100mSv sur cinq ans. Les doses reçues par les membres du public en raison des rejets des centrales nucléaires et des laboratoires ou des fuites provenant, par exemple, des sources de rayonnement médical dans les hôpitaux devraient être limitées à 1mSv par an.

Événements de rayonnement extrêmes

Il est clair que dans le cas d’accidents tels que ceux de Tchernobyl et de Fukushima, la situation est beaucoup moins bien contrôlée. Des doses d’environ 30mSv ont été reçues par les 115 000 personnes vivant dans des établissements proches de Tchernobyl avant que la zone d’exclusion de 30 km de rayon ne soit évacuée quelques jours plus tard. Dans le cas de Fukushima, l’évacuation jusqu’à 20 km des centrales a été beaucoup plus rapide. Des doses beaucoup plus élevées (jusqu’à 250 mSv) ont été reçues par certains travailleurs chargés du nettoyage après Tchernobyl, et on sait encore peu de choses sur les doses reçues par les travailleurs chargés du nettoyage à Fukushima. Si les rapports récents faisant état de doses allant jusqu’à 2,2 Sv/heure provenant de fuites de réservoirs sur le site sont vrais et si cette dose provient des rayons gamma, alors il pourrait bientôt devenir trop dangereux de travailler sur le site.

Pour provoquer la mort dans les heures qui suivent l’exposition aux radiations, la dose doit être très élevée, 10Gy ou plus, tandis que 4-5Gy tueront dans les 60 jours, et moins de 1,5-2Gy ne seront pas mortels à court terme. Cependant toutes les doses, aussi petites soient-elles, comportent un risque fini de cancer et d’autres maladies.

Une règle empirique très approximative est que 1Sv comporte un risque d’augmentation de 10% du risque de cancer au cours de la vie. Ce risque de cancer peut persister pendant le reste de la vie, mais il est peu probable qu’il apparaisse avant au moins 10 à 20 ans après l’exposition. Ainsi, l’exposition au rayonnement naturel accumulé jusqu’à l’âge de 50 ans (=100 mSv) fait passer le risque de cancer de ~30% à ~31% et la mortalité de ~25% à ~26%. Sur cette base, quelque 30 000 à 60 000 décès par cancer dans le monde, mais surtout en Europe, auront été causés par l’accident de Tchernobyl, et il en reste encore beaucoup à survenir.

On parle beaucoup du problème dit des faibles doses. Les effets des doses inférieures à 50mSv sont difficiles à évaluer directement en raison du fort taux de cancer spontané (d’origine naturelle), il a donc été nécessaire d’extrapoler vers le bas à partir des mesures des effets à des doses plus élevées. La question est de savoir s’il existe un seuil de dose en dessous duquel il n’y a pas d’effet. D’après ce que nous savons, ce seuil doit être inférieur à 10mSv et, à l’âge de dix ans, tout le monde a reçu au moins 10mSv de rayonnement de fond naturel, il n’y a donc pas d’argument en faveur d’un seuil – toutes les doses de rayonnement, aussi petites soient-elles, comportent un risque fini.