Accidents d'Exposition à la Radioactivité

La radioactivité, découverte majeure du XXème siècle et tristement célèbre pourson utilisation militaire, voit ses applications se multiplier dans les domainescivils. La production électrique, l’industrie, la biologie végétale, l’agronomie, lamédecine ne sont que quelques-unes une des utilisations quotidiennes ethabituelles des rayonnements nucléaires. L’évolution de notre civilisation, lapaix armée, la multiplication des sources civiles et leur banalisation industriellerendent les risques d’incidents voire d’accidents de plus en plus réalistes, et cemalgré les mesures de prévention mises en oeuvre. La compréhension et laconnaissance des causes objectives, des effets induits, des possibilités deprévention et de traitement doivent être largement connues afin de mieuxcontribuer à informer les populations et limiter ainsi les paniques et lessuspicions de culte du secret.A - GENERALITES1. Nature des rayonnements nucléaires :Les atomes constituant la matière sont généralement stables. Certainscependant présentent une instabilité naturelle et se décomposent doncspontanément jusqu’à l’obtention d’un état stable. Chacune de cestransformations s’accompagne de l’émission de rayonnements radioactifsassociés à une production d’énergie.On distingue trois types de rayonnements :Le rayonnement

A - GENERALITES

1. Nature des rayonnements nucléaires :Les atomes constituant la matière sont généralement stables. Certainscependant présentent une instabilité naturelle et se décomposent doncspontanément jusqu’à l’obtention d’un état stable. Chacune de cestransformations s’accompagne de l’émission de rayonnements radioactifsassociés à une production d’énergie

On distingue trois types de rayonnements :

Le rayonnement alpha (a) constitué par l’émission d’un noyau d’Hélium (2protons + 2 neutrons). Il possède un fort pouvoir ionisant.

Le rayonnement b est le produit de la transformation dans le noyausoit d’un neutron en proton avec émission d’un électron e- (émission b-)soit d’un proton en neutron avec émission d’un anti-électron ou positron e+(émission b+)Son pouvoir ionisant est inférieur à celui de a.

Le rayonnement g ou photon g n’est pas issu d’une transmutation du noyau. Ils’agit d’un rayonnement de nature électromagnétique comme la lumière ou lerayonnement X. Son énergie est importante. Cette radioactivité se manifesteseule ou associée au rayonnement a ou b.

2. Trajet des particules radioactives dans la matière :

L’émission de ces différents rayonnements s’accompagne de laproduction d’une grande énergie responsable de l’action sur les organismesvivants ;

Les rayonnements a et b sont directement ionisants et leur parcours très courtdans l’air est de quelques cm pour a et de quelques m pour b. Dans l’eau a sepropage de quelques microns et b de quelques mm.

Ils pénètrent peu la matière et sont peu dangereux par « irradiation externe »(contamination externe) mais leur dangerosité s’accroît de par leur fortpouvoir ionisant par « irradiation interne » (contamination interne) lorsqu’ilspénètrent l’organisme. Leur trajet est d'autant plus long que leur chargeénergétique est importante.

Le rayonnement g peut traverser d’importantes épaisseurs de matière. Sapuissance de pénétration est énorme. Il peut parcourir des distances de 1 à 3km et traverser tous les corps, solides (jusqu’à 40 cm de plomb), liquides ougazeux. Il est très dangereux par irradiation externe . Pour s’en protéger, il estnécessaire d’utiliser des écrans de grande épaisseur (béton, acier).

En résumé :Les rayonnements a et b sont responsables d'une contaminationexterne (pollution radioactive) et d'une radiocontamination interneplus péjorative.

Le rayonnement g provoque une irradiation aigue générale oulocalisée.

3. Unités de mesure :Activité radioactive : lorsqu’un noyau se transforme par émissionradioactive, on parle de désintégration. Cette activité mesurée est égale aunombre de désintégrations des atomes en 1 seconde.

L’unité de mesure en est le Becquerel (Bq)1 Bq = 1 désintégration d’un noyau d’atome par secondeancienne unité :le Curie (Ci) = nombre de noyaux se désintégrant dans 1 gramme de radiumpar seconde1 Ci = 3,7 . 1010 Bq soit 37 milliards de désintégrations par seconde.

Cette mesure est effectuée par des détecteurs type « compteur Geiger-Müller »(1913) ou plus récemment par la « chambre à étincelles » ou la « chambre àfil » de G. Charpak.

Période radioactive :Il s’agit du temps nécessaire pour que la moitié des atomes présentsinitialement soit désintégrée. On parle de demi-vie.Cette période est très variable selon les éléments :Polonium 214 = 1/10 000 sUranium 238 = 4,5 milliards d’années.Dose absorbée :La dose mesure la quantité de radiations reçues par l’organismeindépendamment des effets biologiques provoqués.L’unité en est le Gray (Gy)ancienne unité :le Rad (1Gy = 100 Rad).

Equivalent de dose :cette mesure tient compte des effets biologiques provoqués par le rayonnementen fonction du type de cellule, du degré d’exposition, de sa durée…L’unité utilisée est exprimée en Sievert (Sv) ou plus couramment en Rem(Radiation Equivalent Man).L’unité est obtenue en multipliant la dose absorbée (Rad) par le facteur qualité(FQ) et le facteur distribution (FD)

ED (Rem) = D (Rad) x FQ x FD

FQ = 1 pour les photons et les électrons

FQ = 10 pour les particules a

FD = 1 pour les radionucléïdes répartis régulièrement dans l’organisme

FD = 5 pour les radionucléïdes répartis irrégulièrement dans l’organisme

4. Action biologique des radiations :Suivant leur énergie, les rayonnements pénètrent plus ou moinsl’organisme. Ils chassent les électrons périphériques de l’atome, entraînant laformation de « cations » ou de groupes d’atomes qui possèdent des électronscélibataires appelés « radicaux libres ».La radioactivité portera dans un premier temps sur les molécules d’eau(constituant majoritaire de l’organisme humain). Une radiolyse de l’eaus’opère avec la formation de radicaux OH* et H*. Ces radicaux, très réactifsproduisent des phénomènes de réduction et d’oxydation qui modifient lastructure cellulaire : mutation de la molécule d’ADN, blocage de sa synthèse,blocage du cycle cellulaire à la phase précédent la mitose, voire la mortcellulaire. Le risque n’est cependant pas uniforme et dépend de laradiosensibilité de l’organe irradié. C’est ainsi que l’on définit une doseefficace qui tient compte de ces différences de sensibilité d’organe et définitpour le long terme, le risque d’apparition d’un cancer ou d’une leucémie dansl’organisme.

Les conséquences seront de deux types :

Effets somatiques qui affectent l’individu, et en particulier lesorganes hématopoïétiques, les muqueuses cutanées, l’intestin.

Effets génétiques qui affectent l’espèce avec des modifications dupatrimoine génétique.

5. Radioprotection :Compte tenu de ces différentes données, des règles élémentaires deradioprotection sont définies à l’usage tant des populations que des travailleursdu nucléaire :

- L’éloignement de la source de rayonnement car l’intensité desradiations diminue avec la distance

- L’utilisation d’écrans protecteurs entre la source et les personnes

- La diminution de la durée d’exposition

- L’utilisation d’un dosimètre individuel qui mesure la quantité derayonnements reçus pour les personnes exposées (industrie nucléaire,médecins…)

B - ACCIDENTS D’IRRADIATION

1. Les sources radioactives :

. La radioactivité naturelle : L’exposition naturelle de l’être humain est d’environ 2mSv par an. Laprincipale source en est le Radon 222, gaz naturel radioactif absorbé parinhalation. Cette irradiation augmente dans les régions granitiques.D’autres éléments naturels contribuent à nous soumettre à une irradiationexterne (Uranium 238, Thorium 232…) ou interne (Potassium 40…).Les rayonnements cosmiques participent également à l’irradiation externenaturelle avec un niveau plus élevé en montagne et 100 fois supérieur en avion.

. La radioactivité provoqué : Les sources artificielles sont naturellement les plus nombreuses et pour unepart d’entre elles insoupçonnées. La liste suivante ne prétend pas êtreexhaustive mais permet de donner une notion de la prolifération nucléaire etdonc de la nécessaire connaissance des risques car le risque d’irradiation et/ oude contamination reste de même nature.

- Explosions et essais nucléaires : retombées des essais aériens

- Sources médicales : radiothérapie et diagnostic

- Centrales nucléaires : production électrique

- Centres de retraitement des déchets radioactifs (La Hague en France)

- Transport des combustibles radioactifs

- Radiographie industrielle. gammagraphie: contrôle de soudures dans le cadre du génie civil, del’aéronautique, industries du pétrole… Il s’agit d’appareils mobiles ouportables (sources de Cobalt 60 ou Iridium 192). bétagraphie : contrôle des feuilles fines de plastique ou de papier

- Jauges radio métriques : il s’agit de jauges de niveau, d’épaisseur ou dedensité utilisant des sources b ou g

- Traceurs radioactifs industriels : utilisés pour les recherches de fuite decanalisations enterrées, pour les contrôles d’étanchéité, pour les mesures dedébit ou d’usure… Ces traceurs sont des émetteurs b ou g.

- Techniques utilisant l’ionisation des gaz : utilisées pour la détection desfumées, l’élimination de l’électricité statique…

- Biologie végétale et radioagronomie : application dans le domaine de laradiomutagénèse (résistance à des maladies, précocité de développement…),mais aussi pour augmenter la conservation des denrées, l’élimination desinsectes nuisibles, le traitement antibactérien des aliments…

- Applications pour l’étude des sous sols : études géologiques, hydrologie,études des fonds maris et du devenir des polluants dans les estuaires…

- Utilisations des réactions chimiques radio induites (formation de radicauxlibres) : polymérisation (textile, caoutchouc…),consolidation d’objets précieux(par radiodurcissements de plastiques incorporés au coeur des matériaux),désinfection et destruction d’organismes vivants par irradiation (momie deRamsès…)

2. Les accidents d’irradiation :Les accidents ou « incidents » nucléaires, toujours regrettables ontpermis d’observer, d’analyser et de prévoir l’impact environnemental de laprolifération nucléaire. Les événements cités (liste non limitative) ont valeurd’exemple.Il faut distinguer deux types d’accidents : ceux impliquant potentiellement ungrand nombre de personnes, et ceux d’impact limité.

. La radioactivité provoqué :

- Explosions nucléaires militaires :

- Nagasaki et Hiroshima à la fin de la seconde guerre mondiale : irradiation etcontamination volontaire des populations

- Accident d’essai nucléaire sur les îles Marshal (1954) : populationscontaminées- Accident d’une cuve de stockage de déchets à Kyshtym (1957) :dissémination massive de produits contaminants –aucune évaluation officiellen’a été communiquée.

- Dispersion de sources radiothérapiques :

- Accident de Ciudad Juarez – Mexique (1983) : vol d’une sourceradiothérapique de Cobalt 60. Dissémination importante de billes aprèscisaillage. Evaluation difficile.

- Accident de Goïna – Brésil (1987) : abandon puis dispersion d’une source deCésium 137. A nécessité l’examen et la décontamination de 100 000personnes.

- Accidents de centrale nucléaire- Windscale – Grande Bretagne (1957)- Three Mile Island – USA (1979)Ces deux accidents n’auraient eu aucune conséquence sanitaire évaluable.

- Tchernobyl – Ukraine (1986) :le premier accident majeur de l’industrie électronucléaire, marqué par 237irradiés immédiats (31 décès), une contamination très importante locale, locorégionale et supra nationale. L’impact réel et définitif relève d’une difficileévaluation nationale et internationale.

Accidents de portée limitée

- Accidents de réacteur ou sur matériel militaire (sous marins soviétiques) ditsaccidents de criticité

- Accidents médicaux liés à une mauvaise utilisation ou à des matérielsdéfectueux

- Accidents industriels par dissémination des sources, négligence, faute ouutilisation défectueuse.Ces incidents ont mis en cause un nombre limité de patients, victimesd’irradiation et/ou de contamination.

C - EFFETS CLINIQUES ET BIOLOGIQUES LIES A UNEEXPOSITION AUX RAYONNEMENTS IONISANTS – PRISE ENCHARGE THERAPEUTIQUE

L’exposition de l’organisme à une source radioactive va provoquer desmanifestations cliniques et biologiques précoces et tardives (effets nonstochastiques), de même que des effets tératogènes et génétiques plusaléatoires (effets stochastiques). Nous n’envisagerons pas ici les conséquencespériphériques induites par une explosion nucléaire (traumatismes, brûluresthermiques).

Il faut distinguer plusieurs modes d’atteinte (non indépendants) liés auxradiations :

- Irradiation externe globale ou partielle (émetteurs g):Secondaire à l’exposition à un champ de rayonnement

- Contamination externe (émetteurs a et b) :Pollution radioactive superficielle. Les radioéléments présents sur lestéguments irradient par les rayonnements ionisants qu’ils émettent

- Irradiation interne par contamination interne (émetteurs a, b et g) :Due à la pénétration dans l’organisme de radioéléments par inhalation,blessure, ingestion d’eau ou d’aliments contenant des corps radioactifs, ou parvoie transcutanée .

1. Irradiation externe aiguë globale :

Il s’agit du classique tableau de syndrome aigu d’irradiation. Les signes sontd’autant plus précoces que la dose absorbée est élevée.On ne parlera d'urgence thérapeutique que pour de fortes doses (>10Gy). Il estfondamental de s'appliquer à évaluer la dose reçue.L'urgence est au diagnostic.Une contamination peut être associée à l'irradiationIl est important de bien faire comprendre qu'un irradié pur n'est pas dangereuxet encore moins contagieux.

è Signes cliniques:

Les signes évoluent en quatre phases :Phase initiale :Elle se manifeste dans les premières heures. Sa précocité, saqualité et son intensité sont de grande valeur diagnostique et pronostique.

- Phase de latence :Il s’agit d’une période cliniquement assymptomatique au cours de laquelle lessignes initiaux semblent s’amender. Elle est d’autant plus courte que la DA estimportante.

- Phase d’état :Cette période peut durer plusieurs semaines. Les pathologies observées sontsimilaires à celles de la phase initiale, et d'autant plus variées que la dose estimportante. Pendant cette phase se manifestent les signes cliniques du déficithématologique (sensibilité importante des organes hématopoïétiques auxradiations) avec une possible aplasie médullaire. Des signes digestifs(vomissements, diarrhée, hémorragie digestive), des signes respiratoires etinfectieux sont observés pour des doses supérieures à 7 Gy.

- Phase de rémission ou décès:Le décès peut survenir dans un tableau d'aplasie médullaire et d'infection,d'autant plus rapide que la dose absorbée est importante.La dose létale 50 est évaluée à 4Gy avec un décès en 60 j en l'absence detraitement.A l'opposé la reprise de l'activité hématopoïétique peut permettre une lente rémission.

Un tableau clinique optimiste ne préjuge en rien d'éventuelles complicationstardives qui apparaissent sur le mode aléatoire:

- Taux de mortalité augmenté (décès plus précoces)

- Cataracte apparaissant entre 1 à 10 ans

- Cancers et leucémies radioinduits

- Mortalité in utéro (sensibilité maximale du 9ème au 60ème jourd’embryogenèse) augmentée

- Mortalité néo et post natale augmentée- Malformations radioinduites (concernant surtout le système nerveux, l'oeil etle squelette)

- Effets génétiques distants: le risque est potentiel mais n'a jusqu'alors pu êtreobservé chez l'homme.

Ces effets tardifs sont indépendants de la dose, et se caractérisent par unelatence longue (jusqu'à plusieurs dizaines d'années.

èSignes paracliniques:

- Chute dose dépendante et précoce du taux de lymphocytes +++(prélèvement précoce de sang sur EDTA)

- Pic granulocytaire entre 6 et 24 heures, puis décroissance

- Caryotype: relation entre le nombre d’aberrations chromosomiques et lecaryotype +++(prélèvement précoce de sang sur héparinate de lithium)

Autres examens:- Electroencéphalogramme

- Typage HLA-

Analyse de l'hémostase

- Analyse dosimètrique individuelle

- Anthropogammamètrie

- Etude radio toxicologique des excréta

Urgent :

- Affirmer le diagnostic

- Evaluer la dose reçue

- Prélèvement sanguin (lympphocytes, caryotype)

- Typage HLA

- Aucune dangerosité pour les soignants

èPronostic et modalités de prise en charge:

La prise en charge des irradiés relève d’une stratégie de triage :

- Les patients les moins atteints peuvent bénéficier d’un suivi ambulatoire

- Les autres irradiés doivent être hospitalisés dans un service adapté

2. Irradiation externe aiguë partielle (brûlure radio induite) :

L’irradiation partielle isolée peut être associée à une radio contamination.

Ellene met pas en jeu le pronostic vital du patient. Les radio brûlures sontsecondaires soit à une exposition partielle au rayonnement g , soit à une radiocontamination par dépôts cutanés d’émetteurs a et b.

èSignes cliniques:

Les lésions cutanées n’apparaissent qu’environ deux semaines aprèsl’exposition. Elles sont la conséquence d’une atteinte de la membrane basale.

èExplorations paracliniques:

Un certain nombre d’examens permettent d’orienter le pronostic local et letraitement :

- Scintigraphie : modifications précoces de la micro circulation

- Thermographie : hyperthermie dans les territoires irradiés

- Résonance magnétique nucléaire : détection précoce des radiolésions

- Capillaroscopie : intérêt préopératoire et non urgent

èModalités de prise en charge:

- En cas d’irradiation externe, il n’y a aucune urgence thérapeutique ; lapriorité doit être donnée au diagnostic dosimétrique.- En cas de radio contamination externe, il convient de procéder à unedécontamination associée à la recherche systématique d’une radiocontamination interne par l’analyse des excréta et anthropogammamètrie.Le traitement local vise malheureusement dans les cas les plus graves à tenterde sauver ce qui peut l’être, les brûlures irradiations localisées étant en généraltrès délabrantes. Il est fait appel aux greffes et auto greffes cutanées, voire auxexérèses localisées de tissus condamnés. Il convient naturellement de préserverau maximum le pronostic fonctionnel.

3. Contamination externe :

Elle est secondaire au dépôt sur les téguments de substances radioactives.Cette atteinte doit être rapidement prise en compte :

- Pour éliminer l’irradiation externe

- Pour limiter la diffusion de cette pollution

- Pour éviter une contamination interne

èModalités de prise en charge:

L’urgence est à la décontamination externe à effectuer par des personnelsprotégés.

- Déshabillage et stockage des effets personnels dans des sacs en plastique

- Lavage général à l’eau et au savon doux (douche) en protégeant les orificesnaturels.

- Séchage

- Contrôle de la radioactivité résiduelle avec détecteurs.

L’urgence chirurgicale et la réanimation priment toujours sur ladécontamination.

D - GESTION ET COMMUNICATION LORS DES ACCIDENTSD’IRRADIATION

Les accidents liés à la production de radioactivité, nécessitent une parfaiteconnaissance des personnels soignants pour ce qui concerne la nature desrayonnements ionisants, leurs effets, les modalités de prise en charge et lespossibilités thérapeutiques.

Des messages évidents doivent être diffusés :

- Un irradié pur n’est ni contagieux ni irradiant

- La décontamination externe est simple mais nécessite une grande rigueur.

- Il faut éviter de transformer une contamination externe en contaminationinterne

- Le traitement de l’urgence médico-chirurgicale prime sur les conséquencesradio biologiques de l’accident nucléaire

- La prévention des atteintes thyroïdiennes par la diffusion d’iode stable estefficace mais doit être précoce

La population et les médias doivent être informés simplement, honnêtement etrapidement. La falsification des messages au grand public incite à la méfiance,cultive le sentiment du complot et favorise la panique.

En cas d’accident de grande ampleur, les autorités peuvent être amenées

- à diffuser des consignes de confinement

- à distribuer de l’iode stable

- à restreindre la consommation de certains aliments

- éventuellement à organiser l’évacuation des populations

La radioactivité reste aujourd’hui encore mal connue des soignants, et despopulations. Il faut cependant prendre acte de son importance dans la chaîneéconomique mondiale. Les centrales nucléaires et les applications militairesgénèrent leurs adeptes et leurs détracteurs. Mais il est naïf d’oublier laprolifération des applications de l’atome dans le tissu industriel. Informer etformer peut contribuer à démystifier et à mieux prévenir les effets secondairesde cette technologie, qui, acceptée ou refusée, fait désormais partie de notre viequotidienne.

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