Après le coup d'éclat de la directrice de l'agence nationale de sûreté nucléaire (ASN) il y a deux semaines, déclarant que la quasi-totalité (9/10) des cabinets d'imagerie médicale de Dakar délivrent des doses de rayonnement ionisants supérieures aux normes, c'est au tour du député Iba Der Thiam de monter en ligne pour demander au Président de l'assemblée nationale de saisir la commission de santé afin d'entendre les spécialistes du domaine. Ce problème de santé publique a pourtant été très peu médiatisé !

Une mise au point sur le phénomène de la radioactivité, son application à l'imagerie médicale et les risques qui lui sont associés, me semble nécessaire.

La radioactivité est un phénomène naturel lié à l’instabilité de certains atomes qui composent la matière. Ces atomes instables (qu'on désigne par radioéléments) émettent des rayonnements qui, en interagissant avec la matière, peuvent l’ioniser, c’est-à-dire enlever un ou plusieurs électrons à ses atomes. Ces rayonnements sont dits ionisants. Généralement, un radioélément émet plusieurs types de rayonnements ionisants à la fois : alpha, bêta, gamma, X et neutronique. 

Le rayonnement alpha comprend des particules lourdes et chargées qui ne peuvent pas pénétrer très profondément la matière, même l'air. On peut les arrêter avec un morceau de papier. Le rayonnement bêta comprend des particules faiblement chargées qui se déplacent plus rapidement et sont plus pénétrantes que celles du rayonnement alpha. On peut arrêter le rayonnement bêta avec plusieurs millimètres de contre-plaqué. Le rayonnement gamma comprend des rayons à haute énergie plutôt que des particules et est très pénétrant. On peut l'arrêter avec un mètre de béton ou plusieurs mètres cubes d'eau. Les neutrons sont des particules n'ayant aucune charge et qui ont une force très pénétrante. 

L’émission de rayonnement diminue avec le temps (de quelques jours à plusieurs millions d’années, selon le radioélément considéré). On parle alors de décroissance radioactive. La radioactivité peut provenir de substances radioactives naturelles (Plutonium, Uranium, Thorium) ou artificielles (Einsteinium, Nobélium, Fermium). L'exposition des cellules vivantes aux rayonnement ionisants provoque des lésions graves du matériel génétique et bloque ainsi la division cellulaire. Ces effets sont souvent irréversibles. 

La radioactivité est mise en profit, cependant, par l'usage fait de cette émission à des fins biomédicales (traitement des cancers, imagerie, scanners, etc). Quelques mois après la découverte des rayons X et de la radioactivité, on s'aperçut que les rayonnements ionisants étaient douées d'une action biologique et que celle-ci pouvait être utilisée pour traiter le cancer. Les premiers cas de cancers guéris furent observés au début du XX siècle.

L'irradiation d'un corps humain pose beaucoup de problèmes techniques. La proportion de cellules survivantes est d'autant plus faible que la dose administrée est plus élevée et la courbe de survie peut, en première approximation, être considérée comme exponentielle. Si par exemple une dose de 1 Gy (1 Gy = 1 Joule/kg) laisse survivantes 50% des cellules, une dose de 2 Gy en laissera 25%, une dose de 10 Gy en laissera une sur 1 000, 20 Gy une sur un million, 30 Gy une sur un milliard. Une masse de 1 g de tissu correspond à environ 1 milliard de cellules, une tumeur à environ 10 à 100 milliard de cellules.

Il est important de noter qu'en radiothérapie on ne peut dissocier trois facteurs : la dose totale, le temps pendant lequel cette dose a été délivrée, le nombre de séances pendant lesquelles elle a été administrée. C'est ainsi qu'une dose de 30 Gy en une semaine est sensiblement équivalente à 45 Gy en 4 semaines.

Les principales techniques d'imagerie médicale

L'imagerie médicale est une méthode unique permettant de visualiser des processus biologiques au sein même des organismes vivants, de manière non invasive. Elle est essentielle à la compréhension de leur physiologie et de leurs pathologies afin de mieux les diagnostiquer, les pronostiquer et les soigner. L'imagerie constitue donc un outil d'investigation de choix de plusieurs champs de la médecine et de la biologie. Initiée avec la radiographie par rayons X, l'imagerie médicale a bénéficié de la découverte de la radioactivité artificielle et des techniques de détection associées pour se développer. Par la suite, la découverte de la résonance magnétique nucléaire (RMN) puis des aimants supraconducteurs a permis des avancées technologiques significatives dans le domaine de l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Parmi les principales méthodes d'imagerie dynamique du cerveau humain, l'électroencéphalographie (EEG) permet de mesurer l'activité électrique du cerveau, provoquée par le courant généré dans les neurones, à l'aide électrodes placées sur le cuir chevelu (le scalp). Elle renseigne sur l'activité neuro-physiologique du cerveau au cours du temps et en particulier du cortex cérébral , soit dans un but diagnostique en neurologie, soit dans recherche en neurosciences cognitives.

La magnéto-encéphalographie (MEG) enregistre les champs magnétiques induits par les courants générés par les neurones au moyen de capteurs positionnés à proximité de la tête. Employée dans un but clinique en neurologie, notamment pour le cas de l'épilepsie, ainsi que dans la recherche en neurosciences cognitives, cette technique autorise également l'étude de maladies développe-mentales (dyslexie), psychiatriques (schizophrénie) et neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer).

La tomographie par émission de protons (TEP) consiste à administrer par voie intraveineuse une molécule marquée avec une isotope radioactif afin de suivre, par détection externe, le fonctionnement normal ou pathologique d'un organe. Les traceurs radioactifs présentent les mêmes propriétés physico-chimiques que leurs homologues non radioactifs si ce n'est qu'ils possèdent la particularité d'émettre un rayonnement. Ils servent donc de balise pour suivre, à l'aide d'outils de détection appropriés, le cheminement d'une molécule préalablement marquée dans l'organisme. Les valeurs ainsi recueillies sont ensuite analysées et transformées à l'aide d'un modèle mathématique afin de permettre la reconstruction à l'écran d'une image représentant la position du radio-traceur dans l'organisme. La TEP est aujourd'hui largement utilisée pour des études physiologiques et physio-pathologiques de la cognition et du comportement, ainsi que pour l'étude des différentes pathologies affectant le système nerveux central telles que l'épilepsie, l’ischémie cérébrale, les accidents vasculaires cérébraux et les maladies neurodégénératives (Parkinson, Huntington...), 

Image en TEP. Les positions émis par les traceurs radioactifs, préalablement injectés au patient sont détectés par la caméra TEP, ce qui permet, après analyse informatique, de reconstituer une image en 3D de l'organe étudié.

L'imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) est une méthode d'imagerie fonctionnelle d'investigation in vivo non traumatique. Capable d'étudier des tissus dits mous, tels que le cerveau, la moelle épinière, les muscles, elle permet d'en connaître la structure anatomique, mais également d'en suivre le fonctionnement ou le métabolisme. Il s'agit dans le premier cas d'une IRM anatomique (IRMa), dans le deuxième d'une IRM fonctionnelle (IRMf) et dans le troisième de la spectroscopie IRM(SRM). L'IRM utilise le phénomène de la RMN, technique de spectroscopie découverte en 1946 qui tire profit des propriétés magnétiques des noyaux atomiques. Certains noyaux, ceux d’hydrogène par exemple, sont dotés d'un petit moment magnétique ou spin. La RMN consiste à détecter les variations de l'aimantation des noyaux atomiques sous l'action d'un champ magnétique extrêmement puissant puis d'une onde électromagnétique excitatrice. Lors de l'application d'une onde électromagnétique de fréquence adaptée, la fréquence de résonance, ces noyaux changent d'orientation puis émettent des signaux en retrouvant leur position d'origine. Avec les progrès de l'informatique et des champs magnétiques, la RMN est passée de la physique de la matière condensée à l'analyse chimique puis à la biologie structurale et plus récemment à l'imagerie médicale. 

Image acquise avec le système IRM 3 T du SHFJ. Cette technique permet une analyse très fine des lésions infectieuses ou inflammatoires, des anomalies des vaisseaux, ainsi que des tumeurs.

L'IRM anatomique. L'IRM offre la possibilité de visualiser l'anatomie d'organes profonds et opaques. En observant, sous l'effet d'un champ magnétique intense, la résonance des noyaux d’Hydrogène, présents en abondance dans l'eau et les graisses des tissus biologiques, cette technique permet de visualiser le cerveau en coupes montrant des détails des structures cérébrales (matière grise, matière blanche) avec une précision millimétrique. Cette imagerie « anatomique » est utilisée par les radiologues pour la détection et la localisation des lésions cérébrales.

L'IRM fonctionnelle. Plus récemment, grâce à la vitesse d'acquisition et de traitement de données, l'IRM est aussi devenue « fonctionnelle », révélant l'activité des différentes structures qui composent notre cerveau. Quand nous parlons, lisons, bougeons, pensons …, certaines aires de notre cerveau s'activent. Cette activation des neurones se traduit par une augmentation du débit sanguin local dans les régions cérébrales concernées. C'est une augmentation locale et transitoire de débit sanguin, et non directement l'activité des neurones, qui peut être détectée par l'IRMf du fait de l'aimantation de l'hémoglobine contenue dans les globules rouges.

L'IRM de diffusion (IRMd). C'est un outil puissant pour mesurer, à l'échelle microscopique, les mouvements des molécules d'eau et établir ainsi l'architecture fine du tissu neuronal et des variations. Elle offre une mesure plus directe que les méthodes d'imagerie classiquement utilisées. Elle permet de sonder la structure des tissus à une échelle bien plus fine que la résolution des images IRM et se révèle plus rapide. 

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (SRM) complète cette palette de technologies en fournissant une méthode non invasive d'étude de la biochimie et du métabolisme du système nerveux central. Elle permet la quantification précise de plusieurs dizaines de molécules et est basée sur le même principe que l'IRM.

 Toutes ces techniques présentes des risques sur la santé humaine, mais celles utilisant les rayons X ou les traceurs radioactifs sont plus nocifs au cellules vivantes.

RISQUES DE LA RADIOACTIVITÉ SUR L’HOMME

Deux types d’effets sur l’organisme sont observés.

Les effets déterministes

Ce sont des effets obligatoires à seuil, qui apparaissent le plus souvent à court ou moyen terme et sont liés directement à la mort cellulaire. Le seuil d’apparition connu pour ces effets est spécifique à chaque organe (par exemple stérilité masculine temporaire observée à partir de 0,15 Gy ). À partir de ce seuil, l’importance des effets croît avec la dose d’exposition. Les effets déterministes aigus se manifestent le plus souvent de quelques heures à quelques jours après l’exposition. Pour des rayonnements gamma ou X, à partir de 4,5 Gy, la moitié des accidents par irradiation sont mortels (notion de dose létale 50) en l’absence de traitement.

Les effets stochastiques (ou aléatoires)

Ces effets sont liés aux modifications de l’appareil génétique des cellules touchées. Ils apparaissent de manière aléatoire, généralement à long terme plusieurs années après l’exposition. Ce sont les cancers et les anomalies génétiques. La fréquence de survenue de ces effets augmente avec la dose».

Au vu des conséquences que des manquements aux normes peuvent engendrer, il serait judicieux que les autorités compétentes se saisissent de ce problème maintenant. En attendant, on se demande pourquoi l'ASN qui est chargée de délivrer une habilitation à ces cabinets médicaux se contente uniquement de commenter ces irrégularités. 

Notes

Le gray (Gy) fut défini en 1975 en l'honneur du radiobiologiste anglais Louis Gray (1905-1965). Un gray correspond à un joule d'énergie de rayonnement absorbée par un kilogramme de matière.

Sources :

http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/relationsdoseeffet.htm

http://www.lesoleil.sn/index.php?option=com_content&view=article&id=25894:iba-der-thiam-demande-une-audition-a-propos-des-rayonnements-ionisants-&catid=70:politique-nationale&Itemid=57