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De commission en commission

Dossier - Radioactivité : les pionniers
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Ce deuxième dossier traite des pionniers, d'abord les découvreurs de la radioactivité, Becquerel et les Curie, puis de l'immense engouement qu'elle a connu pendant près d'un demi-siècle avant que les dangers qu'elle comporte ne deviennent de plus en plus inquiétants, et enfin des pionniers de la radiothérapie qui ont peu à peu fait de la radioactivité une arme de plus en plus efficace contre certains cancers.

  
DossiersRadioactivité : les pionniers
 

En 1928, lors du Congrès international de radiologie, fut créée une commission (International X-ray and Radium Protection Committe) chargée d'établir des limites d'exposition du personnel médical aux sources de rayonnements ionisants. Ce fut l'ancêtre de l'actuelle Commission internationale de radioprotection (CIPR), organisation non gouvernementale sans but lucratif, toujours liée à la Société internationale de radiologie. Dans un premier temps, l'attention se porta sur les effets déterministes afin d'établir une limite en dessous de laquelle aucun effet ne semblait repérable. Cette limite fut placée autour d'un sievert par an. Puis la discussion se déplaça vers les effets indirects, en particulier ceux qui sont liés au cumul de doses comme le drame des Radium girls l'indiquait, pour définir un seuil de tolérance. Une des premières recommandations apparut en 1934, sous la forme d'une dose tolérable d'un milligray par jour. Cette norme portait sur un débit de dose, l'idée étant qu'il existe un seuil en dessous duquel l'organisme corrige complètement les dommages causés aux cellules. Il était cependant évident que la même dose causait des dommages différents selon les régions du corps touchées, et l'on doit à Failla l'idée de moduler la dose tolérable selon la région du corps : il proposa en 1932 de placer un plafond de 1 mSv/jour pour le corps, mais de 5 mSv pour les mains (le sievert, comme le gray, sont des doses par unité de masse).

La radioprotection avait cependant des progrès à faire dans les laboratoires de physique nucléaire, ainsi que dans les services de médecine nucléaire. Jusqu'à sa mort en 1934, Marie Curie eut beaucoup de mal à accepter que le radium puisse être la cause des troubles de santé qui la minaient. « J'ai deux enfants, mais la radioactivité est aussi mon enfant » disait-elle. Il était encore fréquent à l'Institut du Radium d'utiliser des pipettes pour aspirer des liquides radioactifs. Pourtant, à Berlin, Lise Meitner avait isolé par du plomb certaines salles de son laboratoire de l'Institut Kaiser Wilhelm, installé des hottes aspirantes, imposé le lavage fréquent des mains, et bien sûr les produits radioactifs étaient stockés dans des boîtes de plomb et manipulés avec des pinces.

En 1935 Louis Harold Gray (qui fut l'élève de Rutherford et de Chadwick à Cambridge) reprit des idées formulées en 1912 par Lawrence Bragg sur l'interaction des rayons gamma avec la matière et développa le principe (de Bragg-Gray) de mesure de l'énergie des rayons gamma et de leur dépôt dans la matière. Il s'intéressa aussi aux effets biologiques des neutrons et il construisit un générateur de neutrons lui permettant de rassembler de très nombreuses données fort utiles à la radiothérapie du cancer.

Louis Harold Gray (1905-1965)

Le projet Manhattan marqua un tournant dans la radioprotection. Le responsable de la protection radiologique, Robert Stone, demanda une synthèse de toutes les connaissances sur les risques radiologiques et il définit la règle selon laquelle l'exposition devait demeurer aussi basse que possible (sans jamais, bien entendu, dépasser la dose déterministe tolérable). Il y avait là un changement notable d'optique, avec le passage d'une dose « tolérable » à une dose « admissible ». Ce n'était pas seulement une question de vocabulaire, mais la prise en compte à un haut niveau de responsabilité de l'idée qu'il faut toujours viser la dose de rayonnement la plus faible que l'on puisse raisonnablement atteindre (principe ALARA, As low as reasonably achievable), et ne pas se contenter d'une dose qui ne provoque pas de symptôme visible. Les discussions au cours du demi-siècle qui suivit portèrent en grande partie sur le sens à donner au mot « raisonnablement ».

L'étude clinique de nombreuses personnes exposées au radium permit en 1941 de fixer une nouvelle limite de 0.1 microgramme (0.1 µCi soit 3700 Bq) à la quantité de radium absorbé, les effets délétères apparaissant au-delà d'un microgramme fixé dans les tissus. Cette étude servit en 1944 à fixer à 0.3 µCi la limite de tolérance pour le plutonium (limite ensuite réduite à 0.03 µCi) dans le cadre du projet Manhattan. Celui-ci conduisit également Karl Z. Morgan à présenter en 1945 les premiers calculs de concentrations admissibles (dans le corps et dans l'environnement) pour de nombreux noyaux radioactifs. Une conférence tripartite (USA, Canada, Grande-Bretagne) se tint en 1949 à Chalk River, au Canada, pour rassembler toutes les données disponibles concernant la radioprotection. C'est à la suite de cette conférence que la CIPR publia en juillet 1950 de nouvelles limites de dose : 150 mSv par an (pour la moelle osseuse, 300 pour la peau) pour les professionnels. Et pour la première fois une dose-limite était proposée pour le public, en raison des craintes portant sur les effets génétiques des rayonnements. La limite de 15 mSv par an était dix fois plus basse que pour les professionnels parce que ceux-ci étaient en majorité des adultes en bonne santé suivis médicalement de beaucoup plus près que le reste de la population. La Commission internationale sur les unités radiologiques proposa en 1953 de nouvelles unités remplaçant le röntgen (défini à partir de l'ionisation entraînée par des rayons X) en introduisant la notion de dose absorbée : le rad déposait 100 ergs par gramme de substance absorbante, le rem tenant lui compte de l'impact biologique. Le passage du système CGS au système MKSA conduisit à remplacer en 1975 le rad par le gray (100 rad = 1 gray) et le rem par le sievert (100 rem = 1 sievert).

L'essai de la première bombe H à Bikini en 1954, et l'irradiation accidentelle d'un thonier japonais par ses retombées, souleva de vives inquiétudes sur les effets des retombées des explosions nucléaires. Il apparut que tout le monde était concerné par les rayonnements ionisants, pas seulement les radiologues ou les travailleurs du nucléaire (essentiellement militaire à cette époque). L'ONU créa alors en 1955 l'UNSCEAR (United nations scientific committee on the effects of atomic radiations) chargé « d'évaluer les niveaux et les effets des rayonnements ionisants au niveau mondial et de fournir une base scientifique pour la radioprotection ». L'UNSCEAR joue aujourd'hui un rôle central dans l'évaluation et la limitation des risques liés aux rayonnements ionisants, en liaison évidemment avec la CIPR, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA).

Schéma de principe et photo d’un film photographique servant à mesurer par son noircissement la dose totale de rayonnement reçue. Certaines parties du film sont masquées par une plaque d’aluminium, de cuivre, de plomb ou de plastique servant de filtres pour mieux préciser la dose (précis au-delà d’un millisievert). La quantité de rayonnement reçue n’est cependant connue qu’après le développement du film. © BBC

La CIPR abaissa en 1957 la limite de dose recommandée de 150 à 50 mSv/an pour les professionnels et de 15 à 5 mSv/an pour le public. Les conséquences génétiques des rayonnements semblaient avoir été surestimées, mais par contre le risque de cancers semblait, lui, avoir été sous-évalué au vu du nombre de leucémies apparues chez les survivants d'Hiroshima, puis de cancers solides (dont le temps de latence est plus grand que celui des leucémies). Ce risque conduisit à abaisser la limite dans l'idée qu'une dose faible pouvait causer autant de cancers dans une population étendue qu'une dose importante sur une population réduite (principe de la relation linéaire sans seuil). L'accent mis initialement en radioprotection sur la réduction des effets déterministes se portait donc de plus en plus vers la réduction des risques statistiques. La CIPR insista en 1959 pour « maintenir les doses d'exposition aussi bas qu'il est praticable et d'éviter toute exposition inutile », ce qui impliquait d'ailleurs qu'il existait des expositions utiles. Cette formulation évolua quelque peu au fil des années, devenant par exemple en 1977 « aussi bas que raisonnablement possible compte tenu des dimensions économiques et sociales ». Ce passage du champ médical et sanitaire au champ économique, social et politique reconnaît qu'il n'existe pas de risque zéro, et que c'est au politique de déterminer le degré de risque accepté en regard des avantages que la société peut en tirer. Ceci est évidemment très loin d'être limité à la seule radioprotection ! Toute activité présente en effet un risque, et nous évaluons continuellement le risque que nous prenons face à l'intérêt que nous trouvons à poursuivre cette activité. La difficulté est évidemment dans la pertinence de l'évaluation que nous faisons...

Dosimètre électronique individuel, permettant de mesurer en temps réel la dose de rayonnement X et gamma reçue (en microsieverts), et par mémorisation la dose totale reçue (jusqu’à 10 ou 100 mSv selon les modèles) au cours d’une période donnée. D’autres modèles détectent les neutrons, les alpha ou les bêta. © Aloka

La CIPR baissa à nouveau la limite en 1990 de 50 à 20 mSv/an pour les professionnels et de 5 à 1 mSv/an pour le public à la suite d'un réexamen des doses de rayonnement reçues par les survivants d'Hiroshima. Un nouveau calcul de la proportion de rayons gamma et de neutrons dans le rayonnement émis par l'explosion, et la découverte que de nombreux survivants se trouvaient en réalité plus loin de l'explosion qu'ils ne l'avaient déclaré (leur indemnisation augmentait avec la proximité du centre de l'explosion), ont conduit à estimer qu'ils avaient reçu en réalité des doses plus faibles qu'on l'avait supposé. Ces changements sont d'ailleurs loin de faire l'unanimité, de nombreux spécialistes de médecine nucléaire et de radioprotection estimant que l'abaissement des seuils ne repose pas sur des bases médicales sérieuses, tandis qu'inversement d'autres partent du principe que toute dose, aussi faible soit-elle, est dangereuse et mettent en cause l'indépendance des membres de la CIPR (radiobiologistes et experts en radioprotection), et de ceux de l'OMS, de l'UNSCEAR et de l'AIEA. La CIPR a publié en 2007 de nouvelles recommandations, qui reprennent largement celles de 1990, et rappellent que la radioprotection repose aujourd'hui sur trois principes :

1. Optimiser toute exposition pour qu'elle soit aussi basse que raisonnablement possible (principe ALARA)
2. Justifier toute exposition aux rayonnements ionisants (par exemple pour une radiographie)
3. Limiter les doses en dessous des seuils réglementaires

Cliquer sur l'image pour l'agrandir - Évolution au cours du temps des doses tolérées en radioprotection (échelle verticale logarithmique, 100 millirem= 1 mSv) © Alamos National Laboratory