effet_biologiques_des_rni

Les effets biologiques des
rayonnements non ionisants
Cours de Biophysique
1ère année de Pharmacie
Mme Pr N.BEN RAIS AOUAD
Directeur de la formation et de la
recherche de biophysique et de médecine
nucléaire
Faculté de médecine et de pharmacie Rabat
Chef de service de médecine nucléaire
Hôpital IBN SINA
Centre Hospitalier IBN SINA
Equipe des enseignants IBN SINA:
SINA
Mr Pr Assistant I. GHFIR
Mme Pr Assistant H. GUERROUJ
Mme Pr N.BEN RAIS AOUAD
Plan
I- Introduction
II - Classification des rayonnements non ionisants (RNI)
III - Effets biologiques des RNI à l’échelle moléculaire
IV- Les mécanismes d’action et effets des RNI sur l’organisme
V - Cas particulier : Interaction des ultrasons avec la matière
Biologique
VI Cas du LASER
VI- Conclusion
I- Introduction:
Un rayonnement non-ionisant (RNI) désigne un type
de rayonnement pour lequel l’énergie électromagnétique
transportée par chaque quantum est insuffisante pour
provoquer l'ionisation d'atomes ou de molécules.
Ces radiations peuvent cependant avoir suffisamment
d'énergie pour provoquer le passage d'un électron sur un
niveau d'énergie plus élevé (excitation).
Certains de ces rayonnements peuvent avoir des effets
biologiques.
II - Classification des rayonnements non
ionisants :
Les rayonnements non-ionisants comprennent :
Les champs électriques et magnétiques statiques (0 Hz) : champ
magnétique terrestre, …)
Les champs électriques et magnétiques alternatifs d’extrême basse
fréquence (≈ 50 Hz) : lignes à haute tension, appareils électriques, ….
Les radiofréquences : allant jusqu’à 300 GHz :
▪ Les ondes radio (émetteurs radio, radars, téléviseurs, téléphones mobiles ...).
▪ Les micro-ondes (fours à micro-ondes, …).
Les rayonnements optiques: (≈ quelques centaines de THz)
Rayonnement infrarouge (IR)
Lumière visible.
UV (rayonnement ultraviolet, soleil, solariums)
II - Classification des rayonnements non ionisants:
Tableau regroupant les principaux rayonnements non ionisants :
III - Effets biologiques à l’échelle
moléculaire :
■
Parmi les composants de la matière
vivante susceptibles d’être affectés par
les RNI, seuls les composés organiques
non saturés méritent d'être considérés.
Nous retiendrons ici l'action des RNI sur:
- Les protéines.
- Les acides nucléiques .
A- Action sur les protéines :
Il s’agit essentiellement d’une altération
des liaisons entre amino-acides au sein des
protéines.
Le pic principal se trouve aux alentours de
280nm.
L’aboutissement final de l’action des RNI
sur les protéines est leur dénaturation avec
en particulier la disparition de leur action
enzymatique.
B- Action sur les acides nucléiques:
À poids égal, les acides nucléiques absorbent 10 à 20 fois plus que
les protéines.
La molécule d'ADN peut alors être profondément remaniée par
une exposition aux RNI suite à :
- Une rupture des liaisons hydrogènes par hydratation de la cytosine
ou par dimérisation des thymines adjacentes.
- Une rupture de la chaîne entre un sucre et un groupe phosphorique.
- Une fixation d’une chaîne d'ADN à d'autres molécules d'ADN ou
même de protéines.
IV-Les mécanismes d’action et effets des
RNI sur l’organisme:
Les mécanismes d’action des RNI au niveau de
l’organisme différent selon la nature du rayonnement.
Il s’agit globalement :
De la création de courants induits* à l’intérieur du
corps humain pour les champs de basse fréquence.
D’effets thermiques (augmentation de la température)
pour les radiofréquences et les infrarouges.
D’une absorption superficielles pour les U.V dans:
- L’épiderme et le derme pouvant conduire à des érythèmes
voire des cancers cutanés (mélanome, carcinome).
- La cornée induisant l’apparition de brûlures.
* Le courant induit résulte de la variation d'un flux électromagnétique inducteur
au travers d'un circuit fermé.
Tableau regroupant les différents effets des RNI sur l’organisme
V – Cas particulier : Interaction des
ultrasons avec la matière biologique :
Les effets des ultrasons ne sont pas encore
complètement élucidés mais il est clair, cependant,
qu’ils ont des effets sur les tissus organiques:
-Augmentation de la température au niveau
du territoire soumis aux vibrations ultrasonores
(effet thermique).
- Vasodilatation.
- Modification de la perméabilité membranaire
VI – Cas du rayonnement LASER :
(1)
LASER:
C’est l’amplification de la lumière par émission stimulée de
radiation
acronyme : Light Amplification Stimulated by Emission Radiation
Propriétés fondamentales:
-Monochromate : une seule couleur
-Directivité: faisceau parallèle
-Puissance: Grande énergie par unité de surface
-Cohérence spatiale: faisceau rectiligne transportant l’énergie sur une longue
distance.
-Cohérence temporelle: Toutes les ondes ont la même longueur(une seule
couleur) et sont émises en même temps ( en phase)
VI – Cas du rayonnement LASER :
(2)
Utilisation médicale :
-Ophtalmologie: Chirurgie de la cornée, Réfraction, Prévention du décollement
de rétine, Rétinopathie diabétique ,Chirurgie des paupières et
des voies lacrymales….
-Cancérologie: Coagulation au bistouri Laser , Excision des mélanomes,Thérapie
photodynamique
- Neurologie : Coagulation très localisée, Stimulation très localisée
- Dermatologie : Esthétique, traitement des angiomes cutanés
- Biologie: Microirradiations pour études fonctionnelles d’organites cellulaires
-Chirurgie dentaire: Photoablation des caries, détartrage ….
VI – Cas du rayonnement LASER :
(3)
Les effets biologiques du Laser
Les effets biologiques du Laser dépendent de :
La longueur d’onde, la nature du tissu exposé, et du temps d’exposition
A- Pénétration tissulaire et longueur d’onde:
Laser à UV sont les moins pénétrants
Laser à IR sont de pénétration intermédiaire
Laser émettant dans le visible sont les plus pénétrants
B-Effet thermique: 3 types
-Hyperthermie localisée 42 à 45°C
-Coagulation par dénaturation des protéines : température 50 à 80°C
-Vaporisation :perte de substance à une température de 100°C et
pouvant entrainer une photoablation
VI – Cas du rayonnement LASER :
(4)
Les effets biologiques du Laser( suite)
C-Effet photochimique:
Après injection IV de l’hématoporphyrine qui se fixe sur les cellules
tumorales ;on éclaire ces cellules par Laser : thérapie photodynamique qui
entraine la libération de composés toxiques par les cellules tumorales qui
finissent par mourir.
Effet secondaire : photosensibilisation cutanée.
D- Effet électrique:
Au niveau des cellules nerveuses par désordre dans les échanges ioniques
trans membranaires
IV- Conclusion:
L’exposition aux rayonnements non ionisants concerne
toute la population ++.
Leur utilisation dans le champ médical comme dans la
vie de tous les jours pose généralement moins de
problèmes que les rayonnements ionisants ++.
Pour les radiofréquences et les ultraviolets, la gestion
des risques repose sur des mesures de prévention qui
visent à diminuer les expositions.
Pour les basses fréquences, aucune précaution particulière
ne s’impose.