RISQUE DES FAIBLES DOSES EN RADIODIAGNOSTIC mythes

De Tchernobyl à Fukushima
les effets de la radioactivité
4 février 2014
André Aurengo
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Administrateur d’EDF de 1999 à 2009
Président du comité d’éthique d'EDF de 2001 à 2009
Président du conseil médical d'EDF depuis 1994
Chef du service de médecine nucléaire GHPS
la découverte de la radioactivité
1896
Henri Becquerel découvre les rayons uraniques
1898
les Curie découvrent le polonium et le radium
les rayons uraniques sont une propriété des atomes
Marie Curie l’appelle radioactivité
1899
Ernest Rutherford découvre les émissions alpha et bêta
1903
Marie Curie, Pierre Curie et Henri Becquerel
Prix Nobel de physique
1934
décès de Marie Curie d’une leucémie radioinduite
premières applications médicales
1900 - 1901
Otto Walkhoff, Fritz Giesel et Pierre Curie
montrent l’action du radium sur la peau
1901
Henri-Alexandre Danlos et Pierre Curie
utilisent le radium pour le traitement du lupus
puis de cancers cutanés
l’accident de Tchernobyl
RBMK
« grand réacteur à eau bouillante »
des erreurs de conception
• pas d’enceinte de confinement
• barres de contrôle passives
• coefficient de vide > 0
• graphite combustible
• ni recombineur H2 ni filtre à sable ni piège à iode
une « expérience » invraisemblable
• explosion de la cuve par surpression
une contamination majeure très étendue
• projections à plusieurs km d’altitude
• incendie du graphite
• vents dominants vers le nord et l’ouest
Tchernobyl : 26 avril 1986
retombées
de Tchernobyl
l’accident de Fukushima
REB : réacteur à eau bouillante
enceinte
de confinement
génératrice
turbine
condenseur
10
réacteur
à
eau bouillante
Fukushima
Piscine
Réacteur
La centrale de Fukushima Daiichi
12
des erreurs de conception
• niveau de construction trop bas
• groupes électrogènes inondables
• sous-estimation des séismes et raz-de-marée
• ni recombineur H2 ni filtre à sable ni piège à iode
un catastrophe naturelle dramatique
• séisme : perte des alimentations extérieures
• raz-de-marée : perte alimentations de secours
• échauffement Zr libère de l’hydrogène H 2
• explosions H2 en dehors de la cuve
une contamination majeure plus localisée
• projections à faible altitude
• vents dominants vers le Pacifique
le séisme
du 11 mars
arrêt automatique
des réacteurs 1 à 3
perte du réseau électrique
Magnitude 8,9
14
le raz-de-marée du 11 mars
perte des moyens de secours
s de refroidissement : réacteurs & piscines
15
réacteur 3
16
Fukushima
vent NO les
15 et 16 mars
Fukushima : contamination marine 4 / 4 / 2011
rejets liquides
retombées atmosphériques
PBq
1015 Bq
Tchernobyl
Unscear
Fukushima
IRSN
gaz rares
(Xe133)
7000
2000
iode 131
1800
130 - 150
césium 137
85
6 - 12
becquerels, sieverts, dose… ?
unités
activité : désintégrations par seconde
• becquerel Bq : 1 désintégration / seconde
• curie Ci : 37 x 10 9 Bq (37 GBq)
dose absorbée :
• énergie absorbée / masse de matière
• gray Gy : 1 joule / kilogramme
dose efficace : indicateur du risque global
• Sommeorganes dose absorbée x WR x WT
• sievert Sv
facteur de pondération radiologique WR
RX, ß et g
1
 et noyaux lourds
20
facteur de pondération tissulaire WT
mœlle osseuse
0,12
thyroïde
0,04
corps entier
1,00
dose efficace
unité additive adaptée aux besoins de la radioprotection
# proportionnelle au risque aléatoire > 200 mSv
sans valeur probabiliste aux faibles doses
ne tient compte ni du débit de dose, ni de l ’âge
activités
10.000
800
50
15
100
Bq
Bq
Bq
Bq
Bq
: un homme de 83 kg (C 14 & K 40)
: un kilo de briques
: un litre de lait
: un litre d’eau de mer
: un mètre cube d’air (10 à 400 radon)
doses efficaces
10.000
700
5 - 30
5
2,5
1
mSv
mSv
mSv
mSv
mSv
mSv
: irradiation aiguë globale / mort rapide
: irradiation aiguë globale / signes cliniques
: scanner RX
: irradiation annuelle à Clermont-Ferrand
: irradiation annuelle à Paris ou à Tours
: irradiation annuelle moyenne médicale
irradiation
naturelle renforcée médicale retombées
corps humain
tellurique
r. cosmiques
9%
12 %
10 %
radon
37 %
médical
29 %
essais nucléaires
industrie
2,5 %
0,5 %
les risques déterministes
• précoces
• liquidateurs de Tchernobyl
• intervenants de Fukushima
risques déterministes
• précoces
• ne se produisent jamais si la dose < Dseuil min
• se produisent à coup sûr si la dose > Dseuil max
• gravité croît avec la dose
probabilité
Gy
irradiation aiguë globale
Syndrome Aigu des Rayonnements (SAR)
• prodromes
nausées, vomissements,
diarrhée, fatigue, malaises
• latence
• > 3 Sv
syndrome hématopoïétique (10 j)
lymphopénie, leucopénie,
thrombopénie, anémie
• > 10 Sv syndrome gastro-intestinal (5 j)
vomissements, diarrhée,
hémorragie digestive, mort
• > 20 Sv syndrome nerveux (2 j)
convulsion, coma, mort
irradiations aiguës locales
peau
• érythème # 5 Gy
• > 20 Gy épidermite exsudative
• > 30 Gy radionécrose
gonades
• stérilité définitive
• homme > 4 Gy
• femme > 3 Gy
cristallin
• opacités > 1 Gy
• cataracte > 5 Gy
embryon et fœtus
malformations non héréditaires
• seuil # 100 - 200 mGy
• risque maximal : 9° jour - 9° semaine
• malformations spontanées # 3 %
retard mental
• seuil 100 - 200 mGy
• 1 Gy : - 30 points de QI
cancer
• risque aléatoire
malformations héréditaires
• drosophile, souris
• jamais observées dans l’espèce humaine
effets déterministes : Tchernobyl
Rapport UNSCEAR 2011
liquidateurs de Tchernobyl
• 237 syndromes aigus des rayonnements (SAR)
• 134 hospitalisés, 28 décès en qq semaines
parmi les 237 SAR, en 2006
• 33 décès supplémentaires
• dont 11 décès par cancers
effets déterministes : Fukushima
MEXT, TEPCO, gouv japonais
intervenants de Fukushima
• effectifs # 8 000 - 10 000
• limite de dose établie à 250 mSv
• 111 doses > 100 mSv
• 9 doses > 200 mSv
contamination de la peau
ni SAR ni brûlure radiologique
contamination thyroïdienne (iodes)
• 6 doses > 250 mSv
• séisme, raz-de marée, conditions de travail
les risques aléatoires
•
•
•
•
tardifs
liquidateurs de Tchernobyl
intervenants de Fukushima
populations exposées
risques aléatoires (stochastiques)
• tardifs
• faibles ou fortes doses
• probabilité augmente avec la dose
• gravité indépendante de la dose
• cancérogenèse
• malformations congénitales héréditaires (?)
Source: Kato&Shimizu in: effects of A-bomb
Radiation on the Human Body
lésions de l’ADN
• ionisations
• radicaux libres très réactifs
H2O2 ou peroxydes RO2
cassure
simple brin
T
A
T
modification
de base
pontage ADN-protéine
dimérisation
X
A
cassure double brin
site abasique
C
coupure de chaîne
métabolisme oxydatif
• cassures simple brin
3 000 / j / cellule
• lésions de base
3000 / j / cellule
• cassures double brin
8 / j / cellule
rayonnement
ionisant
lésions
de l’ADN
signalisation
réparation
fidèle
pas de
réparation
réparation
fautive
mutations
intégrité
génomique
mort
mitotique
apoptose
cancer
radioinduit
la cellule n’est pas isolée et se défend
études épidémiologiques ou sur l’animal
• pas d’augmentation significative des cancers < 100 mSv
lésions initiales proportionnelles à la dose
• 1 mGy entraîne
 1 CSB / cellule
 1 CDB / 25 cellules
mécanismes de défense fortement non linéaires
• différents à faible et à forte dose
• proportionnellement plus efficaces à faible dose
• leur mise en œuvre dépend de la dose et du débit de dose
une défense au moindre coût
très faible dose (quelques mGy)
• les lésions complexes ne sont pas réparées
• mort mitotique
de quelques mGy à # 100 - 200 mGy
• mise en action de systèmes de réparation
• leur efficacité diminue avec la dose
• les lésions simples sont réparées
• les lésions complexes conduisent à l’apoptose
au delà de 100 - 200 mGy
• réparation impérative pour la fonction tissulaire
• lésions complexes réparées avec risque d’erreur
• la cancérogénicité augmente
• le risque de cancer est le prix de la réparation
évaluation du risque des faibles doses
excès de
risque relatif
effets avérés
• linéaire sans seuil
effets
hypothétiques
• quadratique
• hormésis
ERR
• réglementation
ERR
0
X
exposition
excès de risque relatif
0
100 mSv
élimination
réparation
exposition
prolifération
existence hormesis
P. Duport. Int J Low Rad. 2003
méta-analyse sur ensemble expériences publiées
# 60 000 souris
hormesis : 40 % des séries expérimentales
pour des doses # 200-250 mSv
Portess D. Cancer Res. 2007
Low-dose irradiation of nontransformed cells
stimulate the selective removal of precancerous
cells via intercellular induction of apoptosis
la règle de trois m’a tuer !
Lancet 2004
les radiographies seraient responsables chaque année
• de 700 cancers au Royaume Uni
• de 6000 cancers aux USA
• de 7600 cancers au Japon !
faible dose x effectif considérable x ERR forte dose = ?
TDM enfant
Etude rétrospective scanner de l’enfant.
Pearc MS et al. Lancet 2012
• dose cumulée 50 mGy : risque leucémie x 3
• dose cumulée 60 mGy : risque cancer du cerveau x 3
pièges épidémiologiques
• motif de l’examen
• estimation rétrospective de la dose
• biais d’anamnèse
• dosimétrie incertaine
• incertitude non prise en compte dans l’analyse
mutation BRCA1/2
Mammographie et risque de cancer du sein chez les
femmes porteuses d’une mutation BRCA 1/2. Etude
rétrospective
Pijpe A et al. BMJ 2012
• étude cas-témoins rétrospective
• risque de cancer du sein chez les femmes HR
• augmenté par l’exposition diagnostique aux RX
• dose > 17,4 mGy : RR = 3.84 [1.67 to 8.79]
pièges épidémiologiques
• motif de l’examen
• estimation rétrospective de la dose
• biais d’anamnèse
• dosimétrie incertaine
• incertitude non prise en compte dans l’analyse
• 1 mGy = 6 mois à La Paz ou 10 jours à Espirito Santo
mutation BRCA1/2
Cassures double brin de l’ADN dues aux mammographies
Colin C, Foray N et al. Int J Rad Biol 2011
• exposition cellules mammaires : 2, 4, 2+2 mGy
• CDB (haut risque) > CDB (faible risque)
• CDB (2+2 mGy) > CDB (4 mGy)
le vrai problème est le devenir des cellules lésées
Absence de réparation des CDB de l’ADN de
cellules humaines exposées à de très faibles doses
de RI
Rothkamm K & Lobrich M. PNAS 2003
• exposition cellules 1 mGy
• pas de division : persistance des DSB
• divisions induites : disparition des cellules DSB
mesures de protection en cas d’accident
Tchernobyl : mesures de protection
• pas de confinement
• évacuations tardives
• iode stable très tardif
• carence iodée # 70 µg/j
cancer thyroïdien radioinduit de l ’adulte
faible radiosensibilité
- taux de prolifération très faible
- faible capacité de régénération (nb de divisions)
- pas d’augmentation significative du risque de cancer
la pathologie thyroïdienne nodulaire et cancéreuse
- nodules
> 40 % des femmes > 40 ans
> 50 % des sujets > 60 ans
- cancer thyroïdien occulte : 6 à 28 % des adultes !
- incidence apparente liée au dépistage
cancer thyroïdien radioinduit de l ’enfant
relation dose-effet
- enfants d'age inférieur à 15 ans
- dépendante du débit de dose
- survenue montrée à partir de 100 mGy à la thyroïde
délai de survenue
- les plus précoces : 3 ans après l'irradiation
- pic d ’incidence : 15 à 25 ans après l'irradiation
- pas de limite connue pour les cas tardifs
sex-ratio
- prédominance féminine 3 : 1
histologie
- papillaires
- multifocaux (50 %)
effets aléatoires Tchernobyl
UNSCEAR 2011
• # 7000 cancers de la thyroïde (< 18 ans)
• doses moyennes à la thyroïde # 500 mGy
• 20 décès
• pas observé chez les adultes
• ni leucémies ni autres cancers en excès
• pas d’excès d’autres pathologies
cancers thyroïdiens
enfants de moins de 17 ans lors de l'accident
< 10 ans : 98 %
< 5 ans : 80 %
Fukushima : mesures de protection
confinement, évacuations
• mesures de confinement
• évacuation sur 3, 10 puis 20 km
• # 100 000 personnes
restrictions alimentaires
• épinards, kanina, lait, eau
distribution d’iode stable
• 1 500 000 comprimés disponibles le 15 mars
• prise ? quand ?
populations exposées
dose thyroïde enfant 1 an (IRSN)
• Fukushima < 10 mGy
• Tokyo < 1 mGy
mesures par les autorités japonaises
• 1200 enfants contrôlés
• doses engagées maximales 1 à 2 mGy
• étude en cours sur CTD enfants
régime iodé élevé
• algues, poissons
• jusqu’à 1200 µg d’iode / jour (# 50 en Ukraine)
intervenants
• contamination revue à la hausse (juillet 2011)
dose totale
externe + interne
nombre
d’intervenants
> 250 mSv
6
200 - 250 mSv
3
100 - 200 mSv
102
50 - 100 mSv
20 -50 mSv
10 - 20 mSv
< 10 mSv
321
909
1196
4265
• importance relative de la contamination interne ?
• incidence cancer radioinduit # 4 % par sievert
les risques « psycho-sociaux »
• à court et long terme
• liquidateurs, intervenants
• populations exposées
effets psycho-sociaux : Tchernobyl
• très lourds
• communication # nulle
• 115 000 évacués
• des milliers d’évacuations non justifiées
• sinistroses, addictions, chômage
• baisse de fécondité, IVG
• désorganisation du système de santé
effets psycho-sociaux : Fukushima
• contexte dramatique
• séisme & tsunami : 23 000 morts ou disparus
• zones dévastées, habitations détruites
• 100 000 évacués du fait de l’accident nucléaire
• désorganisation du système de santé
• 500 km2 à décontaminer (points chauds) ?
• communication très médiocre
• mise en place suivi épidémiologique
seuil d’évacuation CIPR
20 mSv / an
économies nationales 2008
Ukraine
Japon
population
46 M
128 M
PIB total
356 Md$
4 170 Md$
PIB par habitant
7 637 $
32 647 $
espérance vie
67,9 ans
82,6 ans
livres publiés / an
6 282
67 522
séisme & tsunami
accident nucléaire
297 Md$
70 - 245 Md$
conclusion
l’accident de Fukushima
conclusion Fukushima
une catastrophe
• naturelle
• industrielle et économique
• écologique
23 000 morts du séisme et du raz-de-marée
morts secondaires à la radioactivité ?
gestion de l’après-crise
• évacuations a bon escient
• surveillance intervenants - populations
• surveillance environnement - alimentation
• accompagnement psycho-social
• décontamination et réhabilitation des sols
retour d’expérience mondial
• séismes, raz-de-marée
• perte des circuits de refroidissement