Effets pathogènes des radiations : les leçons d’Hiroshima

Dossier "Radioactivité : quels risques aux faibles doses ?"

par Bertrand Jordan - SPS n°316, avril 2016

Nous avons déjà évoqué dans ces colonnes [1] le résultat des études très détaillées sur les survivants des explosions d’Hiroshima et Nagasaki (120 000 survivants suivis depuis plus de soixante ans) et sur leurs descendants (76 000 enfants nés entre 1946 et 1984 et suivis depuis leur naissance). Ces résultats, attestés par plus d’une centaine de publications scientifiques, ne correspondent pas à ce que l’on imagine des suites de ces bombardements : en général, et même dans les milieux scientifiques, on pense que les survivants ont subi un taux catastrophique de cancers, et que leurs enfants ont souffert de multiples anomalies génétiques. La parution récente de récapitulatifs de ces études offre l’occasion de faire une nouvelle fois le point. Soulignons qu’il s’agit du seul cas où l’on dispose à la fois d’informations précises sur la dose d’irradiation reçue par chaque personne (en fonction de sa distance par rapport au point de l’explosion, les constructions généralement en bois n’ayant pas fourni de protection significative) et où des études détaillées ont été menées sur le long terme et sur des populations importantes, grâce à une fondation Japon/USA, la Radiation Effects Research Foundation (RERF) [2], qui continue à ce jour ses travaux avec un effectif d’environ 200 personnes dans ses laboratoires d’Hiroshima et de Nagasaki. La situation à cet égard est très différente de celle de la catastrophe de Tchernobyl (irradiation et contamination, forte incertitude sur les doses reçues, suivi aléatoire) et même de celle de Fukushima où les doses reçues (à part pour les travailleurs intervenant dans la centrale) ont été très faibles et vraisemblablement sans effet biologique [3].

Exposition à Hiroshima et Nagasaki

Dans ces deux villes, et bien que la nature des bombes ait été différente (uranium à Hiroshima, plutonium à Nagasaki), l’effet essentiel (outre le flash thermique et le souffle, qui ont tué 100 000 personnes dans chaque ville) a été une forte irradiation par des rayons gamma, dont l’intensité dépend directement de la distance au « point zéro » de l’explosion. Les retombées radioactives ont été limitées en raison de la relativement faible puissance des bombes, de leur explosion en altitude, de forts vents et d’un typhon survenu peu après. Il a donc été possible de calculer l’irradiation « corps entier » subie par chaque survivant en fonction de sa position au moment de l’explosion et des facteurs de protection éventuels comme la présence d’une paroi en dur (Figure 1). Pour fixer les idées, les personnes situées à 1 km de l’explosion ont reçu une dose de 1 gray (Gy) environ, ce qui est très élevé : on considère que la dose LD50 (celle qui entraîne la mort pour la moitié des personnes exposées) va de 2 à 5 Gy selon l’assistance médicale disponible. L’irradiation est exprimée ici en Gy, unité physique qui correspond au dépôt d’une énergie de 1 joule par kg de masse irradiée. Pour les faibles irradiations, on utilise en général le sievert (Sv), et le plus souvent le millisievert (mSv) ou même le microsievert (µSv), qui tient compte de la nature de l’organe irradié et de l’efficacité biologique de la radiation (voir l’encadré « Les unités de mesure  »). En pratique et pour le type d’irradiation subi dans ces deux villes japonaises, ces deux unités sont à peu près équivalentes, 1 Gy correspond donc à 1 Sv ou 1000 mSv (voir le rapport de la RERF [2]).

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Figure 1. Expositions subies à Hiroshima. Chaque point correspond à une personne survivante ; la couleur rouge indique une exposition de 1 Gy, la bleue une valeur comprise entre 5 et 100 mGy. Les deux cercles blancs sont positionnés à 2 et 3 km du point de l’explosion (extrait du rapport 2014 de la Radiation Effects Research Foundation [2])

Les survivants : augmentation significative, mais relativement modérée, de la plupart des cancers, avec perte limitée d’espérance de vie

Les survivants des deux villes ont maintenant été suivis sur plus de soixante ans et, en 2003 (date butoir du dernier rapport du RERF), 58 % étaient décédés. L’analyse montre qu’ils ont subi une augmentation significative du nombre de cancers, corrélée de manière linéaire à l’irradiation subie (ce qui confirme qu’elle est bien due à cette irradiation). Pour une exposition de 1 gray, valeur élevée puisqu’elle correspond à peu près à mille fois la dose de 1 mSv par an admise en France pour le public, le risque de cancer augmente de 42 % pour une personne âgée de soixante-dix ans et ayant été irradiée à l’âge de trente ans [5]. Ces cancers peuvent apparaître tout au long de la vie, même des dizaines d’années après l’exposition. Les leucémies (qui restent rares) augmentent par contre fortement dans les années qui suivent l’irradiation puis reviennent à la normale. Au total, on a donc bien une nette augmentation du risque de cancer, qui reste néanmoins modérée pour la majorité de la population et n’atteint 42 % que pour les plus fortement irradiés, ceux qui sont proches de la dose létale. Cela se voit fort bien sur les courbes d’espérance de vie mesurée sur cette population (Figure 2) : même pour des irradiations dépassant 1 Gy, la courbe se différencie assez peu de la courbe témoin [4]. Les calculs effectués à partir de ces données indiquent que la perte d’espérance de vie pour une irradiation de 1 Gy est de l’ordre de 1 à 2 %, soit un peu plus d’une année. On voit donc un impact mesurable de l’irradiation sur l’espérance de vie, mais celui-ci reste assez faible même pour les expositions importantes. Au total, l’image très répandue d’un état de santé catastrophique pour les survivants de ces deux bombes A, avec une épidémie de cancers et une mortalité précoce dramatique, s’avère fausse : les effets sont notables et mesurables pour les valeurs élevées de l’irradiation, mais relativement modérés. Ce sont d’ailleurs pour l’essentiel ces résultats qui ont amené les autorités à fixer une valeur maximale de 1 mSv par an pour l’irradiation du public et de 20 mSv par an pour le personnel professionnellement exposé.

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Figure 2. Probabilité de survie (Survival probability) en fonction de l’âge pour les survivants plus ou moins irradiés. On voit que les courbes diffèrent assez peu, même pour les valeurs élevées d’irradiation. (Données de Cologne et Preston, 2000 [4])

Et la descendance des survivants ?

Le danger le plus fréquemment évoqué de l’exposition aux radiations est celui d’une descendance anormale en raison des mutations induites par cette exposition via l’irradiation des cellules germinales de leurs parents, et les campagnes antinucléaires associent souvent centrales nucléaires et enfants malformés. D’ailleurs, au Japon, un des motifs de la discrimination qui a régné envers les Hibakucha (les survivants d’Hiroshima et Nagasaki) était la croyance que leurs enfants seraient nécessairement anormaux.

Il est donc particulièrement intéressant que les études épidémiologiques aient porté sur un grand nombre d’enfants (plus de 76 000) nés après 1946 et dont les parents avaient été exposés à différentes doses d’irradiation lors de l’explosion des bombes. Dès le début de ces études, il apparaissait que d’éventuelles anomalies seraient difficiles à déceler : pas d’augmentation décelable du nombre de naissances anormales pour des parents tous deux fortement irradiés, pas de modification de l’instabilité de régions de l’ADN appelées « microsatellites », particulièrement instables et donc très sensibles à d’éventuels effets génétiques. Il serait sans doute possible aujourd’hui de procéder au séquençage systématique de l’ADN des parents et des enfants, afin de mesurer directement le taux de mutations, mais cela n’a pas encore été réalisé.

Par contre, une étude épidémiologique très complète qui analyse la mortalité au sein de cette cohorte vient d’être publiée [6]. Un peu plus de 6 000 membres de ce groupe (qui inclut les enfants nés entre 1946 et 1984 de parents irradiés à différents degrés) sont aujourd’hui décédés, dont un peu plus d’un millier en raison d’un cancer, quatre mille en raison d’autres maladies, et un millier du fait de causes accidentelles, comme les accidents de voiture (ces derniers sont exclus de l’analyse afin de se limiter à la mortalité liée aux maladies). L’étude consiste alors à relever le nombre de décès en fonction du niveau d’irradiation du père et de la mère, afin d’examiner si la mortalité est plus importante pour les enfants issus de parents fortement irradiés. Toutes les analyses aboutissent à la même conclusion : aucun effet de l’irradiation des parents n’est décelable. Autrement dit, les enfants de parents fortement irradiés n’ont ni plus ni moins de problèmes de santé (cancer et autres) que les témoins. Soulignons que, là encore, il s’agit d’une étude à grande échelle, pour laquelle la dose reçue par les parents est assez bien connue, et dont la durée de suivi dépasse 60 ans pour certains des membres de la cohorte : il s’agit donc de résultats particulièrement solides. Il est par contre trop tôt pour établir l’espérance de vie des membres de ce groupe, puisque plus de 90 % d’entre eux étaient encore vivants à la fin de la période considérée (2009). L’étude des petits-enfants pour déceler d’éventuels effets non génétiques ne semble pas avoir été engagée.

Bien entendu, ces résultats ne signifient pas que l’irradiation des parents n’a aucun effet génétique, cela montre simplement que cet effet est si faible qu’il est indétectable, même dans des études de grande ampleur. Au vu de ces résultats portant sur les descendants de parents fortement irradiés, la crainte d’engendrer un enfant anormal parce que l’on vit à proximité d’une centrale nucléaire est de l’ordre du fantasme (en tout cas tant que cette centrale fonctionne normalement).

Un incroyable décalage

Comme mentionné au début, ces résultats très nets, appuyés sur des études de grande ampleur et attestés par plus de cent publications, sont largement ignorés par le grand public et même souvent jusque dans les milieux scientifiques – j’ai pu le constater en interrogeant mes collègues biologistes ou généticiens.

Cette discordance criante montre à quel point la surestimation des dangers nouveaux par rapport à ceux qui nous sont familiers (les milliers de morts liées à l’extraction et l’emploi du charbon), les anxiétés qui traversent nos sociétés (notamment les quarante années où nous avons vécu sous la menace d’une guerre nucléaire entre deux blocs surarmés), voire la désinformation parfois organisée à dessein, peuvent conduire à une absence de discernement des dangers réels, et une perte de repère sur la hiérarchisation des risques auxquels nous sommes exposés.

Références

[1] Jordan B. « Les leçons inattendues d’Hiroshima ». SPS n°308, avril 2014.
[2] Radiation Effects Research Foundation : a brief description. Téléchargeable à : http://www.rerf.jp/shared/briefdescript/briefdescript_e.pdf
[3] Tsubokura M, Gilmour S, Takahashi K, Oikawa T, Kanazawa Y. Internal radiation exposure after the Fukushima nuclear power plant disaster. JAMA. 2012 ; 308 : 669-70.
[4] Cologne JB, Preston DL. Longevity of atomic-bomb survivors. Lancet. 2000 ; 356 : 303-7.
[5] Ozasa K, Shimizu Y, Suyama A, Kasagi F, Soda M, Grant EJ, Sakata R, Sugiyama H, Kodama K. Studies of the mortality of atomic bomb survivors, Report 14, 1950-2003 : an overview of cancer and noncancer diseases. Radiat Res. 2012 ; 177 : 229-43.
[6] Grant EJ, Furukawa K, Sakata R, Sugiyama H, Sadakane A, Takahashi I, Utada M, Shimizu Y, Ozasa K. Risk of death among children of atomic bomb survivors after 62 years of follow-up : a cohort study. Lancet Oncol. 2015 ; 16 : 1316-23.

Les unités de mesure

Le becquerel : la mesure de la radioactivité

La radioactivité, qu’elle soit naturelle ou artificielle, se mesure en nombre de désintégrations par seconde. Un becquerel (Bq) correspond à une désintégration par seconde. Ce phénomène, découvert par le physicien français Henri Becquerel en 1896 sur l’uranium et confirmé par Marie Curie sur le radium, voit un noyau atomique se désintégrer et se transformer en plusieurs autres noyaux. La masse perdue est émise sous forme de rayonnements (appelés selon les cas, rayons alpha, bêta ou gamma). Le becquerel ne fait que mesurer la radioactivité. Ses effets sur la santé dépendent des quantités reçues (voir la définition du gray, ci-dessous) et du type de rayons émis et des tissus touchés (voir la définition du sievert ci-dessous). La radioactivité naturelle de l’eau douce est de l’ordre de 0,1 Bq par litre, celle du corps humain de l’ordre de 120 ou 130 Bq par kilogramme, celles des roches granitiques de l’ordre de 1000 Bq par kilogramme.

Le gray : la mesure de la dose absorbée

Lorsqu’ils rencontrent de la matière, les rayonnements ionisants entrent en collision avec les atomes qui la constituent. Au cours de ces interactions, ils déposent une partie ou la totalité de leur énergie. La dose absorbée (exprimée en gray – Gy) est définie par le rapport de cette énergie déposée sur la masse de matière. Un gray correspond à une énergie déposée de 1 joule dans 1 kilogramme de matière.

Le sievert : l’évaluation du risque biologique

Afin d’exprimer dans une même unité le risque de survenue des effets stochastiques (effets qui apparaissent de façon aléatoire, la cause n’entraînant pas toujours l’effet, auxquels on attache une probabilité de survenue) associés à l’ensemble des situations d’exposition possibles, les physiciens ont développé un indicateur appelé « dose efficace », dont l’unité de mesure est le sievert (Sv), du nom du physicien suédois qui fut l’un des pionniers de la protection contre les rayonnements ionisants. La dose efficace est calculée à partir de la dose (exprimée en Gy) absorbée par les différents tissus et organes exposés, en appliquant des facteurs de pondération qui tiennent compte du type de rayonnement (alpha, bêta, gamma, X, neutrons) et de la sensibilité spécifique des différents organes ou tissus. Par définition, la dose efficace, exprimée en Sv, ne peut être utilisée que pour évaluer le risque d’apparition d’effets stochastiques chez l’homme, et ne peut être employée ni pour les effets aigus ni pour les effets sur la faune et la flore.

Voir également la fiche très didactique du portail du Réseau national de mesures de la radioactivité de l’environnement développé sous l’égide de l’Autorité de sûreté nucléaire (d’où est extraite l’iconographie ci-dessus). www.mesure-radioactivite.fr/public/spip.php ?rubrique62

Sources

www.sievert-system.org

www.irsn.fr/FR/Larecherche/publications-documentation/collection-ouvrages-IRSN/Documents/CIPR_103.pdf

Mis en ligne le 27 mai 2016
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