Les leçons inattendues d’Hiroshima

par Bertrand Jordan - SPS n° 308, avril 2014

Cet article est une adaptation d’un texte paru dans Médecine/Sciences, février 2014, www.medecinesciences.org. Avec les aimables autorisations de l’auteur et de l’éditeur.

Quel rapport entre Hiroshima et la génomique ? La relation est plus étroite qu’on ne l’imagine a priori, car en fait, l’étude des survivants des deux villes martyres a été une des motivations du programme « Génome humain » à ses tout débuts, alors que ce dernier se préparait au sein du Department of Energy (DOE) nord-américain, l’équivalent de notre CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique). Comme le raconte Robert Cook-Deegan dans son livre sur la genèse du projet [1], le DOE suivait de près les travaux menés sur les survivants de ces deux explosions atomiques et sur leur descendance. Ces études, portant sur plus de deux cent mille personnes, avaient montré une augmentation notable des cancers (notamment des leucémies) chez les survivants mais, contrairement à ce qui était attendu, aucun effet sur leur descendance, que ce soit au niveau de malformations visibles ou d’altération de l’ADN.

Charles DeLisi, responsable de l’Office of Health and Environmental Research au sein du DOE, pensait que les mutations attendues ne pourraient être détectées que par une analyse globale et détaillée de l’ADN. Cela le motiva pour proposer, dès 1985, une initiative sur le génome humain et obtenir les premiers financements pour la mettre en place. Cette initiative, par ailleurs, cadrait bien avec les possibilités techniques et organisationnelles du DOE, organisme assez bureaucratique mais doté, dans la foulée du projet Manhattan (le projet qui conduisit à la mise au point des bombes atomiques qui seront larguées sur Hiroshima et Nagasaki), de moyens techniques et financiers considérables. On sait ce qu’il advint de ce projet « Génome humain » qui devait réellement débuter quelques années plus tard et qui, malgré le scepticisme ambiant et des débuts difficiles, aboutit à réellement révolutionner la biologie (en établissant en 2003 le séquençage complet de l’ADN du génome humain).

Mais l’objet de cette chronique est de rappeler les résultats obtenus en plus de soixante années d’étude des hibakusha (les survivants) et de leur descendance – résultats surprenants que semblent ignorer bien des intervenants dans les débats actuels sur l’énergie nucléaire.

Le cadre des études

Après l’explosion des deux bombes qui tuèrent au total plus de 200 000 personnes, des études épidémiologiques furent lancées dès 1947 par l’ABCC1, puis poursuivies, à partir de 1975, par la RERF2, fondation américano-japonaise. Une cohorte de plus de 120 000 personnes exposées (ainsi que des individus témoins non irradiés) a été suivie sur toute la période, de même que 70 000 descendants. Les résultats ont fait l’objet de nombreuses publications dans des revues spécialisées (la grande majorité des auteurs étant Japonais) et de quelques articles dans des revues à plus fort facteur d’impact.

Les mesures d’irradiation

Avant d’aller plus loin, il est nécessaire de préciser la manière dont est quantifiée l’irradiation reçue par ces personnes et ce que sont les unités utilisées (voir encadré).

La limite admise en France pour l’exposition annuelle du public due à la radioactivité artificielle est de 1 millisievert (mSv)3 qui correspond à peu près à 1 milli-gray (mGy), la valeur exacte dépendant des facteurs énumérés dans l’encadré. Selon les calculs – forcément approximatifs, mais affinés au cours des années – les hibakusha ont reçu une exposition approximativement homogène de 0,1 à 2 ou 3 Gy, en fonction de leur localisation au moment de l’explosion et la présence ou non d’éléments protecteurs. Il s’agit donc d’irradiations très importantes, de l’ordre de mille fois ce qui est admis comme limite chez nous, et, qui plus est, délivrées quasi-instantanément, ce qui renforce considérablement leurs effets biologiques.

Les effets sur les survivants

Deux à trois ans après les bombardements, on a noté une nette augmentation des leucémies chez les hibakusha  ; l’apparition de cancers « solides » en excès a été plus tardive, au delà de dix ans. Au fil du temps et des études épidémiologiques conduites sur les 120 000 personnes de la cohorte, les effets sur différentes pathologies ont pu être quantifiés. Dans la suite, ils sont rapportés pour une dose absorbée de 1 gray (la plupart des effets d’induction de cancer variant linéairement avec la dose à partir d’environ 100 à 200 mGy).

Quantifier l’irradiation

Le becquerel (Bq)

La radioactivité d’un échantillon se caractérise par le nombre de désintégrations de noyaux radioactifs par seconde qui s’y produisent. L’unité de mesure de la radioactivité est le becquerel (Bq). Un becquerel correspond à une désintégration par seconde. Cette mesure rend compte du nombre de désintégrations, mais pas de leur énergie, ni de leur effet sur l’homme.

Le gray (Gy)

L’unité de mesure de la dose absorbée est le gray (Gy) qui correspond à l’énergie cédée par unité de masse. Cette unité permet donc de mesurer la quantité de rayonnements absorbés par un organisme ou un objet exposé aux rayonnements.

Le gray a remplacé le rad en 1986 : 1 gray = 100 rads = 1 joule par kilo de matière irradiée.

Le sievert (Sv)

Les effets dus à la radioactivité sur les organismes vivants, ou sur la matière inerte, ne sont pas directement liés au becquerel pour plusieurs raisons : la désintégration d’un atome de césium ou d’iode ne libère pas la même énergie ; les rayonnements émis sont de natures très différentes ; tous n’atteignent pas obligatoirement l’organisme de la même manière. De plus, suivant les parties de l’organisme touchées par les rayonnements, les effets sont différents. Pour en tenir compte, la dose absorbée est multipliée par un facteur qui permet d’aboutir à la dose équivalente, exprimée en sievert (Sv). Certains tissus et organes sont donc plus sensibles au rayonnement que d’autres. Pour en tenir compte, la dose équivalente a été pondérée par un facteur de risque spécifique pour chaque tissu ou organe de manière à obtenir la dose effective (ou dose efficace). Ce système présente l’avantage de pouvoir placer tous les types d’exposition humaine au rayonnement ionisant sur une même échelle des risques. La valeur de la dose effective étant généralement très petite, elle est le plus souvent exprimée en millisievert (mSv).

Source : http://www.mesure-radioactivite.fr/..., portail d’information développé par l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) et l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN).

Une revue récente fait le point sur les données après plus de 50 ans de suivi [2]. La mortalité globale (toutes causes confondues) augmente de 22 % par rapport à la population témoin (Japonais de ces villes, non irradiés car absents au moment de l’explosion), la mortalité par cancer (tous types sauf leucémies) augmente de 42 % et celle due aux leucémies de 310 %. Une irradiation de 1 gray a donc bien eu des conséquences négatives importantes sur cette population, qui paye un lourd tribut au fil des années.

Notons néanmoins que, même pour les leucémies, le taux mesuré correspond à environ dix cas par an et pour 10 000 personnes – en d’autres termes, la très grande majorité des survivants irradiés n’a pas développé cette maladie.

Et la descendance ?

Il s’agit là bien sûr du point le plus important, et pour lequel les résultats constituent une surprise. Compte tenu des connaissances de l’époque, on s’attendait généralement à observer des effets notables chez les descendants des irradiés. Les hibakusha ont d’ailleurs subi une sévère discrimination au sein de la société japonaise, et il leur était fort difficile de se marier en raison de la crainte que leur descendance soit affectée. Beaucoup de scientifiques étaient du même avis, notamment Hermann Muller, prix Nobel de médecine en 1946 pour la découverte de l’effet mutagène des rayons X, ou Alfred Sturtevant, constructeur de la première carte génétique chez la Drosophile – tous deux pratiquants assidus de la mutagenèse sur des organismes modèles.

Mais il devait s’avérer impossible de mettre en évidence de tels effets sur les survivants d’Hiroshima ou Nagasaki. La fréquence des malformations néonatales visibles, de l’ordre de 1 %, n’est pas significativement plus élevée chez les enfants issus de parents tous deux fortement irradiés que chez les témoins [3] ; l’incidence des cancers chez ces descendants ne dépend pas de la dose d’irradiation reçue par les parents [4] ; et une analyse de régions minisatellites hypervariables4 chez eux ne montre pas un taux de mutation augmenté [5]. Enfin, une étude longitudinale (suivi d’une population dans le temps, à partir d’un événement donné) sur près de 12 000 descendants de survivants [6] ne montre pas d’augmentation pour l’incidence de dix-huit affections multifactorielles5. Il est important de noter que de tels effets ne peuvent résulter que d’anomalies radio-induites touchant les cellules reproductrices, ovules ou spermatozoïdes, éventualité beaucoup moins fréquente que des lésions d’autres cellules de l’organisme en cas d’irradiation homogène de tout le corps.

Toutes ces données convergent pour indiquer que les effets génétiques chez l’homme, pour une irradiation importante de 1 Gy, sont très faibles6 [7,8,9] ou inexistants. Une évaluation récente [10] donne comme limite supérieure une mutation par génome dans les séquences codantes pour une irradiation de 1 Gy.

Ce résultat est étonnant compte tenu de la radiosensibilité mesurée sur des souris lors de multiples expériences et qui, extrapolée à l’homme, prévoyait une augmentation significative des anomalies génétiques. Les scientifiques travaillant sur cette question en concluent que l’homme est nettement moins radiosensible que la souris [7,8,10], ce qui n’est finalement pas étonnant, compte tenu de la différence de longévité entre nos deux espèces, laquelle implique notamment une meilleure efficacité des mécanismes de réparation de l’ADN chez nous.

Un projet utile ?

Il n’y a pas, à notre connaissance, d’article récent exploitant les nouvelles possibilités de séquençage rapide pour quantifier le nombre de mutations nouvellement apparues chez les enfants des hibakusha. Pourtant, de telles études sont possibles aujourd’hui [11] et elles seraient sans doute suffisamment sensibles pour détecter, si elle existe, une (faible) augmentation du taux de mutations – réalisant ainsi l’objectif de Charles DeLisi en 1985 ! Les travaux en cours sont centrés sur la détection de délétions grâce à des puces à ADN (CGH-array), et il existe un projet de séquençage à grande échelle dont les résultats seraient fort intéressants7.

Il me semble en tout cas utile de rappeler ces données tout à fait contraires à l’image médiatique des radiations, qui associe souvent centrales nucléaires et « mutants » à deux têtes. Il ne s’agit pas, bien sûr, d’affirmer que la radioactivité est inoffensive et qu’il est inutile de s’en protéger – mais le voisinage d’une centrale nucléaire8 est probablement moins dangereux pour la santé que la fréquentation de nos villes polluées par la circulation automobile...

Références

[1] Robert Cook-Deegan. The Gene Wars. Science, Politics and the Human Genome. W. W. Norton & C°, New York, 1994
[2] Sakata R Grant RJ Ozasa K. "Long-term follow-up of atomic bomb survivors". Maturitas 2012 ; 72 : 99-103
[3] Otake M, Schull WJ, Neel JV. "Congenital malformations, stillbirths, and early mortality among the children of atomic bomb survivors : a reanalysis". Radiat Res. 1990 ; 122 : 1-11.
[4] Izumi S, Koyama K, Soda M, Suyama A. "Cancer incidence in children and young adults did not increase relative to parental exposure to atomic bombs". Br J Cancer. 2003 ; 89 : 1709-13.
[5] Kodaira M, Izumi S, Takahashi N, Nakamura N. "No evidence of radiation effect on mutation rates at hypervariable minisatellite loci in the germ cells of atomic bomb survivors". Radiat Res. 2004 ; 162 : 350-6.
[6] Tatsukawa Y, Cologne JB, Hsu WL, Yamada M, et al. "Radiation risk of individual multifactorial diseases in offspring of the atomic-bomb survivors : a clinical health study". J Radiol Prot. 2013 ; 33 : 281-93.
[7] Schull WJ, Otake M, Neel JV. "Genetic effects of the atomic bombs : a reappraisal". Science. 1981 ; 213 : 1220-7.
[8] Neel JV, Schull WJ, Awa AA, Satoh C, Kato H, Otake M, Yoshimoto Y. "The children of parents exposed to atomic bombs : estimates of the genetic doubling dose of radiation for humans". Am J Hum Genet. 1990 ; 46 : 1053-72.
[9] Nakamura N. "Genetic effects of radiation in atomic-bomb survivors and their children : past, present and future". J Radiat Res. 2006 ; 47 Suppl B : B67-73.
[10] Nakamura N, Suyama A, Noda A, Kodama Y. "Radiation effects on human heredity". Annu Rev Genet. 2013 ; 47 : 33-50.
[11] Michaelson JJ, Shi Y, Gujral M, Zheng H, Malhotra D et al. "Genome sequencing in autism identifies hot spots for de novo germline mutation". Cell. 2012 ; 151 : 1431-42.

1 Atomic Bomb Casualty Commission, créée par la National Academy of Sciences (USA).

2 Radiation Effects Research Foundation.

3 L’exposition naturelle (roches granitiques, rayons cosmiques) est de 2 à 3 mSv en France.

4 Zones connues pour être particulièrement variables dans notre ADN et qui devraient logiquement être les premières à montrer un effet mutagène des radiations.

5 L’âge moyen de ces descendants étant de 48 ans, ces résultats sont provisoires.

6 À part pour les fœtus irradiés in utero qui, eux, présentent une mortalité et un taux d’anomalies élevés.

7 Nori Nakamura, communication personnelle (décembre 2013).

8 Induisant une exposition inférieure à 0,002 mSv par an, à comparer à la radioactivité naturelle en France estimée à 2,4 mSv (cf. http://www.laradioactivite.com).

Mis en ligne le 17 septembre 2014
3459 visites

Explorer par thème


Valid HTML 4.01 Transitional CSS Valide !