QCM : Radioactivité et effets biologiques — 30 questions

Explication

Un rayonnement électromagnétique transporte spontanément de l’énergie dans l’espace sous forme de photons sans masse au repos. Un faisceau de particules matérielles, en revanche, est constitué d’objets possédant une masse au repos.

Explication

L’énergie du photon est proportionnelle à sa fréquence selon la relation $E=h\nu$, où $h$ est la constante de Planck. La relation $E=mc^2$ concerne l’équivalence masse-énergie et ne donne pas ici l’énergie d’un photon en fonction de sa fréquence.

Explication

Un rayonnement est ionisant si l’énergie transférée dépasse l’énergie de liaison minimale et permet l’arrachement d’un électron. Un déplacement vers une couche moins liée correspond à une excitation, qui ne libère pas l’électron.

Explication

L’excitation transfère une énergie inférieure à l’énergie de liaison et place l’électron dans une couche moins liée. L’ionisation transfère une énergie supérieure au seuil et expulse l’électron de l’atome.

Explication

Lors d’une collision électron-électron, l’électron incident cède une partie de son énergie cinétique à l’électron cible, ce qui peut produire une excitation ou une ionisation. Une déviation du noyau et l’émission de rayons X caractérisent plutôt le rayonnement de freinage.

Explication

Le rayonnement de freinage est produit lorsqu’un électron est dévié par le noyau et convertit une partie de son énergie en photons X. Le transfert direct d’énergie à un électron lié décrit plutôt une interaction électron-électron pouvant entraîner une ionisation.

Explication

Le transfert linéique d’énergie mesure l’énergie moyenne cédée à la matière par les électrons pour chaque unité de longueur parcourue, en keV·cm⁻¹ ou MeV·cm⁻¹. La dose absorbée rapporte une énergie à une masse, tandis que la densité linéique d’ionisation compte les paires d’ions créées par longueur.

Explication

Le parcours tient compte de toute la trajectoire réelle, y compris ses éventuelles sinuosités. La portée ne retient que la profondeur maximale atteinte par le faisceau, et non la longueur totale de son chemin.

Explication

Lors de l’annihilation, le positon et l’électron disparaissent et donnent deux photons gamma de même énergie émis en directions opposées. Cette réaction ne produit donc pas deux électrons ni un photon unique.

Explication

Les particules alpha déposent leur dose maximale en fin de parcours, phénomène appelé pic de Bragg. Leur dépôt d’énergie n’est donc pas maximal au début de la trajectoire ni après leur sortie du milieu.

Explication

Le photon incident transfère toute son énergie à l’électron, dont l’énergie cinétique correspond à l’énergie incidente diminuée de l’énergie de liaison. La relation faisant intervenir un photon diffusé décrit plutôt une interaction de type Compton.

Explication

Dans l’effet Compton, une partie de l’énergie revient à l’électron expulsé et le reste au photon diffusé. Le transfert intégral à l’électron correspond à l’effet photoélectrique.

Explication

La production de paires implique la disparition du photon et la création d’un électron ainsi que d’un positon au voisinage d’un noyau lorsque l’énergie dépasse 1,022 MeV. Le transfert complet à un électron correspond à l’effet photoélectrique.

Explication

Dans l’eau, l’effet Compton prédomine entre 50 keV et 20 MeV. L’effet photoélectrique domine aux énergies inférieures, tandis que la production de paires devient prédominante au-dessus de 20 MeV.

Explication

L’atténuation photonique suit une décroissance exponentielle décrite par $N(x)=N_0e^{-\mu x}$, avec $\mu$ exprimé en cm⁻¹. Une croissance exponentielle ou une soustraction linéaire ne représente pas cette loi d’atténuation.

Explication

La couche de demi-atténuation est l’épaisseur nécessaire pour diminuer de 50 % l’intensité ou le rayonnement initial. Le coefficient d’atténuation linéique caractérise plutôt la probabilité d’interaction par unité de longueur.

Explication

Un neutron est absorbé lorsqu’il disparaît après son interaction avec le noyau, alors qu’il est diffusé lorsque son énergie diminue sans disparaître. La diffusion ne correspond donc pas à une disparition du neutron.

Explication

La dose absorbée est l’énergie cédée par unité de masse, et $1\,Gy=1\,J.kg^{-1}=100\,rad$. Le sievert concerne la dose équivalente, qui tient compte du type de rayonnement, et non la définition directe du gray.

Explication

La radiolyse de l’eau génère notamment le radical HO· oxydant, le radical H· réducteur et l’électron solvaté réducteur, qui peuvent réagir avec les solutés. L’ionisation ou l’excitation directe concerne plutôt les molécules touchées directement par le rayonnement.

Explication

Un radical libre comporte un électron célibataire, ce qui explique sa forte réactivité chimique. Une molécule stable se caractérise plutôt par des électrons appariés, et non par un électron non couplé.

Explication

Les rayonnements ionisants peuvent provoquer des ruptures simple ou double brin, des ponts entre chaînes ainsi que la destruction ou la modification des bases. Les autres propositions décrivent des transformations qui ne correspondent pas aux lésions moléculaires de l’ADN mentionnées.

Explication

La nécrose entraîne l’éclatement cellulaire et une réaction inflammatoire, alors que l’apoptose fragmente la cellule en éléments qui agressent peu le milieu. La fragmentation non inflammatoire correspond donc à l’apoptose, et non à la nécrose.

Explication

La radiosensibilité est plus élevée chez les cellules jeunes, peu différenciées et à forte activité mitotique. Les cellules très différenciées et peu prolifératives sont généralement moins radiosensibles.

Explication

L’efficacité biologique relative est le rapport des doses de deux rayonnements nécessaires pour obtenir un effet biologique identique dans des conditions définies. Une valeur réglementaire associée à la nature du rayonnement relève plutôt du facteur de pondération radiologique.

Explication

Les rayons X ont un facteur de pondération de 1, les particules alpha de 20 et les protons de 5. Les électrons et les rayons gamma ont également une valeur de 1, tandis que celle des neutrons varie selon leur énergie.

Explication

La dose équivalente combine la dose absorbée avec la pondération liée au type de rayonnement et s’exprime en sievert. La dose efficace ajoute en plus une pondération selon la sensibilité des tissus ou des organes.

Explication

Un effet déterministe résulte de la mort d’un grand nombre de cellules, apparaît au-delà d’une dose seuil et s’aggrave lorsque la dose augmente. L’absence de seuil avec une augmentation de la probabilité caractérise plutôt un effet stochastique.

Explication

Une irradiation cutanée d’environ 5 Gy provoque un érythème et une desquamation. L’épidermite exsudative avec ulcération est associée à une dose supérieure à 10 Gy, tandis que les atteintes cérébrales et intestinales concernent l’irradiation globale aiguë.

Explication

Un effet stochastique peut apparaître chez certains sujets après des lésions de l’ADN mal réparées, et la dose modifie surtout la probabilité de survenue. L’idée selon laquelle la gravité augmente avec la dose décrit plutôt une relation dose-effet déterministe, non la caractéristique stochastique.

Explication

Les données indiquent une augmentation significative du risque au-delà de 200 mSv, plus marquée au-dessus de 500 mSv. Pour les doses inférieures à 100 mSv, l’existence et l’ampleur de l’effet restent davantage débattues.