Fiche de révision : Rayonnements ionisants et exposition

📋 Plan du Cours

1. Nature et effets des rayonnements
2. Sources d’exposition
3. Histoire et outils de mesure
4. Grandeurs et unités dosimétriques
5. Ordres de grandeur des expositions
6. Effets déterministes et stochastiques
7. Risques des faibles doses
8. Effets chez l’embryon

📖 1. Nature et effets des rayonnements

🔑 Notions clés & Définitions

• Rayonnement ionisant : Rayonnement électromagnétique ou corpusculaire capable de produire directement ou indirectement des ions en traversant la matière.

📝 Points essentiels

• 🔄 Les effets indirects suivent une chaîne de mécanismes:
  1. Radiolyse de l’eau
  2. Formation de radicaux libres
  3. Apparition de lésions

💡 Astuce mémo

Ionisation → radicaux libres → lésions

📖 2. Sources d’exposition

📝 Points essentiels

• Les principales sources d’exposition sont:
  • les rayonnements cosmiques
  • la radioactivité naturelle terrestre
  • les rayonnements d’origine artificielle

📖 3. Histoire et outils de mesure

★ À maîtriser

• En 1895, Röntgen a utilisé un écran photographique pour observer indirectement les rayons X.

• En 1896, Henri Becquerel a observé les traces des rayons émis par des sels d’uranium sur une plaque photographique.

• Au début du XXe siècle, Hans Geiger et Walther Müller ont inventé le premier détecteur gazeux capable de détecter en temps réel les rayonnements d’une source radioactive.

Compléments

• Pierre et Marie Curie ont mesuré les désintégrations radioactives avec un électromètre piézoélectrique dont le courant délivré était proportionnel à l’activité.

• Les détecteurs permettent notamment de:

  • repérer un point chaud de radioactivité
  • mesurer précisément l’activité d’une source
  • mesurer l’énergie d’un rayonnement
  • identifier le noyau radioactif émetteur
  • reconstruire une trajectoire

• Le choix de l’outil dépend de:

  • du type de rayonnement
  • du caractère continu ou pulsé du rayonnement
  • de l’énergie du rayonnement
  • de l’ergonomie d’utilisation
  • du prix

💡 Astuce mémo

Röntgen → Becquerel → Curie → Geiger-Müller

📖 4. Grandeurs et unités dosimétriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Becquerel : Unité internationale de l’activité radioactive correspondant à une désintégration par seconde.
• Gray : Unité de l’énergie cédée par un rayonnement à la matière par unité de masse, avec 1 Gy égal à 1 joule par kilogramme.
• Sievert : Unité utilisée en radioprotection pour mesurer l’effet des rayonnements sur le corps humain en tenant compte de la sensibilité des organes et du type de rayonnement.

★ À maîtriser

📐 Formule — La dose équivalente vérifie $H = D \times W_R$, où $W_R$ est le facteur de pondération du rayonnement.

• Pour 1 Gy, la dose équivalente est de 10 Sv avec des neutrons ayant un facteur WR de 10, contre 1 Sv avec des rayonnements gamma ayant un facteur WR de 1.

📌 La radiothérapie utilise le gray pour traiter les effets déterministes à fortes doses, tandis que la radioprotection utilise le sievert pour évaluer les risques stochastiques à faibles doses.

Compléments

• Le curie est l’unité historique de l’activité radioactive et 1 mCi correspond à 37 MBq.

📐 Formule — La dose efficace vérifie $E = \sum_T W_T H_T$, où $W_T$ représente la sensibilité de l’organe aux effets stochastiques.

💡 Astuce mémo

Bq mesure l’activité, Gy l’énergie déposée, Sv le risque biologique

📖 5. Ordres de grandeur des expositions

★ À maîtriser

• L’exposition naturelle moyenne en France est d’environ 2,5 mSv par an.

• Un scanner abdominal délivre environ 7,5 mSv, un scanner thoracique 5 mSv, une mammographie 0,5 à 1 mSv et deux clichés thoraciques 0,01 à 0,15 mSv.

Compléments

• Des exemples de doses en médecine nucléaire sont:
  • clairance au 51Cr-EDTA : 0,1 mSv
  • os au 99mTc-biphosphonate : 4 mSv
  • myocarde au 99mTc-MIBI : 11 mSv
  • myocarde au 201Tl-chlorure : 40 mSv

📖 6. Effets déterministes et stochastiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Effets stochastiques : Conséquences probabilistes à long terme pouvant toucher l’individu ou sa descendance.

📝 Points essentiels

📌 Les effets déterministes sont rapides ou tardifs, apparaissent au-delà d’un seuil et augmentent avec la dose, tandis que les effets stochastiques sont tardifs et aléatoires.

• Une dose unique de 20 Gy à la peau peut entraîner une phlyctène et une desquamation humide, tandis qu’une dose de 50 Gy peut provoquer une nécrose.

💡 Astuce mémo

Déterministes : seuil et dose ; stochastiques : hasard et long terme

📖 7. Risques des faibles doses

★ À maîtriser

• Aucune étude épidémiologique de cohorte ou cas témoins correctement réalisée n’a démontré un effet cancérigène des doses de rayonnements ionisants inférieures à 100 mSv chez l’adulte, selon le rapport commun de l’Académie de médecine et de l’Académie des sciences de 2004. — Académie Nationale de Médecine, Rapport commun à l’Académie de Médecine et à l’Académie des Sciences.

Compléments

📌 Les études sur les faibles doses sont difficiles car les rayonnements sont mêlés à d’autres facteurs de risque, les effets nécessitent un suivi de plusieurs décennies et les effectifs nécessaires augmentent lorsque la dose diminue.

• Les études menées dans des régions à forte radioactivité naturelle n’ont pas montré de corrélation entre le niveau d’irradiation naturelle et la mortalité par cancer.

📖 8. Effets chez l’embryon

📝 Points essentiels

📌 Chez l’embryon, la loi du tout ou rien décrit une réponse précoce, tandis qu’un risque malformatif apparaît à partir de 200 mGy.

• Chez l’embryon, le risque de trouble du développement du système nerveux central et de baisse du quotient intellectuel apparaît à partir de 200 mGy, tandis que l’arriération mentale apparaît à partir de 500 mGy.

💡 Astuce mémo

Tout ou rien → malformations → troubles du SNC

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs dosimétriques