Les faibles doses d'irradiation désignent en radiobiologie, épidémiologie et en physique médicale des expositions (externes ou internes) à des rayonnements ionisants qui se situent à un niveau faible (inférieures à 100 milligray) ou à de faibles débits de dose (moins de 5 milligray par heure), situation rencontrée et très largement inférieur à celui où apparaît un effet déterministe (brûlures, voire syndrome d'irradiation aiguë pour des expositions supérieures au gray). Il est sous les limites actuelles de détection des effets stochastiques (leucémies ou autres formes de cancers, voire peut-être mutations génétiques).
. Le domaine des doses inférieures à une dizaine de millisieverts par an, correspond à ce que reçoit la plus grande partie de la population, principalement via une exposition externe (induite par la radioactivité naturelle et les examens radiologiques) et moindrement via une exposition interne (notamment due au radon, à certains traitements ou examens médicaux ou à l'ingestion accidentelle de radionucléides). Hors accidents graves et accidents nucléaires, l'exposition induite par l'industrie nucléaire concerne surtout ses propres travailleurs. Ceci en fait un sujet complexe et polémique, et qui a une incidence sur l'optimisation des politiques de radioprotection et de santé publique. Mi-2022, les Académies américaines des sciences, de l'ingénierie et de la médecine suggèrent de relancer la recherche sur ce sujet, estimant que 100 millions de dollars par an seraient nécessaires durant 15 ans pour cela.
Questions ouvertes En 2022, selon un rapport conjoint des Académies américaines des Sciences, de l'ingénierie et de médecine, . Parmi les questions ouvertes : L'effet macroscopique reste difficile à évaluer pour des expositions inférieures au centigray car il ne peut être statistiquement étudié que par des études épidémiologiques classiques, basées sur l’extrapolation des effets cancérogènes observés entre 0,2 et 3 sieverts1 Sv = 1 Gy pondéré en fonction des rayonnements en cause et en fonction des tissus exposés. En outre, cet effet dépend à la fois de la dose reçue et du débit de dose radioactive, d'une manière encore mal comprise. Quelques exemples d'irradiation de cohorte statistique existent toutefois, comme le cas des d'immeubles contaminés de Taïwan, un exemple exceptionnel du point de vue de l'étude des faibles doses. Au niveau microscopique, pour un rayonnement traversant un tissu biologique, l'effet physique et chimique élémentaire dépend de la nature du rayonnement. Le gray, la grandeur de dose absorbée est l'une des grandeurs physiques en cause (énergie du rayonnement) ; l'effet dépend aussi du type de rayonnement et de contamination (externe, interne ou mixte) ainsi que du nombre et de la vulnérabilité des tissus et cellules traversés et dans une certaine mesure, du hasard. La traduction biologique de cet effet au niveau macroscopique (mesurée en Sievert) est un processus encore en cours d'exploration, à cause de la ;
L'analyse rétrospective des données issues des effets à moyen et long terme de l'explosion d'une bombe atomique à Hiroshima laissait penser que le risque de cancer radio-induit ne devenait significatif qu'à partir de 100 mSv (dans une population estimée radiorésistante et uniforme), mais , suscitant puisque .
Monde des faibles doses Sources et modes d'irradiation thumb|trois modes d'irradiation : Par irradiation continue, par dose ponctuelle, ou par contamination interne. Les faibles doses d'irradiations peuvent être reçues suivant trois modalités. La principale source d'irradiation est naturelle, Le niveau d'exposition variant alors selon le lieu, généralement dans le rapport de un à trois. Localement, il peut être beaucoup plus élevé.
Les mesures d'irradiation et la radioactivité s'expriment en unité SI (sievert, becquerel...). le gray mesure l'irradiation physique, une énergie fournie par unité de masse, indépendamment de ses effets biologiques. le rad autrefois utilisé dans de nombreuses publications, correspond au centigray (ce qui explique que ce sous-multiple soit fréquemment utilisé). le sievert est utilisé pour mesurer les effets stochastiques d'une irradiation sur un organisme, avec des termes correctifs permettant de prendre en compte la dangerosité relative des différents rayonnements et la sensibilité relative des tissus. le becquerel, mesure le nombre de désintégrations radioactives par seconde. Il représente indirectement la quantité de matière radioactive présente si l'on connaît par ailleurs l'activité massique du radionucléide concerné.
Trois modes d'exposition sont : L'exposition à de faibles doses ponctuelles. Reçues en une seule fois, elles sont mesurées en millisieverts. Pour le public, il s'agit surtout d'examens radiologiques (radiographies, gammagraphies, scanners...). L'exposition (chronique ou épisodique) à un environnement irradiant. Il expose à un débit de dose plus ou moins élevé, mesuré en microsieverts par heure. Ce peut être un environnement de travail (cabinet médical de radiologie, mines ou installation de l'industrie nucléaire) ou habitation (vie en altitude ou dans une région riche en uranium ou en thorium, présence de radon...). La contamination interne par des radionucléides (acquis par inhalation, ingestion, en passage percutané ou via une blessure). Elle expose l'organisme à des rayonnements faibles, mais directement en contact avec les tissus, et sur une durée potentiellement longue (fonction de la période biologique du radioisotope, de son mode d'ingestion, de son état chimique...). Ces contaminations se mesurent en becquerels ; la plus ou moins grande radiotoxicité de la substance est évaluée en sieverts par becquerel (l'unité typique étant le µSv/kBq). Dans ce cas l'effet du rayonnement peut être aggravé par une éventuelle toxicité chimique du radionucléide. Par rapport au rayonnement externe qui expose les organes de manière homogène, la contamination interne implique une exposition hétérogène des organes. Par exemple l'iode radioactif sera fortement concentré dans la thyroïde.
Quand commence-t-on à parler de faibles doses ?
La limite des faibles doses est mal définie, car elle dépend de la vulnérabilité de l'organisme ou de l'organe étudié, et du domaine scientifique considéré Richard Wakeford and E Janet Tawn, The meaning of low dose and low dose-rate (Editorial), Journal of Radiological Protection 30(1):1-3 (2010) What is a low dose of radiation?, Frequently Asked Questions about Health Effects of Low Doses of Radiation, DOE Low Dose Radiation Research Program G. J. Köteles, The Low Dose Dilemma, CEJOEM 4(2):103-113 (1998) : le plafond proposé varie ainsi de pour la microdosimétrie à pour l'épidémiologie, en passant par pour la radiobiologie UNSCEAR 2000 REPORT Vol. II, Sources and effects of inoizing radiation, Annexe G: Biological Effects at Low Radiation Doses, Comité scientifique des Nations Unies pour l'étude des effets des rayonnements ionisants. Pour la radioprotection, on s'intéresse généralement à la limite en dessous de laquelle aucun effet nocif des radiations n'est démontré, soit Recommendations 2007 de la Commission Internationale de Protection Radiologique, Publication CIPR 103, 2009. Radiation Risk in Perspective, Position Statement of the Health Physics Society, juillet 2010 : c'est donc cette limite qui est la plus couramment rencontréeMieux comprendre les faibles doses, Institut de radioprotection et de sûreté nucléaireLes faibles doses, Unité Protection sanitaire contre les rayonnements ionisants et toxiques nucléaires (Prositon), Commissariat à l'énergie atomique.
Les « faibles doses » correspondent donc à des domaines de doses ou de débits variés mais souvent amalgamés. On peut facilement détecter des radioactivités de l'ordre du becquerel, qui correspondent à une irradiation de l'ordre du nano- voire pico-sievert, mais on est alors très en deçà des plafonds communément admis pour ce domaine, même si l'on prend la valeur de considéré pour la microdosimétrie. La différence entre l'irradiation détectable par les moyens modernes et celle dont on sait qu'elle a des effets prouvés est de neuf ordres de grandeur - quantitativement c'est la même différence qu'entre boire une larme () de whisky dans toute sa vie, et en boire dix litres par jour.
Ordres de grandeurs des faibles doses
En général, le domaine des faibles doses correspond aux doses inférieures à en radiobiologie, et aux doses inférieures à en radioprotection. Une dose peut être considérée comme reçue en une seule exposition quand la durée d'irradiation est plus faible que le temps de réparation des cassures de l'ADN par la cellule, de l'ordre de l'heure.
Niveau Augmentation du risque statistique de cancer mortel par rapport au risque naturel existant dans la population générale d'après l'hypothèse LNTLNT = Linear No-Threshold (Loi linéaire sans seuil). Dose en une exposition = 1 / 20 Seuil des effets déterministes : apparition de la fièvre des radiations. 1 / 200 Limite de l'effet statistiquement observable des excès de cancers sur les survivants de Hiroshima et NagasakiRapport UNSCEAR 2000, Comité scientifique des Nations Unies pour l'étude des effets des rayonnements ionisants, Rapport à l'Assemblée générale, avec annexes scientifiques, 2000 A/55/46, ISSN 0255-1381 (2000).
La limite d'exposition du personnel d'intervention est de en cas d’urgence radiologique, voire pour des interventions destinées à sauver des vies humaines (France)Article R1333-86, Code de la santé publique, Version en vigueur au 9 novembre 2007, consulté sur Légifrance.
Les systèmes de réparation de l’ADN des cellules sont activés à des doses comprises entre 10 et . 1 / 2000 En dessous du seuil de 2 cGy (20 mSv) on ne détecte plus d'augmentation de la fréquence d’aberrations chromosomiquesO. RIGAUD, La radioadaptation : aspects cellulaires et moléculaires d’une réponse aux faibles doses de radiations ionisantes, Radioprotection 1998 Vol. 33, no 4, pages 389 à 404. .
Un scanner comportant dix coupes (voire beaucoup plus pour un scanner coronaire moderne) entraîne une exposition de Ethique et imagerie médicale. A. Bonnin, Claude Broussouloux, Jean-Paul Convard ; Elsevier Masson, 1998 (sur Google). Un scanner abdominal correspond à .
Le demi million d'habitants des zones faiblement contaminées aux alentours de Tchernobyl recevra une dose cumulée sur 70 ans de l'ordre de Brenner DJ., Doll R., Goodhead DT. et al : Cancer risk attributable to low doses of ionizing radiation : Assessing what we really know. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 2003, 100, 13761-13766.. 1 / Une exposition de l’ensemble de l’organisme à entraîne, en moyenne, la traversée de chaque cellule par un électron Avis de l'Académie Nationale de Médecine sur l'exposition aux faibles doses (22 juin 1999), rapport par Maurice Tubiana et André Aurengo.. L'irradiation par scintigraphie est de l'ordre de lors de l'étude des os, et pour l'examen de la thyroïde.La radioactivité naturelle en France représente une dose de La radioactivité naturelle atteint plus de dans l'état du Kérala en Inde 1 / Une radiographie des poumons entraîne une dose de Document du CEA à . Une radiographie dentaire correspond à une dose de . L'exposition moyenne due aux retombées des essais nucléaires atmosphériques a atteint un pic en 1963 avec Rapport parlementaire sur les incidences environnementales et sanitaires des essais nucléaires effectués par la France, assemblée nationale, 2001..Une mammographie correspond à une dose effective de . 1 / Un voyage Paris-New York aller et retour : . 1 / 20 000 000 Les radionucléides contenus dans une cigarette entraînent en moyenne une exposition aux rayonnements de 7,3 µSv par cigarette (outre l'exposition aux goudrons cancérigènes).
Ordres de grandeurs des faibles débits de doses