Des rayonnements et des hommes : Pourquoi le corps humain est un mauvais détecteur
Pourquoi le corps humain est un mauvais détecteur
L’interaction d’une particule avec la matière vivante repose, bien entendu, sur les mêmes mécanismes physiques fondamentaux qu’avec la matière inerte, l’excitation et l’ionisation d’un atome appartenant la plupart du temps à une molécule. Cependant, dans l’immense majorité des cas, cette interaction dite « primaire », n’aura aucune conséquence pour l’organisme considéré. S’il s’agit d’une excitation, l’atome ou la molécule reviendra spontanément à son état fondamental en émettant un pho- ton. S’il s’agit d’une ionisation, l’électron manquant sera rapidement remplacé par un autre et l’électron libéré trouvera un autre site d’accueil. Dans les deux cas, le seul effet de l’interaction aura été d’élever de façon infinitésimale la température de la zone concernée.
Parfois, pourtant, l’ionisation pourra se produire en un point névralgique. Elle pourra notamment éjecter un électron engagé dans une liaison chimique entre deux atomes d’une molécule, provoquant la rupture de cette liaison. Mais cette rupture sera généralement sans conséquences, la molécule brisée pouvant être une molécule d’eau, par exemple, qui se reconstituera spontanément par la suite. Cependant, dans quelques rares cas, cette rupture de liaison pourra provoquer la libération de radicaux libres susceptibles de favoriser des réactions chimiques nuisibles à l’organisme. Il est évident que la présence d’un seul radical libre ne peut pas empoisonner tout un être vivant. Aussi, de tels effets chimiques ne deviendront-ils nocifs que s’ils ont lieu en grand nombre.
Il existe cependant des cas où l’ionisation peut entraîner des conséquences plus importantes, que nous qualifierons de « biochimiques ». Considérons, par exemple, la rupture d’une liaison chimique dans une molécule d’ADN, l’acide désoxyribonu- cléique, qui constitue le support génétique des cellules. L’un des brins du double enroulement qui caractérise cette molécule peut ainsi se trouver brisé. Mais ici encore, rien n’est perdu a priori, car les organismes vivants sont alors capables de mettre en oeuvre des processus de réparation. L’ADN brisé sera reconstitué à l’identique et l’incident sera vite oublié ! Cependant, un accident plus grave pourra survenir si les deux brins de l’ADN sont rompus simultanément. Dans ce cas, le processus de réparation sera souvent voué à l’échec et le dommage pourra passer à l’échelle supérieure d’organisation de la cellule, celle des chromosomes. Les chromosomes issus de cet ADN mal réparé pourront présenter des malformations, appelées «aberrations chromosomiques », dont certaines seront observables au microscope. Ils pourront, par exemple, comporter deux centres au lieu d’un seul (figure 102) ou perdre leur forme en X pour s’enrouler sur eux-mêmes en une sorte de cercle. Les dégâts seront passés du niveau de la biochimie au niveau de la biologie. Mais même dans cette éventualité, les conséquences ne seront peut-être pas encore catastrophiques. En effet, une cellule dont les chromosomes ont subi de telles altérations peut très bien mourir après une ou plusieurs reproductions. Un tel événement, dramatique au niveau cellulaire, ne l’est pas forcément au niveau de l’organisme qui dispose de très grands nombres de cellules se renouvelant sans cesse. La mort de cette cellule peut donc constituer le dénouement « heureux » de cette rencontre avec un rayonnement ionisant, ou plutôt être considéré comme un moindre mal.
La cellule dont un chromosome a été endommagé peut aussi survivre et se reproduire sans qu’aucune anomalie ne soit observée. Cette hypothèse constitue un autre dénouement heureux.
Il reste deux cas défavorables. C’est tout d’abord celui où la modification chromosomique aboutit à une mutation susceptible d’engendrer des malformations dans la descendance de la personne touchée par les rayonnements. C’est aussi celui où ces cellules anormales provoquent l’apparition d’un cancer.
On y remarque qu’à partir de l’ionisation due au processus physique primaire, un seul chemin mène à une issue catastrophique, alors qu’à tous les niveaux existent des échappatoires vers une réparation ou une conséquence bénigne.
Cette représentation est, certes, très schématique. Elle fait notamment abstraction de certains effets des rayonnements au niveau des membranes cellulaires, et ne discute pas de façon approfondie les effets néfastes des radicaux libres. Mais elle présente l’avantage de donner une vision globale des phénomènes et d’expliquer la remarquable résistance des organismes vivants aux radiations, même ionisantes. De plus, elle montre clairement que les relations existant entre conséquences biologiques et quantités de rayonnements reçus doivent être traitées en termes de probabilités, puisque c’est le pur hasard qui choisit quel électron de quel atome sera touché par un rayonnement donné.
Enfin, deux remarques permettent de faire le lien entre ce qui précède et la suite :
- Le fait que les rayonnements ionisants peuvent induire des cancers ou des malformations d’origine génétique dans la descendance de la personne concernée conduit à se protéger aussi efficacement que possible de ces rayonnements. C’est le principe de la radioprotection.
- Le fait qu’une irradiation peut conduire à la mort des cellules touchées est exploité positivement dans la radiothérapie qui consiste à traiter des tumeurs cancéreuses par les rayonnements ionisants.
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