LES effets biologiques de la radiation et la radioprotection

LES effets biologiques de la radiation et la radioprotection

Introduction :

• L’imagerie dentaire repose sur l’utilisation des rayons X. Ces derniers ont été découverts par Röntgen en 1895
• La première radiographie dentaire sera réalisée par le Dr Otto Walkhoof deux semaines après
• Malheureusement, on assiste quelque jours près à des réactions cutanées aigues et des amputations digitales dues à des doses d’irradiation élevées
• Ces réactions, ont soulevés le problème effets biologiques de la radiation et ont suscités de réflexions quant aux démarches préventives pour pallier à ce problème , c’est la « radioprotection »
• En médecine dentaire, la radiographie est couramment utilisée ; ainsi ses effets

peuvent toucher le praticien mais aussi le patient, mais heureusement elles sont faibles

, mais ceci ne permet pas en revanche la négligence des « règles » de

« radioprotection » afin de diminuer les effets biologiques des radiographies dentaires.

1. Principes biophysiques des rayons en radiographie : I-1 Définition des rayons x :

• Les rayons X sont un rayonnement électromagnétique constitué de photons comme les ondes radio, la lumière visible,
• Issus d’un changement d’activité d’électron avec émission d’énergie par deux manières spécifiques :
  • Par des changements d’orbite d’électrons provenant des couches électroniques

; les rayons X sont produits par des transitions électroniques faisant intervenir les couches internes, proches du noyau

• Par accélération ou freinage d’électrons ou changement de leur trajectoire

I-2 Propriétés des rayons X :

• Ils pénètrent facilement la « matière molle », c’est-à-dire la matière solide peu dense et constituée d’éléments légers comme le carbone, l’oxygène et l’azote, et
• Ils sont facilement absorbés par la « matière dure » (matière solide dense constituée d’éléments lourds) ; c’est ce qui permet l’imagerie médicale (radiographie, scanner, densitométrie osseuse) : ils traversent la chair et sont arrêtés par les os ;

• Du fait de l’énergie importante des photons, ils provoquent des ionisations des atomes, ce sont des rayonnements dits « ionisants » ; avec productions d’ions capable de modifier les trajectoires d’électrons des atomes qui y sont exposés; ces ionisations ont toutefois un effet délétère sur les cellules vivantes.
• Cette ionisation affecte les cellules des tissus ou des organes exposés, de sorte que les processus biologiques des cellules sont perturbés.

2. La Radiobiologie :

• C’est l’étude des effets biologiques des rayonnements, notamment des rayonnements ionisants, sur les êtres vivants

• C’est aussi l’étude des moyens de se préserver des effets délétères de certains rayonnements (radioprotection)

• L’étude des traitements à suivre en cas de contamination et/ou irradiation.

1. Effets physico-chimiques des rayons sur la matière vivante :

• L’effet d’un rayonnement ionisant se manifeste dans un premier temps par une interaction entre le rayonnement et la matière : en quelques nanosecondes, le rayonnement interagit avec les électrons périphériques de la matière biologique, provoquant l’apparition au sein du tissu irradié d’atomes excités, puis des ionisations.

• L’excitation et l’ionisation entraînent l’apparition de radicaux libres (OH) , très réactifs .

• Ces radicaux libres provoquent des réactions chimiques anormales, qui dénaturent les protéines et autres constituants de la cellule, rompent les liaisons de l’édifice cellulaire et en perturbent le fonctionnement et la structure.

2. Les effets sur L’ADN cellulaire :

• Les molécules d’ADN sont les constituants principaux des chromosomes qui interviennent dans les procédés de transfert d’information génétiques des cellules mères aux cellules filles et, par l’intermédiaire des différents ARN, dans la synthèse des protéines.
• Les rayonnements peuvent causer des lésions par deux manières :

• Effets directs (effets physiques des rayons) causant :
  • Cassure de chaîne ADN, d’un brin ou des deux brins ;
  • Dégradations des bases puriques ou pyrimidique ;
  • Des anomalies de structure ou modifications du nombre de chromosomes visibles
• Effets indirects : par la production des radicaux libres (OH) donnant des anomalies de structure ou modifications du nombre de chromosomes visibles au microscope lors de la condensation chromosomique.

• Ces effets délétères sur l’ADN cellulaire va occasionner des troubles de renouvellement cellulaire , avec perturbation des cycles fonctionnels des cellules

3. Les effets sur les cellules :
   • Les divisons cellulaires, les fonctions de bases des cellules seront perturbées par les rayons , ces perturbations sont « doses –dépendantes » c’est-à-dire dont la sévérité est fonction de l’intensité des doses reçues , ainsi :
     • Pour des très faibles doses d’irradiation (<10 mSv), les lésions ne sont pas réparées et sont éliminées par la disparition des cellules, par apoptose (mort cellulaire programmée par l’apparition d’un génome anormal), n’entraîne pas d’effet somatique sur le tissu.
     • Pour des doses comprises entre 10 et 100 mSv, les systèmes de réparation de l’ADN sont activés. permet alors la survie cellulaire, mais peut générer des erreurs avec des risques mutagènes et donc d’anomalies héréditaires

• Des doses un peu plus élevées endommageant un nombre notable de cellules, et sont donc susceptibles de causer des lésions tissulaires.

4. Effets tissulaires :

Un tissu est une population de cellules (un très grand nombre de cellules de l’ordre de 10¹²) qui est organisée et hiérarchisée afin d’assumer une fonction. On peut distinguer deux grands types de tissus : les tissus compartimentaux qui seront les plus radio-sensibles et d’autres tissus non compartimentaux qui seront beaucoup moins radio-sensibles.

1. Les tissus compartimentaux

Ce sont des tissus à renouvellement rapide et dont les cellules fonctionnelles ont une durée de vie relativement courte (de quelques jours à quelques mois). Ils sont composés de trois compartiments hiérarchisés :

• le compartiment des cellules souches (ou blastiques) composé de cellules indifférenciées. Ces cellules ont de très nombreuses mitoses. Elles sont très radio-sensibles.
• le compartiment des cellules en voie de maturation ou en voie de différenciation.

Elles sont moins radio-sensibles.

• le compartiment des cellules fonctionnelles qui sont totalement différenciées.

Ellesn’effectuent plus de mitoses. Elles sont très peu radio-sensibles.

Les principaux exemples de ces tissus très radio-sensibles sont :

• le tissu sanguin (la moelle hématopoïétique),
• les épithéliums de recouvrement : peau et muqueuse intestinale,
• les gonades.

Lors d’une irradiation des cellules souches, après une période de latence correspondant au temps de transit des cellules entre le pool des cellules blastiques et celui des cellules fonctionnelles (durée de différenciation qui est de quelques jours à quelques semaines), on verra apparaître une diminution du nombre de cellules fonctionnelles. Cette hypoplasie sera plus ou moins sévère en fonction de la dose de radiations délivrée aux cellules souches. Elle devient significative à partir de doses équivalentes comprises entre 1 et 2 Sv et augmente avec la dose équivalente.

A titre d’exemple, pour le tissu hématopoïétique, on aura une lymphopénie qui sera majeure au bout de 2 à 3 jours après l’irradiation, une granulopénie qui apparaîtra au bout d’une semaine environ ainsi qu’une thrombocytopénie (plaquettes) dans des délais comparables. L’anémie n’apparaîtra que dans un délai de 2 à 3 mois.

Autre exemple, pour les épithéliums de recouvrement (la peau ou l’intestin), l’hypoplasie apparaîtra au bout de quelques jours et sera majeure au bout d’1 ou 2 semaines.

2. Les tissus non compartimentaux

Ce sont des tissus à renouvellement lent (voire même sans renouvellement) donc sans mitoseet composés de cellules fonctionnelles.

Ces tissus seront très peu radio-sensibles. Ils ne seront altérés dans leur fonctionnement quepour des doses équivalentes beaucoup plus fortes de l’ordre de plusieurs Sv.

On peut citer comme exemple :

• le tissu nerveux,
• le tissu hépatique,
• le tissu rénal.

5. Effets sur les organes : LA RADIOPATHOLOGIE

On vient d’étudier les événements en cascade qui interviennent après l’interaction initiale d’un rayonnement ionisant et d’une structure atomique : conséquences chimiques, bio- chimiques (en particulier au niveau de la molécule d’ADN), conséquences cellulaires et conséquences sur les populations de cellules organisées que sont les tissus.

Cela va nous permettre de comprendre les différentes pathologies que peuvent induire les radiations ionisantes sur l’homme.

Pour les pathologies déterministes, leur apparition certaine et leur gravité dépendront essentiellement de la dose équivalente délivrée, du mode d’administration et des tissus irradiés. Ces pathologies sont la conséquence des phénomènes hypoplasiques des différents tissus radio-sensibles dus aux différentes morts cellulaires et apoptoses.

Elles interviendront au-delà du seuil de dose équivalente de 1 Sv et jamais en dessous. C’est l’association des diverses hypoplasies des tissus les plus radio-sensibles qui créera la pathologie.

La gravité des atteintes dépendra toujours de la dose équivalente reçue et sera presque toujours mortelle pour des doses équivalentes supérieures à 10 Sv en irradiation totale.

Exemple : syndrome d’irradiation aigue

Pour les pathologies stochastiques, leur apparition aléatoire dépendra surtout de facteurs individuels,.

Ces pathologies probabilistes sont dues aux lésions de l’ADN mal réparé qui va entraîner des mutations non létales chez certaines cellules pouvant donner naissance à un clone cellulaire anormal ayant des capacités de division non contrôlées et donc de prolifération.

Si de plus le système immunitaire est pris en défaut et n’élimine pas les cellules anormales, onpeut avoir l’apparition d’un cancer.

L’émergence de cette pathologie se verra dans les années voire les décennies qui suivront l’irradiation. La probabilité de ces pathologies dépend de la dose efficace reçue. Ceci a pu êtremis en évidence pour des doses efficaces élevées supérieures à 200 mSv.

Exemple ; Cancers , anomalies congénitales

Les effets stochastiques sont à craindre en « imagerie –

médicales » , d’où la nécessité d’une radioprotection

3. Radioprotection :

• La radioprotection est l’ensemble des mesures prises pour assurer la protection de l’homme et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants.
• L’ensemble des règles, des procédures et des moyens de prévention et de surveillance visant à empêcher ou à réduire les effets nocifs des RI (radiations ionisantes) produits sur les personnes, directement ou indirectement.

1. Principes :

Le principe général de précaution “ALARA”, As Low As Reasonably Achievable, signifiant en français, aussi basse que raisonnablement possible, est applicable au risque d’exposition aux rayonnements ionisants1.

De ce principe en découle trois autres grands principes qui sont :

• La justification. Les sources de rayonnements ionisants ne doivent pas être utilisées s’il existe d’autres alternatives (par exemple, pas de radiographie si des résultats similaires sont obtenus avec une échographie) ; de plus, les sources radioactives sont

maintenant strictement interdites dans les produits de la vie courante (mais certains anciens détecteurs de fumée, certains anciens paratonnerres, … peuvent en contenir).

Dans le cas des analyses médicales, c’est au médecin de faire le compromis entre le bénéfice et le risque, le bénéfice que le patient retire de l’examen doit être supérieur au risque radiologique ;

-L’optimisation des expositions à ces rayonnements au niveau le plus faible possible ;

-La limitation. Il existe des limites annuelles d’exposition à ne pas dépasser : elles sont les plus basses possible, afin d’éviter l’apparition d’effets stochastiques. Chaque pays définit des limites réglementaires en fonction des recommandations de la Commission internationale de protection radiologique (CIPR).

2. Radioprotection au cabinet dentaire :

-Au cabinet dentaire, plusieurs installations d’imagerie médicales sont couramment utilisées, allant de la radiovisiographie ( RVG) jusqu’à des installations plus importantes à savoir la panoramique des maxillaires ou le cône beam ( radiographie 3D)

-Tous ces appareils sont des sources de radiations, pouvant toucher le praticien , les assistants et les patients ; heureusement de faibles doses mais n’éliminent pas le risque d’effets stochastiques des RI

• Les règles de radioprotection en cabinet dentaire sont très nombreuses et touchent aussi bien les locaux que les générateurs de rayons X, les travailleurs qu’ils soient praticiens ou assistantes dentaires et les patients.

A- Formation des professionnels de la santé :

• Obligatoire pour Tout personnel manipulateur d’un appareil radiogène.

-Formation pratique et théorique recyclante , additionnelle à la formation de base dispensée à la faculté

-Dans un but de Prévenir les erreurs de manipulation et inculquer une conscience quant aux complications sanitaires des Rayons X

B-Protection du personnel :

-La protection de l’odontologiste et des personnels repose sur la triade temps, distance, écran.

–Limiter le temps d’exposition aux rayons X en choisissant des capteurs sensibles et des générateurs performants, augmenter la distancé entre l’opérateur et lé générateur dé rayons X et interposer des écrans entre cet opérateur et le dispositif radiogène.

-Une radioprotection efficace au cabinet dentaire est basée sur des mesures pratiques considérables, ce sont les suivantes :

• Le recours systématique à des angulateurs ou des porte-films : Lorsque le praticien s’obstine à tenir les films en bouche, l’application de faibles doses répétées peut entraîner l’apparition après quelques années d’une épidermite exsudative .

En cas d’absence de dispositif porte-film « angulateur », le récepteur d’imagé doit être maintenu en bouche par le patient lui-même.

• L’éloignement du générateur : Si l’installation ne le permet pas, seul le praticien doit y séjourner. Afin de se protéger du faisceau primaire de rayons X et des rayons diffusés (principalement par le patient, il doit se tenir à une distance minimum de 2 mètres dans un angle de 90 à 135 degrés par rapport au faisceau primaire Idéalement, un déclencheur à l’extérieur de la pièce, avec dispositif de surveillance du patient, évite toute exposition.

• Le principe de précaution (principe ALARA) impose qu’aucune personne non indispensable au déroulement de la procédure radiologique ne doit pas stationner dans la zone contrôlée durant l’exposition du patient. Le praticien, son assistante et les personnes accompagnant les patients doivent quitter la salle destinée à l’acté radiologique

C- Protection des patients :

-L’évolution des connaissances ont amené à un renforcement progressif des mesures de radioprotection même des patients

-Pour les praticiens demandant ou réalisant des examens radiologiques, l’application des principes fondamentaux de justification, d’optimisation et de limitation des doses sont devenus des obligations légales.

– La mise en route des moyens classiques, tel que la protection plombée par des écrans et des tabliers plombés.

D- Les mesures spécifiques en fonction des techniques :

Au cabinet dentaire, on assiste souvent à la réalisation des techniques simples ou le médecin dentiste est le seul maitre de la situation ; il est appelé à optimiser les paramètres de réglage pour obtenir une image cliniquement exploitable. Certaines situations spécifiques nécessitent des mesures spécifiques ;

-Mesures spécifiques à la grossesse :

En regard des doses délivrées, la grossesse ne contre-indique pas les actes de radiodiagnostic dentaire, si le principe dé justification est respecté et qu’un tablier dé plomb est porté.

-Mesures spécifiques chez l’enfant :

– Bien que les doses délivrées en radiodiagnostic dentaire soient particulièrement modestes, des précautions sont nécessaires d’autant que la radiosensibilité des tissus, en particulier de la thyroïde, est maximale chez l’enfant.

-Par rapport à un individu de 30 ans, un enfant de moins de 10 ans présenté un risque

d’apparition d’effets stochastiques multiplié par 3, et un adolescent un risque multiplié par 2.

Conclusion :

-Le praticien doit être conscient des éventuelles complications des examens radiographiques réalisés au cabinet dentaire

-Il doit justifier les examens radiologiques, et prendre en considération les principes fondamentaux de la radioprotections afin de réduire les effets des RI notamment les effets stochastiques qui sont aléatoires et imprévisibles

LES effets biologiques de la radiation et la radioprotection

  La prévention des caries commence par une bonne hygiène bucco-dentaire et des visites régulières chez le dentiste. Maîtriser les techniques de restauration dentaire est essentiel pour redonner fonction et esthétique aux patients. L’anatomie dentaire est la base de toute intervention, de l’extraction à la pose d’implants. Les avancées en imagerie, comme la radiographie 3D, facilitent un diagnostic précis et un traitement optimal. La gestion de la douleur et de l’anxiété des patients est une compétence clé pour tout praticien. Les étudiants en dentisterie doivent s’entraîner à reconnaître les pathologies orales dès les premiers stades. Collaborer avec des prothésistes dentaires garantit des solutions sur mesure pour chaque cas clinique.  

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