Il s’agit des effets des rayonnements ionisants sur la matière vivante.
Ils sont de deux sortes :
- Effets biologiques déterministes : une forte irradiation par des rayonnements ionisants provoque des effets immédiats sur les organismes vivants comme, par exemple, des brûlures plus ou moins importantes. En fonction de la dose et selon l’organe touché, le délai d’apparition des symptômes varie de quelques heures (nausées, radiodermites) à plusieurs mois. Des effets secondaires peuvent même être observés des années après une irradiation (fibroses, cataracte) ;
- Effets biologiques stochastiques : les expositions à des doses plus ou moins élevées de rayonnements ionisants peuvent avoir des effets à long terme sous la forme de cancers et de leucémies. La probabilité d’apparition de l’effet augmente avec la dose. Le délai d’apparition après l’exposition est de plusieurs années. Une pathologie radio-induite n’a pas de signature particulière : il n’existe pas de marqueur biologique permettant de différencier, par exemple, un cancer pulmonaire dû au tabac, d’un cancer pulmonaire radio-induit.
Principaux mécanismes :
Lorsque les rayonnements ionisants traversent la matière vivante, ils transfèrent de l’énergie provoquant des effets biologiques. Il s’agit de « ionisations », en fait de radicaux libres, affectant les cellules des tissus ou des organes exposés, de sorte que les processus biologiques des cellules peuvent être perturbés.
Les rayonnements ionisants peuvent conduire :
- A une radiolyse de l’eau générant des ions et des radicaux libres pouvant se recombiner en eau (le plus souvent), en eau oxygénée (très toxique) ou attaquant d’autres molécules
- A une altération des protéines de la membrane de la cellule ou du cytoplasme
- A une altération de l’ADN. Dans ce cas il s’agit essentiellement de cassures simple-brin et double-brin.
Un système de réparation enzymatique dans la cellule permet de réparer rapidement les cassures simple-brin et un autre système enzymatique permet de réparer les radicaux libres. Dans d’autres cas, la réparation peut être incomplète ou fautive, ce qui survient plutôt pour les cassures double-brin et peut entraîner ou favoriser le développement d’un cancer. Une seule lésion non réparée dans l’ADN peut entraîner une mutation génétique.
Ces lésions d’ADN, mal réparées, peuvent, dans certains cas, empêcher la reproduction cellulaire ou entraîner la mort de la cellule. Cette mortalité cellulaire est liée à l’importance de l’irradiation : le nombre de cellules tuées est directement proportionnel à la dose reçue par la matière vivante.