Dans cette fiche explicative, nous apprendrons à décrire les dangers du rayonnement nucléaire pour la santé des organismes vivants.
Le rayonnement nucléaire peut être nocif pour les organismes vivants.
Le rayonnement nucléaire peut nuire aux organismes de différentes manières. Lorsque l’on conçoit comment le rayonnement nucléaire peut nuire aux organismes vivants, il y a de nombreux facteurs à prendre en compte.
Ces facteurs sont les suivants :
- la façon dont les dommages peuvent être causés par le rayonnement nucléaire,
- les parties d’un organisme qui peuvent être endommagées par le rayonnement nucléaire,
- et la quantité de rayonnement nucléaire à laquelle un organisme est exposé.
Voyons d’abord les moyens de réparer les dommages causés par le rayonnement nucléaire.
Le rayonnement nucléaire est constitué de particules (rayonnement alpha et bêta) et d’ondes électromagnétiques (rayonnement gamma).
Tous ces types de rayonnements peuvent transférer de l’énergie d’un noyau atomique en décomposition vers un autre objet. Les dommages que peuvent causer les rayonnements nucléaires sont dus à ce transfert d’énergie par le rayonnement nucléaire.
Lorsque l’on considère des organismes vivants, il est utile de rappeler que de tels organismes sont faits de cellules.
Des cellules d’un animal sont représentées sur l’image suivante.
La ligne pointillée indique une seule cellule.
Les deux principaux transferts d’énergie à une cellule, dus au rayonnement nucléaire, sont les suivants :
- énergie thermique
- et énergie chimique.
Le tableau suivant montre les deux principales façons dont le transfert d’énergie vers une cellule par un rayonnement nucléaire peut affecter une cellule et comment cela peut alors affecter un organisme constitué de cellules.
| Transfert d’énergie thermique | Transfert d’énergie chimique | |
|---|---|---|
| Effets sur une cellule | Cela provoque une dissipation d’énergie. | Cela provoque des réactions chimiques. |
| Effets sur un organisme | Cela provoque des brûlures par irradiation. | Cela provoque un syndrome d'irradiation aiguë. |
| Description des effets | Cela a un effet similaire aux coups de soleil. Une brûlure par irradiation peut également toucher des parties du corps sous la peau, pas seulement la surface de la peau. | Certaines réactions chimiques peuvent modifier le fonctionnement normal des cellules, de la même manière que les poisons peuvent affecter les cellules. Les symptômes d’un syndrome d'irradiation aiguë sont les suivants : cécité, chute des cheveux, saignement interne et défaillance des organes. |
En introduisant ce tableau, nous avons pris en considération les parties d’un organisme qui peuvent être affectées par le rayonnement nucléaire.
Une distinction est faite entre les différentes parties d’un organisme : sa surface externe et sa surface interne.
Le rayonnement nucléaire peut transférer de l’énergie à n’importe quelle partie d’un organisme qui a absorbé des rayonnements.
Le schéma suivant montre comment les différentes parties du corps humain peuvent absorber un rayonnement nucléaire.
Certains types de rayonnements nucléaires ne peuvent pas pénétrer la peau et sont absorbés par la peau.
Certains types de rayonnements nucléaires peuvent pénétrer directement la peau et peuvent donc être absorbés par les organes internes.
Un objet radioactif émettant l’un ou l’autre type de rayonnement peut être avalé ou inhalé involontairement, permettant à un rayonnement nucléaire d’être absorbé depuis l’intérieur du corps.
Le rayonnement nucléaire qui est absorbé par des parties d’un organisme qui contiennent des organes vitaux (tels que les poumons ou le foie, par exemple) peut endommager ces organes. Les dommages causés à ces organes peuvent être mortels pour un organisme, conduisant à la mort de celui-ci en quelques jours ou quelques heures.
Regardons maintenant un exemple concernant les dangers pour la santé du rayonnement nucléaire.
Exemple 1: Décrire les dommages que les rayonnements nucléaires peuvent causer aux cellules
Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement l’effet le plus grave sur les cellules vivantes si elles absorbent des rayonnements nucléaires ?
- Les cellules sont tuées.
- Les cellules sont endommagées.
- Les cellules dissipent l’énergie.
Réponse
L’énergie transférée par rayonnement nucléaire peut être dissipée dans une cellule. Cela ne nuit pas nécessairement à une cellule si la quantité d’énergie dissipée est très petite.
Cependant, la dissipation d’une quantité d’énergie suffisamment importante peut endommager une cellule et même la tuer. Tuer une cellule est l’effet le plus grave que peut subir la cellule.
Regardons un autre exemple.
Exemple 2: Décrire les dangers pour la santé du rayonnement nucléaire
Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement la façon dont la vie d’une personne peut être menacée par des dommages causés aux cellules de son corps du fait de l’absorption d’un rayonnement nucléaire ?
- Si suffisamment de cellules sont endommagées ou tuées dans une seule partie du corps qui est essentielle à la vie, une personne peut mourir.
- Les cellules doivent être endommagées ou tuées dans tout le corps pour qu’une personne meure.
Réponse
Il y a des parties dans le corps humain qui doivent fonctionner normalement pour qu’un être humain vive. Une partie du corps aussi vitale peut cesser de fonctionner normalement si plusieurs de ses cellules sont endommagées ou tuées. Il n’est pas nécessaire que le rayonnement nucléaire endommage tout le corps d’une personne pour que cette personne meure des dommages du rayonnement nucléaire.
Nous avons vu comment le rayonnement nucléaire peut créer rapidement des dommages. Il est également possible que les dommages causés par le rayonnement nucléaire aient des effets beaucoup plus graduels. Ces effets sont la conséquence de dommages au noyau d’une cellule.
Le noyau d’une cellule est une structure au centre de la cellule qui contient les gènes de la cellule. Une cellule et son noyau sont représentés sur le schéma suivant.
Les dommages à la structure principale de la cellule contribuent à des brûlures par irradiation ou à un syndrome d'irradiation aiguë, pouvant entraîner la mort de la cellule.
Des dommages au noyau d’une cellule qui ne sont pas suffisants pour tuer la cellule, peuvent entraîner des dommages aux gènes de la cellule. Cela peut provoquer une mutation dans la cellule.
Des dommages aux gènes d’une cellule peuvent amener la cellule à devenir cancéreuse. La cellule peut ensuite générer d’autres cellules cancéreuses.
Sur une longue période, cela peut conduire au développement d’une tumeur dans un organisme. Une tumeur peut éventuellement être fatale pour l’organisme dans lequel elle se développe.
Si une cellule qui a des dommages à ses gènes est une cellule reproductrice, alors la progéniture de l’organisme qui se développe à partir de cette cellule reproductrice peut avoir des mutations.
L’image suivante montre un animal qui a subi une mutation évidente due au développement anormal de cellules dans certaines parties de son corps.
De nombreuses mutations sont très nocives pour la progéniture, qui n’aura pas une durée de vie normale.
Regardons maintenant un exemple concernant les dangers indirects pour la santé du rayonnement nucléaire.
Exemple 3: Décrire les dommages indirects que le rayonnement nucléaire peut causer
Le rayonnement nucléaire qui endommage une cellule peut produire des mutations dans la cellule. Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement les effets les plus graves possibles sur une personne dont les cellules ont muté du fait du rayonnement nucléaire ?
- La personne développe un cancer mortel.
- La personne est temporairement malade jusqu’à ce que son corps développe des cellules de remplacement.
- La personne développe des déformations.
Réponse
Les cellules qui mutent ne fonctionnent pas normalement. Cela peut rendre une personne temporairement malade.
Des mutations de cellules reproductrices peuvent entraîner des déformations chez la progéniture engendrée à partir de ces cellules. Cela ne signifie pas pour autant qu’une personne atteinte de lésions cellulaires développe elle-même une déformation.
Une cellule qui a muté peut devenir une cellule cancéreuse. Une cellule cancéreuse peut se reproduire pour former une tumeur qui peut être fatale. C’est l’effet le plus grave de la mutation cellulaire.
Nous avons maintenant vu les effets néfastes de l’absorption du rayonnement nucléaire sur les organismes.
Voyons maintenant comment ces effets néfastes dépendent de la quantité de rayonnement qu’un organisme absorbe.
Les dommages causés à une partie d’un organisme par le rayonnement nucléaire sont affectés par la quantité de rayonnement nucléaire absorbée.
La quantité de rayonnement nucléaire absorbée est appelée dose de rayonnement nucléaire. La dose peut être mesurée en rem.
Regardons maintenant un exemple concernant l’unité de rem.
Exemple 4: Décrire la quantité mesurée en Rem
Lequel des éléments suivants est mesuré en rem ?
- Le rayonnement nucléaire absorbé par une personne
- La radioactivité d’un objet
- L’intensité du rayonnement nucléaire en un point
Réponse
L’unité de rem ne mesure pas la quantité de rayonnement nucléaire qu’un objet émet, il ne mesure donc pas la radioactivité d’un objet.
L’unité de rem mesure une quantité de rayonnement nucléaire, mais elle ne mesure pas cela en un point quelconque. Une dose de rayonnement nucléaire absorbée par une personne est mesurée en rem. Cela s’applique uniquement au rayonnement nucléaire qui est absorbé, pas au rayonnement nucléaire présent quelque part dont celui-ci n’est pas absorbé.
Augmenter la valeur en rem d’une dose a deux effets :
- Des brûlures par irradiation et un syndrome d'irradiation aiguë plus graves,
- ainsi qu’une plus grande probabilité que les cellules deviennent cancéreuses.
Il est très important de comprendre que, pour certains types de rayonnement nucléaire, les dommages causés ne guérissent pas complètement au fil du temps.
Les cellules tuées par le rayonnement nucléaire peuvent être remplacées par de nouvelles cellules saines. Les cellules qui sont endommagées par le rayonnement nucléaire et qui ne fonctionnent pas correctement, mais qui ne sont pas tuées, peuvent continuer à nuire à l’organisme dont elles font partie.
Supposons qu’une personne absorbe une dose de rayonnement nucléaire de 1 rem.
Le rayonnement nucléaire endommage les cellules de la personne de différentes manières. La personne peut même ne pas le remarquer si les dommages sont légers.
Quelques semaines plus tard, la personne absorbe une autre dose de rayonnement nucléaire de 1 rem.
Les dysfonctionnements des cellules provoqués par les dommages subis par la première dose que la personne a absorbée l’affectent toujours lorsqu’elle absorbe la deuxième dose. La deuxième dose ajoute des dommages à ceux subis lors de la première dose.
Supposons qu’une dose de 1 rem est à nouveau absorbée une semaines plus tard. Ce processus d’absorption de dose continue pendant plusieurs ans. De nombreuses doses seront donc absorbées au cours de ces ans.
Il se peut que le total des dommages dus à toutes ces doses soient suffisamment graves pour que la personne remarque maintenant qu’elle présente des symptômes de cancer ou de syndrome d'irradiation aiguë.
Regardons maintenant un exemple concernant les doses de rayonnement nucléaire.
Exemple 5: Décrire l’effet de plusieurs doses de rayonnement nucléaire
Un technicien d’une installation de stockage de déchets nucléaires reçoit une très petite dose de rayonnement tous les jour qu’il travaille. Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement l’effet que cela a sur sa santé ?
- Le plus de jours le technicien travaille, le plus il subit des dommages dus aux radiations nucléaires.
- La dose que le technicien reçoit n’est jamais suffisamment importante pour lui nuire, et sa santé n’est donc pas affectée.
Réponse
Il se peut que la dose absorbée par le technicien en un seul jour soit faible. Cependant, les dommages subis chaque jour ne guérissent pas du jour au lendemain. Les dommages causés par le rayonnement nucléaire chaque jour s’ajoutant aux dommages subis les jour précédents.
Plus il y a de jours où le technicien travaille, plus les dommages causés à son corps par le rayonnement nucléaire seront importants.
Résumons maintenant ce qui a été appris dans cette fiche explicative.
Points clés
- Le rayonnement nucléaire peut endommager les cellules en leur transférant de l’énergie thermique et chimique.
- Les dommages causés aux cellules par le rayonnement nucléaire peuvent provoquer des brûlures par irradiation et un syndrome d'irradiation aiguë.
- Plus l’énergie transférée par le rayonnement nucléaire est importante, plus les effets sur un organisme sont graves.
- De graves brûlures par irradiation ou un syndrome d'irradiation aiguë d’organes vitaux peuvent être rapidement fatals.
- Des dommages aux noyaux ou aux cellules peuvent provoquer des mutations, y compris la transformation de cellules en cellules cancéreuses.
- Les mutations de cellules reproductrices peuvent provoquer la mutation de la progéniture issue de ces cellules.
- Les doses de rayonnement nucléaire absorbées peuvent être mesurées en rem.
- Les dommages causés par le rayonnement absorbé sont cumulatifs.
