Vidéo de la leçon: Effets des radiations sur les organismes vivants Sciences

Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous apprendrons à décrire les dangers du rayonnement nucléaire pour la santé des organismes vivants. Avant de se concentrer sur ces dangers, rappelons quelques aspects du rayonnement nucléaire.

Toute la matière est constituée d’atomes, et au centre de chaque atome se trouve ce qu’on appelle le noyau. Nous l’avons dessiné ici comme une balle, mais nous savons que le noyau est composé de particules appelées protons et neutrons. Ces particules plus petites qui se trouvent dans le noyau subissent des forces qui les rapprochent et les séparent. Lorsque les forces de séparation et de rapprochement s’équilibrent, le noyau est dit stable. Cependant, lorsqu’il y a un déséquilibre des forces, ce noyau instable devient susceptible d’émettre un rayonnement nucléaire.

Le rayonnement nucléaire peut être constitué de particules ou d’ondes électromagnétiques. Dans les deux cas, ce rayonnement transmet de l’énergie; c’est-à-dire qu’elle transporte de l’énergie du noyau en décomposition vers le lieu où va le rayonnement. Ce rayonnement peut s’échapper vers l’espace ou être absorbé par le sol. Mais il pourrait également interagir avec un organisme vivant. Cela signifie que les atomes de cet organisme, que ce soit à sa surface ou en son intérieur, absorbent le rayonnement. Lorsque les atomes absorbent un rayonnement, ils peuvent subir des changements. Ces modifications peuvent être transmises à ce qu’on appelle des cellules. Tous les organismes vivants sont faits de cellules.

Nous pouvons représenter les cellules comme de très petits objets, généralement trop petits pour être visibles à l’œil nu, avec une forme irrégulière et une région centrale dans la cellule. Cette région contient ce qu’on appelle l’ADN de la cellule. L’ADN d’une cellule est comme une liste d’instructions pour la reproduction de la cellule. Lorsque les atomes d’une cellule absorbent un rayonnement nucléaire, il existe plusieurs effets possibles.

Étant donné que le rayonnement nucléaire transfère de l’énergie, il est possible que la cellule soit réchauffée. Cela peut ou non endommager la cellule. Si la cellule n’est réchauffée qu’un petit peu, elle peut continuer à fonctionner normalement. Cependant, si le réchauffement est suffisant, la cellule peut en effet être endommagée. Les dommages à une cellule signifient qu’elle n’est plus capable de jouer son rôle habituel. Lorsque l’ADN d’une cellule est endommagée, cela signifie que les instructions de reproduction de la cellule ne sont plus correctes. À ce stade, différentes choses peuvent se produire.

Si la cellule ne peut pas se reproduire, elle s’éteindra. D’autre part, si l’ADN endommagée peut encore être reproduite, mais peut-être avec des erreurs, cela peut conduire à ce qu’on appelle une mutation. C’est ce qui se passe lorsqu’une cellule ou même un organisme change de forme de façon involontaire. Encore une fois, selon la façon dont l’ADN dans une cellule est endommagée, une mutation peut être transmise d’une génération de cellules à une autre. Dans les cas extrêmes, les mutations peuvent entraîner un changement de forme de l’organisme. Les mutations sont également la cause de tous les cancers connus.

L’énergie transmise à une cellule qui peut entraîner ces effets se divise en deux catégories. Le rayonnement peut transférer directement de l’énergie thermique à une cellule, et indirectement, il peut transférer de l’énergie chimique. Ainsi, le réchauffement, l’endommagement et la mort des cellules peuvent être dus à une combinaison de transfert d’énergie thermique et chimique dû au rayonnement nucléaire. Maintenant, admettons que cette cellule fait partie d’un plus grand organisme. Disons que c’est une cellule dans le corps d’une personne.

Le rayonnement nucléaire peut impacter un organisme de façons différentes de celles selon lesquelles il impacte une seule cellule. Si suffisamment de cellules d’un organisme sont suffisamment réchauffées, l’organisme dans son ensemble peut subir des brûlures par irradiation. L’effet de ces brûlures est semblable à un coup de soleil, mais il peut se produire à la fois à l’extérieur et à l’intérieur de l’organisme. En raison du transfert d’énergie chimique, un organisme peut également subir un empoisonnement par rayonnement. Cela peut entraîner des symptômes tels que des défaillances d’organes, du saignement interne ou encore une cécité.

Ainsi, les effets possibles des rayonnements sur un organisme peuvent être assez graves. Malgré cela, les rayonnements se sont avérés très utiles dans certains domaines de la médecine. Par exemple, les rayons X sont un type de rayonnement, bien que leur origine ne soit pas nucléaire, qui nous aide à comprendre la santé du corps. Étant donné que les rayonnements peuvent être nocifs mais peuvent également être utiles pour la santé humaine, la dose de ces rayonnements dans les applications médicales est soigneusement contrôlée. La dose indique la quantité de rayonnement absorbée par le corps d’une personne. Les doses de rayonnement pour les personnes peuvent être mesurées avec une unité appelée rem. Une radiographie au poignet d’une personne, par exemple, implique une dose d’environ 0,006 rem.

En général, plus la dose est élevée, plus le risque que ce rayonnement affecte négativement le corps d’une personne est grande. Mais en plus d’augmenter la dose, il existe une autre façon dont le rayonnement nucléaire peut être dangereux pour la santé humaine. Même si la dose de rayonnement d’une seule radiographie du poignet, par exemple, est assez petite et généralement non dangereuse, réfléchissez à la manière dont cette dose changerait si la radiographie, au lieu de durer un instant, durait plus longtemps. Autrement dit si le poignet d’une personne était radiographié pendant des minutes, voire des heures ou des jours. Même si la quantité de rayonnement absorbée par la personne à un moment donné est assez faible, en prolongeant son temps d’exposition au rayonnement, même cette petite dose peut être accumulée et causer des dégâts.

En général, le rayonnement peut être nocif, voire mortel pour les personnes. Premièrement, une personne pourrait absorber une grande dose de rayonnement pendant une courte période. Et deuxièmement, si une petite dose est appliquée mais pendant longtemps, c’est-à-dire une longue période d’exposition, en raison du risque potentiel que le rayonnement nucléaire pose pour les humains, la quantité de rayonnement à laquelle une personne est exposée exprès, par exemple pour des raisons médicales, est soigneusement quantifiée et limitée. Sachant tout cela, regardons maintenant quelques exemples.

Lequel des énoncés suivants décrit correctement l’effet le plus grave sur les cellules vivantes qui peut résulter de leur absorption de rayonnement nucléaire ? (A) Les cellules dissipent de l’énergie. (B) Les cellules sont endommagées. (C) Les cellules sont tuées.

Lorsque le rayonnement est émis par un noyau, il peut être absorbé par les atomes d’une cellule qui constituent un organisme vivant. Une cellule a plusieurs parties ; nous ne les avons pas dessinées ici. Mais l’important, c’ est que le rayonnement nucléaire peut transférer de l’énergie à une cellule. Le rayonnement peut transférer directement l’énergie thermique et indirectement l’énergie chimique. Si une cellule est réchauffée par l’énergie thermique, la cellule peut simplement dissiper cette énergie par refroidissement sans effets négatifs.

Nous voyons donc que l’option (A) où les cellules dissipent de l’énergie est l’un des résultats de leur absorption de rayonnement nucléaire. Mais c’est un résultat fortement minoritaire. Rappelons que nous cherchons à identifier l’effet le plus grave sur une cellule vivante. Une cellule peut également être endommagée en absorbant un rayonnement nucléaire ; par exemple, elle peut être suffisamment réchauffée pour que la cellule ne fonctionne plus correctement. Il est toujours possible, cependant, qu’une cellule endommagée se reproduise. Selon le type de dommage cellulaire subi, cette reproduction peut ne pas être exacte, mais dans ce cas, la cellule reste vivante.

L’option (C), cependant, décrit un résultat dans lequel une cellule a absorbé suffisamment de rayonnement nucléaire pour que l’énergie transférée entraîne la mort de la cellule. Une cellule morte, bien sûr, ne peut pas se reproduire. Ainsi, une cellule tuée est l’effet le plus grave sur cette cellule qui peut résulter de l’absorption d’un rayonnement nucléaire.

Regardons maintenant un autre exercice.

Lequel des énoncés suivants est mesuré par l’unité rem ? (A) La radioactivité d’un objet, (B) le rayonnement nucléaire absorbé par une personne, (C) l’intensité du rayonnement nucléaire en un point.

Pensons à ces trois options de réponse dans le contexte d’une personne exposée à un rayonnement nucléaire. Pour qu’une personne soit exposée à un rayonnement, d’abord, il doit y avoir un objet, disons celui-ci, qui émet un rayonnement. Alors disons que cet objet dégage un rayonnement nucléaire et qu’une personne y est exposée. Bien que certains de ces rayonnements puissent passer directement à travers la personne, certains peuvent également être absorbés. Lorsque cela se produit, il y a un transfert d’énergie vers les atomes du corps de la personne qui ont absorbé le rayonnement.

L’unité rem est conçue pour indiquer à quel point la dose de rayonnement est absorbée. Si l’unité décrivait la radioactivité d’un objet, alors dans notre croquis, nous n’aurions pas besoin d’impliquer une personne. Nous pourrions considérer simplement cette partie du schéma. Mais cette unité est liée à la façon dont une personne ressent, c’est-à-dire absorbe, le rayonnement. Nous ne choisirons pas l’option de réponse (A).

En ce qui concerne l’option (C), elle prétend que l’unité rem est liée à l’intensité du rayonnement nucléaire en un point. Encore une fois, cette définition n’a rien à voir avec la quantité de rayonnement qu’une personne absorbe. Si l’option (C) était correcte, nous pourrions choisir un point dans l’espace, disons ici, et utiliser l’unité rem pour indiquer l’intensité du rayonnement nucléaire en ce point. Cependant, l’unité rem est utilisée à des fins médicales. Il est conçu pour aider à protéger les personnes contre une surexposition au rayonnement nucléaire.

L’unité rem donne une mesure quantitative de la quantité de rayonnement nucléaire absorbée par une personne. Notez que cela ne comprend pas le rayonnement nucléaire auquel la personne sera exposée mais qu’elle n’absorbe pas. Cela indique que l’unité rem est conçue pour assurer la santé et la sécurité des personnes.

Voyons maintenant un dernier exemple.

Un technicien d’une installation de stockage de déchets nucléaires reçoit une très petite dose de rayonnement chaque jour qu’il travaille. Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement l’effet que cela a sur sa santé ? (A) Plus de jours le technicien travaille, plus il subira de dégâts dus aux rayonnements nucléaires. (B) La dose que le technicien reçoit n’est jamais assez importante pour le nuire, et sa santé n’est donc pas affectée.

Nous avons ici un scénario où un technicien nucléaire reçoit une très petite dose de rayonnements chaque jour que cette personne se rend au travail. Puisque cette dose quotidienne est si petite, la recevoir un jour donné a une petite probabilité d’avoir un effet négatif sur la santé. Mais le fait est que le technicien est exposé à cette très petite dose jour après jour. Les dommages causés au corps par le rayonnement nucléaire sont cumulatifs. Cela signifie que chaque fois qu’une personne est exposée à un rayonnement nucléaire, cela augmente la probabilité qu’elle subisse des dégâts.

Par analogie, considérons une personne qui a un coup de soleil. Avoir un coup de soleil une fois est douloureux, mais n’aura probablement aucun effet négatif sur la santé à long terme. Cependant, si une personne a un coup de soleil jour après jour, pour des semaines, mois ou années, ces petits dommages quotidiens sur la peau s’additionneront. À long terme, la probabilité que cette personne développe un cancer de la peau augmente.

Un principe similaire s’applique à notre technicien nucléaire. Plus le technicien travaille longtemps, plus il subira de dégâts cumulés dus au rayonnement nucléaire. Une solution, bien sûr, est que le technicien cesse d’aller au travail. Mais c’est une question qui doit être réglée entre lui et son superviseur.

Terminons maintenant notre leçon en résumant quelques points clés. Dans cette vidéo, nous avons vu que le rayonnement nucléaire peut impacter les cellules en les réchauffant, en les endommageant ou même en les détruisant. Nous avons appris de plus que lorsque l’ADN d’une cellule est endommagée, cela peut entraîner une mutation. Une mutation dans une cellule, un gène ou un organisme peut être transmise aux générations suivantes. Cela peut entraîner un cancer ou une autre anomalie dans un organisme. D’autre part, le rayonnement nucléaire peut impacter les organismes par des brûlures ou un empoisonnement.

Parce que le rayonnement peut être nocif pour les organismes tout en ayant des applications en médecine, une unité appelée rem a été développée pour mesurer la dose de rayonnement absorbée par une personne. Enfin, le rayonnement nucléaire peut être nocif, voire mortel, pour une personne si une grande dose est reçue pendant une courte période ou si une petite dose est reçue de façon continue pendant une longue période. Ceci est un résumé des effets des radiations sur les organismes vivants.