Radioactivite en medecine

Radiotherapie, traceurs radioactifs, radioprotection, dosimetrie

COURS TERMINALE ST2S - CHAPITRE CBPH : LA RADIOACTIVITE EN MEDECINE

Introduction :

La radioactivite est un phenomene naturel utilise de maniere controlee en medecine, principalement dans deux grands domaines : la radiotherapie (traitement) et la medecine nucleaire diagnostique. En France, environ 200 000 patients sont traites chaque annee par radiotherapie. Son usage necessite une radioprotection stricte.

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1. LA RADIOACTIVITE : RAPPELS

  • Noyau instable : Un atome est radioactif lorsque son noyau est instable. Pour atteindre la stabilite, il se desintegre en emettant spontanement des rayonnements.
  • Les trois principaux rayonnements :
  • Rayonnement Alpha (α) : Particule lourde (2 protons + 2 neutrons). Pouvoir penetrant TRES FAIBLE (arrete par une feuille de papier ou la peau). Dangereux en cas d'ingestion/inhalation.
  • Rayonnement Bêta (β) : Electron emis par le noyau. Pouvoir penetrant FAIBLE (arrete par quelques mm d'aluminium).
  • Rayonnement Gamma (γ) : Onde electromagnetique (comme les rayons X). Pouvoir penetrant TRES ELEVE (necessite des ecrans epais en plomb ou beton).
  • Demi-vie (T1/2) : Temps necessaire pour que la moitie des noyaux radioactifs d'un echantillon se desintegrent. C'est une caracteristique physique de chaque radionucleide.
  • Exemple : Iode 131 (I-131) : T1/2 = 8 jours. Technetium 99m (Tc-99m) : T1/2 = 6 heures.

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2. LA RADIOTHERAPIE : TRAITER PAR LES RAYONNEMENTS

Objectif : Detruire les cellules cancereuses en les irradiant, tout en epargnant au maximum les tissus sains avoisinants.

  • Radiotherapie externe (la plus courante) : Le patient recoit des rayonnements produits par une source externe (accelerateur lineaire).
  • Rayonnements utilises : Photons X de haute energie ou electrons.
  • Principe : Focaliser plusieurs faisceaux sur la tumeur pour y delivrer une dose maximale.
  • Curietherapie (radiotherapie interne) : Source radioactive placee a l'interieur ou a proximite immediate de la tumeur (ex : cancers de la prostate, du col de l'uterus). Haute dose localisee.
  • Protontherapie (technique de pointe) : Utilise des protons au lieu des photons. Avantage majeur : les protons delivrent l'essentiel de leur dose a une profondeur precise (pic de Bragg), epargnant les tissus au-dela. Reservee a certaines tumeurs.

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3. LA MEDECINE NUCLEAIRE DIAGNOSTIQUE : VOIR L'INVISIBLE

Principe : Administrer au patient un traceur radioactif (ou radiopharmaceutique) qui se fixe preferentialement sur un organe ou suit un metabolisme specifique. La detection des rayonnements emis permet de creer une image fonctionnelle.

  • Traceurs les plus utilises :
  • Technetium 99m (Tc-99m) : Le plus employe (80% des examens). Demi-vie courte (6h), emetteur gamma. Fixation variable selon la molecule vectrice (ex : exploration osseuse, cardiaque, renale).
  • Iode 131 (I-131) et Iode 123 : Fixation specifique par la thyroide. Utilises pour l'imagerie et le traitement (hyperthyroidie, cancer).
  • Fluor 18 (F-18) : Utilise en Tomographie par Emission de Positons (TEP). Incorpore dans une molecule de glucose (FDG). Les cellules cancereuses, tres gourmandes en glucose, captent fortement le traceur, permettant de localiser des tumeurs et leurs metastases.

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4. LA RADIOPROTECTION : SE PROTEGER

Ensemble de regles visant a proteger les patients, le public et les professionnels.

  • Les trois principes fondamentaux :
  • Temps : Reduire au minimum la duree d'exposition.
  • Distance : S'eloigner le plus possible de la source (l'intensite diminue avec le carre de la distance).
  • Ecran (ou blindage) : Interposer un ecran adapté au rayonnement (tablier plombe, paravent, murs en beton).
  • Dosimetrie : Mesure de la dose de rayonnement recue.
  • Unite : le Sievert (Sv) qui tient compte du type de rayonnement et de la sensibilite des tissus.
  • Dose efficace : Dose calculee pour l'ensemble du corps, exprimee en Sv.
  • Limites reglementaires annuelles en France :
  • Public : 1 mSv/an (hors exposition medicale et naturelle).
  • Professionnels exposes : 20 mSv/an en moyenne sur 5 ans (avec pas plus de 50 mSv sur une annee).

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5. EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS

  • Effets deterministes (certains) :
  • Apparaissent au-dela d'un seuil de dose.
  • Gravite proportionnelle a la dose.
  • Exemples : erytheme, cataracte, sterilite, syndrome d'irradiation aigue.
  • Effets stochastiques (probabilistes) :
  • Peuvent survenir sans seuil (meme a faible dose). Leur probabilite d'apparition augmente avec la dose.
  • Gravite independante de la dose.
  • Exemples : cancers, effets genetiques (sur la descendance).
  • Relation dose-effet : Pour les faibles doses, la relation est lineaire sans seuil (modele prudent utilise en radioprotection).

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6. GESTION DES DECHETS RADIOACTIFS MEDICAUX

  • Origine : Seringues, aiguilles, compresses, restes de radiopharmaceutiques... issus des services de medecine nucleaire et de radiotherapie.
  • Gestion : Triage, conditionnement et entreposage decentralise en attente de decroissance radioactive (pour les radionucleides de courte periode comme le Tc-99m). Les dechets de moyenne et haute activite a vie longue sont ensuite pris en charge par l'ANDRA (Agence Nationale pour la Gestion des Dechets Radioactifs) pour un stockage definitif.

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CHIFFRES CLES & REPERES :

  • Doses d'exposition a titre de comparaison :
  • Fond naturel en France (radon, rayonnement tellurique, cosmique) : ~2.4 mSv/an (variable selon les regions).
  • Radiographie du thorax : ~0.02 mSv.
  • Scanner thoracique : ~7 a 10 mSv.
  • Scintigraphie osseuse (Tc-99m) : ~4 mSv.
  • Examen TEP (F-18) : ~5 mSv.
  • En France : ~1 million d'examens de medecine nucleaire et ~200 000 traitements de radiotherapie par an.
  • Organisme de reference : Autorite de Surete Nucleaire (ASN) qui controle toutes les activites nucleaires civiles, y compris medicales.
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