Radioactivité : émail irradiant

15. novembre 2013
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Fuite du bassin de refroidissement, radioactivité dans le sol et eau de mer contaminée : Fukushima est devenu une image d’horreur de l’énergie nucléaire. Pour estimer les risques de cancer, les dents apportent une importante contribution.

Dans les accidents de centrales nucléaires, comme récemment pour celle de Fukushima, de grandes quantités d’isotopes radioactifs sont relâchées dans l’environnement : de l’iode 131 (demi-vie physique de huit jours), du césium-137 (30,17 années) et du strontium-90 (28,78 années). Des nucléides similaires pourraient être libérés par les « bombes sales ». Après un accident nucléaire majeur, le tri des personnes reste un problème. Les patients qui ont été exposés à de faibles doses ne présentent pas des symptômes aigus de la maladie des rayons, mais sont plus souvent touchés par le cancer. Le risque individuel réel peut être déterminé par le strontium-90 au niveau des dents.

Deux parents chimiques

Pour cela, une théorie : le calcium et le strontium sont dans le même groupe principal du tableau périodique. Ils ont donc des propriétés très semblables. Par notre nourriture, l’os et les dents absorbent entre 50 et 350 microgrammes de strontium par gramme de calcium, il s’agit normalement d’isotopes stables comme le strontium-86, -87 ou -88. Mais ce n’est pas le cas à Fukushima : pendant la phase de développement, les substances des dents et des os des enfants accumulent beaucoup de strontium-90 issu de l’alimentation. Les adultes sont également touchés. Chez eux, les ions suspects passent dans l’émail grâce à un processus d’échange passif et y restent pendant un certain temps. Une longue demi-vie biologique (49 ans) et physique (28,78 années) conduisent à de fortes doses de rayonnement pour les os et les dents – avec des conséquences possibles à long terme.

L’affaire est dans les dents

C’est ce que montrent les travaux de Joseph J. Mangano et Janette D. Sherman, New York. Ils récupérèrent d’une collection de l’État du Missouri une énorme quantité de 85 000 dents de lait mises à disposition d’Américains qui sont nés entre 1959 et 1961. À cette période, des essais nucléaires en surface transportèrent beaucoup strontium-90 dans l’atmosphère. Pour chaque échantillon, les chercheurs eurent de nombreuses informations, de la résidence de la mère et du bébé aux habitudes alimentaires. Et cela comporte aussi l’inscription sur les listes électorales, les registres de décès et des questionnaires. Enfin, Mangano et Sherman identifièrent 97 dents de lait de 78 patients atteints de cancer – 65 personnes étaient encore en vie. Les 13 restantes étaient mortes, avec une moyenne d’âge de décès d’environ 40 ans. Mangano et Sherman comparèrent lesdits échantillons avec 194 dents de sujets sans pathologie maligne. Pour cela, un compteur à scintillation liquide a été utilisé. Leur conclusion : pour les maladies avec tumeurs, la quantité de strontium-90 était statistiquement significative avec 7,00 picocuries par gramme comparées aux valeurs de contrôle, à savoir 3,16 picocuries par gramme. Il est probable que beaucoup plus de personnes sont mortes des retombées radioactives qu’on ne le pensait précédemment, suggèrent les auteurs. Ils citent des études menées par le gouvernement américain sur 35 000 cas de cancer – 15 000 morts respectivement – après des essais de bombes atomiques. Dans le cas de la catastrophe des réacteurs japonais, ces mesures pourraient aider à détecter les risques de cancer précoce et à un coût relativement faible. Les milieux gouvernementaux japonais ne sont pas vraiment enthousiastes à l’idée d’appliquer cette méthode scientifique.

Révéler des dommages dans la structure

Scientifiquement, il y a aussi des motifs de critique : bien que le strontium-90 soit un isotope important, libéré lors d’accidents nucléaires ou d’attaques, les retombées sont beaucoup plus complexes. Les médecins ne peuvent pas répondre à la question de la charge globale des patients, que cela soit par rayons X ou gamma sans incorporation. Mais il existe des alternatives dans le monde de la physique théorique : des rayonnements gamma ou X de haute énergie produisent dans l’hydroxyapatite cristalline de dents des électrons non appariés. Ils ont un spin caractéristique, c’est leur moment cinétique intrinsèque. Sur la résonance paramagnétique électronique (EPR, Electron Paramagnetic Resonance), les défauts correspondants dans le cristal peuvent être déterminés. Si les chercheurs enlèvent un champ magnétique externe, cela se traduira par deux états de spin, à savoir, parallèles et anti-parallèles aux lignes de champ. Avec un rayonnement électromagnétique de fréquence appropriée, il est possible de basculer les spins énergétiquement favorables vers un mauvais état et de mesurer la consommation d’énergie : une mesure pour les défauts de structure. Déjà au cours de leurs Adult Health Studies, des médecins et des physiciens étudièrent par spectrométrie EPR des survivants de bombardements atomiques. Les aberrations chromosomiques sont en corrélation avec la dose de rayonnement absorbée par les dents – un argument en faveur de cette forme de dosimétrie rétrospective.

Harold M. Swartz a amené le principe physique du laboratoire au patient – en particulier en fondant l’EPR Center for the Study of Viable Systems, Geisel School of Medicine à Dartmouth. Avec son équipe, il a développé un spectromètre portable pour une utilisation sur le terrain. Swartz n’a pas besoin de dents de lait ou de dents extraites. Au contraire, les patients mettent leur tête entre une paire de bobines qui créent le champ magnétique nécessaire. Grâce à un bloc de morsure, les incisives sont exactement alignées. En moins de cinq minutes, les résultats sont obtenus. Swartz voit le potentiel d’équipements appropriés, notamment en cas d’accidents ou d’attaques nucléaires, pour faire un triage rapide. Autrement, il serait difficile d’identifier les patients qui n’ont pas incorporé de radionucléides ni ne présentent de symptômes de la maladie des rayons, mais peuvent avoir été exposés à de fortes doses de rayonnements gamma.

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