Le document traite des effets biologiques des rayonnements ionisants, en expliquant les différents types de rayonnements, leur dosimétrie et leurs effets sur les cellules humaines. Il distingue les effets déterministes, qui apparaissent selon une dose d'irradiation, et les effets stochastiques, qui sont aléatoires et peuvent entraîner des cancers. L'étude soulève l'importance de la radioprotection face à l'utilisation croissante des rayonnements ionisants en médecine.

1. EFFETS BIOLOGIQUES DES
RAYONNEMENTS IONISANTS
Réalisé par :
Amine Chahid
Souhail Sabbar
Chaimaà Bahbah
Université Hassan 1er
Faculté des sciences et techniques Settat
Département de physique appliquée
MST Génie biomédical instrumentation et
maintenance
Demandé par :
Pr. Harmouchi
Année Universitaire 2018/2019
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2. Introduction
• Notre monde est un bain de rayonnements, L’homme est exposé aux
rayonnements depuis son apparition sur Terre. L’homme est exposé à
toutes formes de rayonnements naturels provenant du sol, de l’espace,
du Soleil, et même dans son propre corps. Ce phénomène a été
découvert à la fin du XIXe siècle.
• L’étude scientifique de l’interaction matière – rayonnement donne une
possibilité de comprendre correctement de nombreux et complexes
faits expérimentaux, c’est la radiobiologie.
Quelles sont les rayonnements qui nous menacent ?
Quelles sont les effets biologiques de ces rayonnements ?
quelles sont les paramètres qui y interviennent ?
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3. Plan
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• Les différents rayonnements
ionisants
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• La dosimétrie des
rayonnements ionisants
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• Les effets des rayonnements
ionisants
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4. Les différents
rayonnements
ionisants
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5. I.1- La diversité de rayonnements:
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6. • L’ionisation consiste à créer des atomes ou des molécules de charge
électrique positive ou négative.
• Un rayonnement ionisant est un rayonnement EM/particulaire
capable de produire directement, ou indirectement, des ions.
• Un rayonnement est dit directement ionisant lorsqu’il est constitué
de particules électriquement chargé, d’ énergie suffisante pour
produire des ions.
• Un rayonnement est dit indirectement ionisant lorsqu’il est constitué
de particules neutres électriquement dont l’énergie pour produire
(selon plusieurs types d’interactions) une ionisation de la matière.
I.2- Définitions :
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7. • I.3.1- les rayonnements cosmiques
La terre est en permanence bombardée avec des particules et ondes qui
proviennent de l’explosion de certaines étoiles lointaines.. Nous sommes
traversée par une centaine de ces particules chaque jour.
I.3- La nature des rayonnements
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8. Les particules Alpha et Beta:
Ce sont des particules émises par la radioactivité de certains atomes lors de
leur désintégration.
Beta c’est un électron porteur de charge positive respectivement négative ,
Positon respectivement Electron.
Pénétration faible. Parcourent quelques mètres dans l’air. Une feuille
d’aluminium de quelques millimètres peut les arrêter.
Alpha est constituée de deux protons et deux neutrons combinés en
une particule identique au noyau d'hélium 4 (4He2+).
Pénétration très faible dans l’air. Une simple feuille de papier est suffisante
pour arrêter les noyaux d’hélium.
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9. Les ondes GAMMA:
Ce sont des ondes EM crées par l’effet de création des paires lors de la
désintégration des noyaux.
Pénétration importante, parcourt quelques centaines de mètres dans l’air,
traverse les vêtements et le corps, arrêté par une épaisseur de béton, acier ou
plomb.
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10. • I.3.2- les rayons X artificielles:
Les rayons X peuvent être produits par un faisceau d’électrons envoyé sur une
cible métallique. Ces électrons interagissent avec les électrons des atomes du
métal, en émettant des rayons X.
Même pénétration de gamma.
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11. • I.3.3- les rayons Ultra-Violet:
Ce sont des ondes EM qui viennent des rayons solaires , certaines gamme de
ces ondes atteint la surface de la terre et ils sont connus au niveau public ,
dont à forte absorption il causent des brulures et parfois des cancers au niveau
de la peau.
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12. La dosimétrie des
rayonnements
ionisants
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13. La dosimétrie est la détermination quantitative de
la dose absorbée par un organisme ou un objet, c'est-
à-dire l'énergie reçue par unité de masse, à la suite de
l'exposition à des rayonnements ionisants.
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14. II.1- Les modes d’expositions:
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15. Lors d’une exposition externe, ce qui compte c’est la durée de
l’exposition, la distance et la puissance de la source, la présence
éventuelle d’écrans.
L’exposition par contact est rare : elle résulte d’un contact ou
d’un quasi-contact avec des matières contaminées par la
radioactivité.
L’exposition interne, la plus dangereuse, dépend de la voie
d’incorporation (ingestion ou inhalation), des atomes radioactifs,
de l’organe cible et de la durée de séjour effectif de ces atomes
dans l’organe.
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16. • On définit cette dose comme l’énergie déposée par les
rayonnements dans un échantillon de matière.
• Le Gray : unité de dépôt d'énergie des rayonnements
D=
𝒅𝑬
𝒅𝒎
II.2- La dose absorbée:
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18. • La dose équivalente est égale au produit de la dose absorbée
moyenne dans la matière, par un nombre - un facteur de
pondération radiologique - qui tient compte de la nature du
rayonnement (photons, électrons, neutrons, alpha).
• H: dose équivalente
• Wr: facteur de pondération radiologique
H= D . Wr
II.3- La dose équivalente:
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20. • La dose efficace est une dose biologique très utilisée en radioprotection, qui
sert à évaluer l'exposition d'une personne individuelle aux rayonnements.
Elle tient compte de la sensibilité des tissus affectés et de la nature des
rayonnements. L'unité de « dose efficace » est le sievert (Sv) comme pour
la dose équivalente qui est relative à un tissu, un organe ou une glande
comme la thyroïde.
E = H . Wt
II.4- La dose efficace:
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22. Les effets des
rayonnements
ionisants
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23. III.1- Les effets biologiques:
III.1.1- l’affectation du rayonnement sur la cellule:
Toute molécule et cellule peut être affectées par un rayonnement
ionisant. Mais lorsque ADN est touché, il y a plus de
conséquences sur le fonctionnement cellulaire.
ADN : Acide Désoxyribonucléique
ARN : Acide ribonucléique
Le rayonnement a une action directe sur ADN ( ionisation de
l’ADN par des particules chargés) ou indirecte par l’intermédiaire
de l’eau contenue dans la cellule.(ionisation des molécules de
l’eau qui se décomposent en radicaux libres nocifs pour l’ADN)
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Irradiation
Ionisation directe par une
particule chargée
Ionisation indirecte par la
radiolyse de l’eau (par
rayons E.M ou bien des
neutrons )
Des radicaux libres
Lésion de l’ADN
Temps
10-15 S
10-6 S

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26. III.1.1- la réaction de la cellule :
La cellule possède des mécanismes de réparation différents:
Une réparation fidèle: la cellule retrouve son fonctionnement
normal.
La mort de la cellule: elle est soit :
éliminée par le système immunitaire
entraine une nécrose tissulaire.
La mutation de la cellule: il existe trois cas :
 Elle survit mais ne peut plus se diviser.
 Elle est aussi éliminée par le système immunitaire.
 Elle survit et elle commence à se diviser.
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27. III.2- Les effets déterministes :
Chaque organe possède sa propre sensibilité aux rayonnements ionisants.
Lorsque tous l’organisme est soumis à une dose de rayonnements, on observes
des problèmes vasculaires, des problèmes encéphaliques , des problèmes
digestifs et des brûlures qui apparaissent au niveau de la peau.
Des atteintes dans le cerveau ( > 10 Gy).
Des atteintes dans l ’appareil digestif et la peau ( > 6 Gy ).
Des troubles dans Les vaisseaux sanguins ( > 2 Gy).
Le décès de l’être humain avec absence de traitement ( > 4 Gy).
Ces effets sur l’être humain sont appelées déterministes, car pour chaque
dose d’irradiation on aperçue un effet déterminé et ils sont potentiellement
réversible.
Leur gravité varie selon la dose reçue, la nature des organes et l’étendue de la
zone du corps irradiée.
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III.3- Les effets stochastiques:
La cellule mutée n’a pas un avenir précis, elle peut développer un cancer. Pour
un individus exposé à un rayonnement, rien ne peut dire si un cancer peut
apparaitre chez lui. Et dans une population exposé rien ne permet de savoir
quel individu est atteint. Ce sont les effets stochastiques (ou aléatoires).
On ne peut qu’estimer statistiquement le risque se manifester.
Pour évaluer ce risque, on utilise une unité dérivé du Gray , qui est le Sievert
et son sous-multiple le Milli Sievert.
Contrairement aux effets déterministes, les effets stochastiques apparaîssent à
long terme :
 Leucémies : 3 à 4 ans après l’exposition.
 Des cancers solides : 10 ans à 40 ans après l’exposition.

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Hiroshima 1945

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32. Conclusion
• L’utilisation des rayonnements ionisants s’est considérablement
développée parallèlement, d’une part, à la connaissance du
danger qu’ils représentent, d’autre part à l’étude des effets de le
leurs actions (Radiobiologie), de leurs méfaits (Radiothérapie),
c’est la raison pour laquelle les scientifiques en médecine
spécialisés retirent de ces études un ensemble de connaissances
et de moyens orientés vers la radioprotection pour s’y remédier.
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