II. Les effets de la radioactivité sur l’écosystème
1°) L’être humain
A. Ionisation des tissus vivants
Ce sont les effets observés lorsque des radiations ionisantes entre en contact avec un tissu vivant. En effet, les rayonnements alpha, bêta et gamma constituent un danger pour l’homme du fait que ce sont des rayonnements ionisants.
Ainsi, l’ionisation provoquée par un rayonnement en traversant le tissu vivant est susceptible d’entraîner des modifications chimiques au niveau de l’organisme. Le rayonnement arrache des électrons aux couches externes des atomes constituant la matière. Ces atomes sont alors transformés en ions chimiquement actifs, pouvant provoquer des modifications de la vie cellulaire.
Ces modifications chimiques peuvent toucher diverses molécules comme l’eau, les membranes ou l’ADN. Cette dernière molécule, qui est présente dans le noyau d’une cellule, contient toute l’information génétique propre à un individu, son génome. Sa modification entraîne des modifications au niveau cellulaire puis au niveau de l’organisme. Pour éviter cela, nos cellules réparent en permanence ces modifications faites par la radioactivité, qui sont similaires à ce que notre organisme produit normalement.
Cependant, cette capacité de réparation est limitée et peut être dépassée si la quantité d’énergie absorbée à cause d’un rayonnement en un temps trop court est trop intense. C’est pour cela que la gravité des effets biologiques de la radioactivité dépend du type de radiation (alpha, bêta ou gamma), de la dose absorbée, du temps d’exposition à une source radioactive, de la surface irradiée (localement ou l’organisme entier) mais également de la radiosensibilité des tissus touchés.
B. Au niveau moléculaire: effets des rayonnements sur l’ADN
Cette modification entraîne une modification des chromosomes.
« Les rayonnements ionisants peuvent induire des anomalies chromosomiques. Un chromosome présentant une anomalie est visible en haut à gauche. »
La molécule d'ADN peut être touchée directement ou indirectement par les rayonnements.
L’ionisation de la molécule d’ADN peut entraîner :
- Des ruptures de ses chaînes : les deux brins s'écartent par l’intervention de molécules d'eau. Les liaisons hydrogènes entre les bases azotées sont donc rompues.
-Des lésions des bases nucléiques (surtout la thymine).
-La formation de liaisons chimiques anormales.
-Une déformation des deux brins d'ADN.
Suite à ces lésions, des enzymes spécifiques peuvent réparer la chaîne d’ADN. Cependant, si la dose absorbée d’énergie est trop grande, la réparation ne sera pas complète. Ainsi une lésion de l’ADN peut ensuite engendrer deux situations :
• Les modifications au niveau de l’ADN peuvent être sans importance pour le codage génétique ou être réparées par des enzymes spécialisées, produites par la cellule. Dans ce cas, l’effet biologique des radiations se limite à l’échelle moléculaire et la cellule reste intacte. Ainsi, il n’y aura pas d’effets visibles des radiations sur l’organisme.
• Les enzymes ne parviennent pas à réparer correctement la molécule d’ADN, ce qui entraînera plusieurs conséquences au niveau des cellules. La qualité de la réparation dépend de la nature et du nombre de lésions d’ADN, et de cette qualité dépendra donc obligatoirement de la survie de la cellule.
Il se peut que la molécule d’ADN, suite à une exposition à des rayonnements ionisants n’ais pas été réparée correctement. Suite à une réparation fautive de la molécule d’ADN, on va voir l’apparition de deux situations :
1) La réparation fautive de la cellule entraîne la mort de celle-ci par une mutation mortelle. On a également mis en évidence un nouveau mécanisme de protection autre que les enzymes codées par des gènes de réparation. La cellule fortement lésée peut provoquer sa propre mort en activant des gènes suicides : c’est la mort programmée. Les effets biologiques de la radioactivité qui découlent de la mort cellulaire sont appelés les effets déterministes.
2) La réparation fautive de la cellule n’entraîne pas la mort de celle-ci, mais la molécule d’ADN a subi des mutations non-mortelles, il y a alors modification de la cellule. Ces effets biologiques de la radioactivité sont appelés les effets stochastiques.
►" Caricature de philippe geluck illustrant les modifications
phénotypiques, dues aux radiations nucleaire. On parle
d'effets stochastiques."
( nous avons juger non nécessaire d'afficher de véritables
photographies de ces effets sur l'homme. )
Nous venons de déterminer quels sont les effets produits par les radiations, au niveau moléculaire. L’individu étant constitué de cellules, elles mêmes constituées de molécules, le phénotype moléculaire conditionne le phénotype cellulaire qui conditionne à son tour le phénotype macroscopique (à l’échelle de l’individu).
Ainsi les effets déterministes sont traduits par la destruction des cellules, qui entrainent la mort de l’individu. Tandis que les effets stochastiques engendrent une réorganisation du matériel génétique (mutations etc..), qui se répercute sur l’aspect physique de l’individu, autrement dit une modification du phénotype macroscopique.
Ainsi, on a vu que l’ionisation perturbe les atomes, brise les molécules en leur arrachant des électrons. Les effets peuvent être temporaires ou permanents et deviennent problématiques lorsque l’irradiation est intense. Les éventuelles conséquences de la radioactivité sont principalement produites par une modification de la molécule d’ADN.
<-- Pour récapituler, un schéma bilan fait-maison !! ☺(clic)
