Radioactivité : ces chercheurs tentent de comprendre ses effets sur la santé

« Là, c’est le cœur qui bat. Les vagues des courbes s’écartent quand l’organe se remplit de sang, puis se rapprochent quand il l’éjecte dans l’aorte. » La petite salle d’examen du laboratoire de radiotoxicologie et radiobiologie expérimentale (LRTOX) de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), à Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine), est plongée dans la pénombre. Masquée et les cheveux dissimulés sous une charlotte jetable, Virginie Monceau, chercheuse en biologie cardiaque, désigne les sinusoïdes de son échographe d’un doigt ganté de violet. À côté, anesthésiée et allongée sur le dos sous la sonde, une souris au pelage brun remue faiblement la queue.

L’animal a été irradié pendant plusieurs mois avec de très faibles doses de césium 137. « On a voulu reproduire l’exposition à la radioactivité d’un habitant de la région de Tchernobyl, explique la chercheuse. On observe les effets de l’irradiation sur le système cardiovasculaire. Lors d’une expérience précédente, on a vu un impact sur la contractibilité cardiaque trois mois après l’irradiation. »

L’objectif du jour est de voir si cet effet est toujours observable six mois après. Une fois l’échographie terminée, la souris ira rejoindre une cage chauffante où se trouvent déjà deux de ses congénères, dont l’une se lisse soigneusement les moustaches.

Depuis les années 1990, l’IRSN étudie les conséquences parfois fatales de l’exposition aux faibles doses [1] de radioactivité sur les organismes. « On sait que ces effets existent et qu’ils s’expriment plusieurs années voire plusieurs dizaines d’années après l’exposition, explique Dominique Laurier, adjoint au directeur de la santé. Les grandes questions sont : le risque de cancer existe-t-il même aux doses reçues dans la vie courante ? Et le cancer est-il le seul risque, alors que des résultats récents suggèrent des liens entre exposition aux faibles doses et maladies cardiovasculaires et neurodégénératives ? »

Pesées, prises de sang, échographies...

Pour y répondre, l’institut combine deux approches : biologique et épidémiologique. « L’épidémiologie va mettre en évidence des symptômes, par exemple des maladies ischémiques chez les travailleurs ; la radiotoxicologie va essayer de comprendre les mécanismes qui conduisent à ces maladies. C’est complémentaire », apprécie Teni Ebrahimian, chercheuse en biologie vasculaire.

L’enjeu est de taille, alors qu’une partie de la population est exposée aux rayonnements ionisants : les travailleurs de la filière nucléaire bien sûr, mais aussi le personnel navigant des compagnies aériennes, certains professionnels de santé comme les radiologues et les patients ayant subi un scanner, une radio ou une radiothérapie.

Côté radiotoxicologie, c’est dans le bâtiment 05, au milieu des blouses blanches, des incubateurs pour culture cellulaire et autres congélateurs à -80 °C, que ça se passe. Une vingtaine de scientifiques, parmi lesquels sept chercheurs titulaires, y étudient les effets des faibles doses sur une myriade d’organes. « On irradie les rats et les souris, soit en exposition externe, soit en leur donnant de l’eau contaminée au césium 137. Ensuite, on les analyse pour voir ce qui se passe au niveau organique : pesées, prises de sang, échographies grâce auxquelles on peut suivre le rythme cardiaque, voire l’épaississement de l’aorte », décrit Teni Ebrahimian.

Delphine Denais-Laliève, la vétérinaire de l’institut, veille à ce que ces expériences préservent au maximum les animaux. « Un comité d’éthique d’une vingtaine de membres challenge les chercheurs sur leurs projets : est-ce que vous pouvez baisser le nombre d’animaux ? Utiliser des techniques alternatives, comme les organoïdes [une version miniature et simplifiée d’un organe, fabriquée in vitro en 3D] ? »

Au bout de 9 à 18 mois, les animaux sont euthanasiés. Leurs organes — cerveau, cœur, reins, etc. — sont répartis entre les chercheurs du laboratoire. Ces derniers plongent au plus profond des tissus, jusqu’à la cellule, pour comprendre comment la radioactivité détraque le fragile équilibre du vivant. Justyne Vetel s’intéresse aux effets des radiothérapies sur le rythme cardiaque de patientes traitées pour un cancer du sein. À cet instant, cela consiste à rechercher la caspase 3, une protéine impliquée dans la mort cellulaire, dans des échantillons issus de cœurs de souris irradiés.

« L’idée est de voir si cette protéine augmente avec l’irradiation, et si l’irradiation a plus ou moins d’effet en fonction de la dose », explique la doctorante, en déposant de microscopiques gouttelettes dans deux bacs de plastique transparent gradués, remplis de gel et d’empiècements sophistiqués. La première partie de l’expérience, sur des échantillons prélevés 24 heures après l’irradiation, a déjà mis en évidence « une augmentation de cette mort cellulaire ». Pour ce qui est de la mort cellulaire soixante semaines post-irradiation, réponse à la fin de l’expérience.

Pour aller encore plus loin, les chercheurs ont accès aux spectromètres de masse et surtout au dispositif Sims du laboratoire de recherche en radiochimie, spéciation et imagerie (LRSI). Ces équipements massifs à la tuyauterie compliquée, dont le bourdonnement incessant emplit le bâtiment 01, permettent d’identifier les radionucléides et de visualiser l’endroit précis où ils se fixent à l’intérieur d’un organe, voire à l’intérieur d’une cellule. Ils ont permis à Yann Gueguen, chercheur en toxicologie, de mieux comprendre comment l’uranium s’accumulait dans certaines cellules rénales particulières, avec des effets particulièrement délétères.

Avancées considérables

Dans le bâtiment 33, où est installé le laboratoire d’épidémiologie (Lepid), point de surchaussures, de sas de sécurité ni de contrôleur mains-pieds pour détecter une éventuelle contamination radioactive du visiteur. Dans le couloir silencieux, des étagères exhibent toute une collection de boules à neige, souvenirs d’innombrables colloques à l’étranger. C’est ici que vingt-et-une personnes — épidémiologistes, statisticiens, data managers — scrutent l’état de santé de populations exposées de manière chronique à de faibles doses de radioactivité (professionnels de santé, patients ou des volontaires).

Olivier Laurent, épidémiologiste, se consacre avec ses collègues Éric Samson et Clémence Baudin au suivi des travailleurs de la filière nucléaire. Ce programme, lancé dans les années 1990, est le plus ancien du laboratoire. Il regroupe 100 000 statutaires, à qui s’ajoutent les sous-traitants. Le principe est simple : recenser les doses de radioactivité reçues, les cancers et autres maladies développées, et éventuellement établir des liens entre les deux grâce à une analyse statistique.

La mise en œuvre, en revanche, est plus compliquée, ne serait-ce que par la masse de données à recueillir et à nettoyer : les doses reçues via le Siseri (qui enregistre les résultats dosimétriques de tous les travailleurs de France), les maladies déclarées (via la Cnam, la Caisse nationale d’assurance maladie), les causes de décès (via le CépiDc)...

Ce travail de fourmi a déjà fourni des résultats importants. L’IRSN a participé au programme de recherche international Inworks, lancé en 2011 et qui réunit 300 000 travailleurs des industries nucléaires française, américaine et britannique. Cette étude a mis en évidence un lien entre l’exposition chronique à de faibles doses de radioactivité et un risque de leucémie. Elle a aussi permis d’observer que les conséquences de la radioactivité sur les travailleurs du nucléaire étaient comparables à celles des survivants d’Hiroshima et de Nagasaki, et que l’exposition augmentait le risque de cancer solide dès les plus faibles doses, sans effet de seuil.

De nombreuses pistes de recherche restent à explorer. « On n’est pas très avancés sur le repérage de l’incidence des pathologies de l’appareil circulatoire ou neurodégénératives », commente Corinne Mandin, responsable du laboratoire. Au niveau international, le travail progresse. Un semblant de relation a été observé dans la cohorte Inworks entre exposition et risque circulatoire, « même si on est un peu moins certain que c’est causal que pour les cancers ». Aux États-Unis, des études suggèrent un risque accru de maladie de Parkinson.

Des recherches essentielles, à l’heure de la relance du nucléaire

S’ils peuvent paraître à première vue abstraits, voire arides, ces programmes soulèvent des enjeux fondamentaux de protection des travailleurs et même de la population tout entière. « Leur finalité, c’est d’améliorer les normes de radioprotection. Si l’on connaît les effets de l’exposition à de faibles doses, on peut déterminer les seuils à ne pas dépasser pour que les travailleurs restent en bonne santé, et que les patients n’aient pas d’effets secondaires sur les organes sains », explique Klervi Leuraud.

La poursuite de la recherche est plus importante que jamais à l’heure où plusieurs pays, en tête desquels la France, misent sur la relance de l’atome pour atteindre leurs objectifs de réduction de gaz à effet de serre et pourraient être tentés de rogner sur la radioprotection pour y parvenir. « Le système de radioprotection est attaqué, critiqué par beaucoup de gens qui considèrent qu’il est beaucoup trop protecteur, qu’il exagère les risques et qu’on pourrait fonctionner avec un système plus libéré, qui permettrait des doses plus élevées », observe ainsi Dominique Laurier.

Les avancées de la science ne suffisent d’ailleurs pas toujours à provoquer des décisions politiques. Aux États-Unis, le seuil maximal d’exposition des travailleurs du nucléaire est toujours fixé à 50 millisieverts par an, alors qu’elle a été abaissée à 20 millisieverts en France et dans de nombreux pays nucléarisés.

Le projet de loi contesté de réforme de la sûreté nucléaire, qui prévoit de fusionner en une seule entité l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) et l’IRSN, a été adopté le 31 janvier en commission au Sénat. Son examen en séance publique est prévu à partir du 7 février. Fragilisera-t-il les activités de recherche sur les effets de la radioactivité de l’IRSN ? « On espère que cette capacité d’expertise survivra d’une manière ou d’une autre, répond Dominique Laurier. Pour l’instant, il semblerait qu’elle devrait se maintenir. Mais c’est une perturbation dont on se serait bien passé. »