LA CATARACTE RADIO INDUITE

Mars 2010 Revue MGN, n°1, vol. 25

par le Dr A.BEHAR

CataracteCeux qui nous gouvernent ont-ils des yeux pour voir ?
A la mémoire de l’adjudant chef MULLER, mort sans que l’on lui rende justice.

Lire le commentaire tout en bas concernant la diminution des limites de dose au cristallin par la CIPR 2012.

On peut résumer ainsi la position des instances compétentes :
Les cataractes secondaires à une irradiation existent, elles sont reconnues par les lois, mais elles sont rares, car il faut des doses de rayons énormes (2 à 5 Gray) pour les déclancher. Elles sont de plus d’apparition rapide et totalement curables.
Il est possible que la rétine soit touchée par l’irradiation, mais les doses nécessaires sont encore plus élevées (50 Gray) et hors de proportion avec les doses délivrées lors des essais atomiques. Si les yeux des travailleurs sur les lieux des essais ont été (plus ou moins) protégés, c’est uniquement contre les lésions de l’éclair lumineux au moment de l’explosion.
Donc, les vétérans des essais nucléaires ne peuvent avoir en droit des cataractes radio induites ou des atteintes retardées de la rétine ; évoquer cette étiologie pour ceux qui ont tardivement présenté ces maladies est hors sujet.

Des faits nouveaux nous semblent remettre en cause ce dogme ; mais examinons auparavant les données du problème:
- La cataracte est reconnue comme un accident possible si un sujet est soumis à de très fortes doses de rayons X, gamma, ou particulaire. La CIPR 103 (1) donne comme seuil d’apparition de cataracte la dose de 5 Gray en dose unique ou de 8 Gray en dose répétitive. En terme de radioprotection et en sens inverse, c’est à dire en fixant une dose qu’il ne faut pas dépasser pour les travailleurs exposés, la dose retenue est de 150 mSv (Code du travail, 2008), donc bien au delà de la limite annuelle de 5 mSv pour le corps entier. Il s’agit toujours d’un accident totalement dose dépendant, c’est à dire “déterministe” et qui n’existe pas en dessous du seuil proposé. On reconnaît toutefois une sensibilité plus forte s’il s’agit d’une exposition aux neutrons. Le délai d’apparition de la cataracte confirmée ne doit pas dépasser 10 ans.
La dernière tentative de révision du dogme à échouée en 2007 à la CIPR, malgré des demandes multiples en faveur d’un abaissement du seuil.
-La rétinopathie liée à l’irradiation, c’est à dire une dégénérescence de la macula, est connue surtout comme effet secondaire des traitement du mélanome de l’œil à des doses très élevées d’au moins 35 Gray. C’est l’utilisation des faisceaux de protons pour traiter ce cancer avec des doses de 80 Gray, qui a relancé le débat. La définition est la même : il s’agit d’une lésion déterministe, dose dépendante, et d’apparition rapide.
Cette atteinte oculaire n’est pas évoquée dans la CIPR 103, car elle est extérieure aux normes de radioprotection des yeux des travailleurs exposés.

I. RAPPELS D’ANATOMO-PATHOLOGIE:

anatomie oeil

- Si nous puisons dans nos (douloureux) souvenirs des leçons d’anatomie de notre jeunesse, nous pouvons mieux situer la place respective du cristallin et de la rétine.
L’œil humain est formé de 3 enveloppes; la sclérotique, la choroïde et la rétine : la sclérotique, c’est à dire le blanc de l’œil, va former la cornée ; la choroïde, c’est l”ensemble de la pupille et du cristallin et la rétine c’est à la fois les organes visuels : terminaisons du nerf optique, cônes et bâtonnets et un lacis de capillaires sanguins.
Le cristallin, est une lentille biconvexe transparente, avasculaire, entouré d’une capsule. La structure interne de cette lentille en bulbe d’oignon contient au centre un noyau fibreux et protéinique. L’épithélium antérieur sous capsulaire est la couche germinale qui par multiplication cellulaire va envoyer vers le centre des cellules peu à peu anucléées pour constituer les couches fibreuses et faire grossir le cristallin, les fibres les plus anciennes étant au centre.
- La rétine, se voit à l’examen du fond d’œil au travers du cristallin et d’une poche liquidienne, l’humeur vitrée.
Habituellement ce sont des photons lumineux qui traversent l’œil, de la cornée jusqu’à la rétine, et permettent ainsi la vision. Mais des photons plus énergétiques comme ceux des Ultra violets, infrarouges, mais aussi des rayons X, Gamma, ou particulaires, peuvent suivre le même chemin et entraîner au passage des lésions directes ou indirectes sur le cristallin et la rétine.

- La maladie de référence du cristallin est la cataracte liée à l’opacification partielle ou totale, uni ou bilatérale de cette lentille. La plus fréquente – 50% de la population de plus de 60 ans – est une cataracte nucléaire par sclérose des protéines du noyau, en général bilatérale et symétrique, mais elle peut être aussi “corticale” avec des opacités “en cavalier” longtemps tolérées car elles épargnent l’axe optique.
Le mécanisme de la cataracte radio induite est très différent (2). La cible des rayonnements ionisants est ici la zone germinative radiosensible c’est à dire la couche épithéliale sous capsulaire antérieure. Jusqu’à présent on pensait que les cellules fautives survivantes à l’atteinte par les rayons migraient anormalement vers les zones équatoriales, puis s’accumulaient dans la région sous capsulaire postérieure. On appelle ces cellules fautives des cellules de WEDL ; leur rupture entraîne le dépôt de déchets cellulaires non évacuables puisque le cristallin est avasculaire. Ce mécanisme explique la localisation des tâches opaques dans cette zone, mais aussi qu’il y a un délai variable pour l’apparition des lésions cliniques, de 6 mois à plusieurs années (de 2 à 35 ans). À la phase d’état, des cellules dysmorphiques vont apparaître dans le cortex antérieur puis éventuellement occuper la totalité du pourtour du cortex. Ce mécanisme est strictement conforme à une relation dose/effet, donc à un effet déterministe des rayonnements génotoxiques avec seuil d’apparition de la cataracte précis.
-La rétinopathie radique a surtout été détectée chez des patients atteints de mélanome de l’œil traités par de fortes doses de rayons. Elle est caractérisée par une maladie dégénérative de la macula et des terminaisons du nerf optique évoluant vers la cécité. Tous les auteurs décrivent cet effet secondaire pour des doses de rayons délivrées de 40 à 70 Gray et tous font le rapprochement avec les atteintes de la rétine observées au cours de certains diabètes.

II. DONNES ACTUELLES.

Toutes ces connaissances semblaient acquises et définitives ; elles résumaient les dommages oculaires des rayonnements ionisants quelque soient leurs natures, et toute idée de révision de ce schéma semblait impossible.
Mais le développement de la recherche radio biologique et les nouvelles données de l’épidémiologie change la donne et les bases mêmes du dogme sont remises en questions.

Pour la cataracte radio induite, 2 séries de faits contestent les certitudes anciennes:
- L’épidémiologie tout d’abord. Toutes les études récentes confirment les différences profondes entre cataracte des sujets âgés, proportionnelle à l’âge, et les cataractes sous capsulaire postérieure des irradiés, d’autant plus fréquentes que la victime est plus jeune.

Par exemple, l’étude des survivants d’Hiroshima et Nagasaki exposés à 1gray au cristallin (3) montre que 12% ont une cataracte nucléaire (comme la population témoin à cet âge), 29% une cataracte corticale, mais 41% une cataracte sous corticale postérieure, ce qui est considérable. Une autre étude sur les mêmes sujets (4) retrouve des fréquences similaires mais avec une irradiation estimée à 700 mGy, et cet auteur soulève l’hypothèse d’un effet sur le cristallin sans seuil !
La grande enquête sur les liquidateurs de Tchernobyl (5-6) portant sur l’incidence des cataractes, apporte un éclairage nouveau. L’étude porte sur 8607 liquidateurs (8292 hommes et 315 femmes). La grande majorité avait moins de 30 ans au moment du désastre et moins de 50 ans pendant l’enquête. L’idée de base est la constatation de 5 stades dans l’opacification du cristallin : depuis le stade 1 avec détection de quelques agrégats ou granulations corticales, une opacité de 25 mm et une vision normale jusqu’au stade 5 avec opacité totale et donc une cataracte constituée. Les examens ophtalmologiques ont été répétés deux fois pour évaluer l’incidence. Les résultats montrent une incidence forte de cataractes bilatérales quelque soit le stade dans cette population jeune (moyenne de 30%). Plus intéressant encore, l’étude de la corrélation entre la survenue de la cataracte et la dose de rayonnements estimée au cristallin montre qu’il existe au stade 1 un risque significatif en dessous de 400 mGy (en moyenne à 340 mGy) ; ce risque relatif stagne ou diminue aux plus fortes doses. Les auteurs font honnêtement des réserves sur le caractère estimé des doses, à partir des documents officiels russes et ont même procédé au retrait de la cohorte de 999 militaires pour lesquels la dose estimée à 250 mGy leur apparaissait douteuse ; mais cette exclusion n’a rien changé au résultat. Il faut noter aussi qu’en dessous de 200 mGy, ils n’ont pas trouvé d’augmentation du risque relatif.
Ils retrouvent aussi la fréquence élevée de cataracte sous corticale postérieure ; comparée à la prévalence d’une population américaine (âge moyen de 53 ans) qui est de 5%, la prévalence est de 17% pour leur population (âge moyen de 45 ans) !!
Pour la première fois, le caractère déterministe strictement dose/effet dans la survenue des cataractes radio induites est remis en cause, et pour la première fois le mécanisme biologique (c’est à dire le mode d’accumulation des déchets cellulaires dans le cristallin du stade 1 au stade 5) est privilégié au détriment du mécanisme physique (action directe et quantitative du dépôt d’énergie sur les cellules germinatives). C’est en se basant sur cette étude (confortée il est vrai par d’autres données) que le dernier rapport de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS 2009) propose d’abaisser le seuil d’apparition de la cataracte à 250 mGy c’est à dire bien en dessous des 2 et 5 Gy de la CIPR 103.
- Les mêmes auteurs ont aussi fait progresser la compréhension du mécanisme de radio induction en précisant la nature du dommage génotoxique due aux rayonnements ionisants.
Par une méthode proche de ce qui sera la dosimétrie biologique, ils ont démontré le type de conséquence mesurable des agents génotoxiques et spécifiquement, des rayons ionisants (7). L’action mutagène majeure sur l’épithélium de la corticale antérieure est représentée par quelques translocations mais surtout par la formation de micronoyaux, les mêmes que l’on détecte aujourd’hui par la méthode FISH. Il s’agit bien là d’une action directe concomitante avec l’apoptose des autres cellules irradiées. Mais 2 mécanismes vont apparaître APRÈS l’irradiation, indépendamment de la production primitive des micronoyaux:
-Le temps nécessaire pour accumuler les cellules fautives est très différent selon les sujets, et il peut-être très long, “des années” dit l’auteur. L’interférence avec la production de cellules normales qui vont migrer dans le cristallin est aléatoire ; le tropisme des cellules avec micronoyaux va se faire progressivement vers la zone sous capsulaire postérieure.
-L’équilibre entre l’élimination des cellules anormales par la mort programmée (apoptose) et l’accumulation des cellules avec micronoyaux dans la zone postérieure du cristallin reste variable et peu connue.

On retrouve ici le débat souvent évoqué dans M et GN sur les effets non ciblés (8) c’est à dire l’interférence avec les cellules non irradiées (effet de proximité ou “bystander effect”), et avec les lignées cellulaires (instabilité génomique).
Cela ne veut pas dire qu’il n’existe pas un effet déterministe en fonction de la dose, mais que très probablement il existe aussi, comme dans tous les effets des rayons sur le vivant, un effet stochastique, c’est à dire aléatoire et non relié étroitement à la dose. Comme le dit WASSILIEFF :”L’existence d’un seuil n’est plus certaine, et si seuil il y a, il est nettement inférieur à ceux retenus par la CIPR 103″ (9)
Déjà SOPHIE JACOB (IRSN 2009), en commentant l’étude sur 42 cardiologues interventionnels (10), avec 43% de cataractes contre 12.5% dans la population témoin, écrivait : “Jusqu’au début des années 90, on estimait que la cataracte ne pouvait être induite que par de fortes doses de rayonnements ionisants. Le suivi de cohortes composées de survivants d’Hiroshima, de liquidateurs de Tchernobyl ou encore d’astronautes, a néanmoins fait naître un soupçon sur les faibles doses”
? En ce qui concerne l’atteinte de la rétine par les rayons ionisants, les faits nouveaux sont différents mais tout aussi spectaculaires ; il concerne davantage l’élucidation du mécanisme. Depuis les travaux d’ARCHER (11), puis de GRAGOUDAS (12) enfin de la synthèse de GRANGE (13), on peut isoler 2 faits nouveaux:
-La cible principale des rayons sur la rétine n’est pas les cellules de la vision mais les vaisseaux sanguins capillaires, avec, pour des fortes doses et dès le début, une élongation des cellules endothéliales et un rétrécissement de la lumière capillaire conduisant au mécanisme fondamental dans l’induction d’une rétinopathie : la non perfusion capillaire de la rétine. La dégénérescence cellulaire est un phénomène ultérieur lié à cette absence de perfusion sanguine. Tout se passe comme si l’agression des rayons entraînait une production considérable de radicaux libres donc un stress oxydatif ayant pour conséquence une forte altération de la fonction endothéliale (fonction qui, entre autre, nous protège des radicaux libres) allant jusqu’au collapsus capillaire mais avec persistance de la viabilité péricytaire. On observe aussi des tentatives de restauration des vaisseaux après la mort cellulaire par apoptose mais les conséquences sur la circulation rétinienne sont irréversibles. Ce phénomène est présent dès que la quantité de rayons délivrée dépasse la dose de 30 Gray ; il existe aussi de façon aléatoire aux doses plus faibles avec un développement lent de la maculopathie radique.
-Une telle atteinte de la fonction endothéliale des capillaires rétiniens altère durablement la protection contre le stress oxydatif, exactement comme pour le diabète, même si le début n’est pas le même. (14) Il y a donc un effet de promotion ou une vulnérabilité accrue des diabétiques vis à vis des radiations ionisantes, et en sens inverse, une probable fragilité accrue des irradiés aux complications oculaires du diabète.

III. CONCLUSIONS PRATIQUES

Ce processus visible directement sur la rétine après irradiation existe aussi sur tout le système vasculaire, sur tous les capillaires sanguins. La cible endothéliale et ses conséquences peuvent être aussi invoquées dans le dossier brûlant des maladies cardiovasculaires radio induites, fussent elles liées à une contamination chronique de césium 137 comme c’est le cas pour les populations du Belarus et de l’Ukraine.
L’existence d’un diabète et d’une cataracte sous capsulaire postérieure ou d’une rétinopathie n’infirme pas le rôle néfaste des rayons. Au contraire, l’effet de promotion peut en expliquer la survenue avec des doses plus faibles, ou expliquer aussi une évolution péjorative plus rapide.

Plus généralement, que peux-t-on espérer de ces nouveaux résultats de la recherche?
• Comme le demande de nombreux auteurs ainsi que l’OMS, une révision de la CIPR 103 pour la cataracte s’impose avec, au minimum, un abaissement significatif du seuil d’apparition de la cataracte radio induite.
• Pour notre pays, une révision du tableau N°6 des maladies radio induites (code du travail) sur le délai d’apparition, bien au-delà des 10 ans maximum, et au seuil implicite exigé.
• Une stimulation de la recherche sur les rétinopathies radio induites, bien au-delà des seules irradiations massives de l’œil, en focalisant les efforts sur l’altération radique de la fonction endothéliale des vaisseaux sanguins.

Et surtout en faisant évoluer la loi actuelle sur l’indemnisation des vétérans des essais nucléaires pour que cesse la frilosité actuelle et que justice leur soit enfin rendue.

BIBLIOGRAPHIE

1. ICRP 103 : Recommandations 2007 de la commission internationale pour la protection des rayonnements ionisants, IRSN, édition TEC&DOC
2. MERRIAM GR JR WORGUL BV : Expérimental radiation cataract, its clinical relevance, Bul. NY ac.med. 1983, 59, 372-392
3. MINAMOTO et al : Cataract in atomic bomb survivors, Int.J.Rad.Biol. 2004, 80, 339-345
4.NAKASHIMA et al : A reanalysis of atomic bomb cataract data. He. Phys. 2002, 90, 154-160
5. OMS : Health Effects of the Chernobyl Accident and Special Health Care Prog. (2006)
6. B.V.WORGUL et al: Cataracts among Chernobyl clean-up workers : implications regarding permissible eye exposures Rad. Res. 2007,167, 233-243.
7. B.V.WORGUL et al: Evidence of genotoxic damage in human cataractous lenses, Mutagenesis 1991, 6, N°6, 495-499
8. IRSN, Synthèse des rapports de l’UNSCEAR 2003-2007, IRSN/DOC 2006 Ed.
9. WASSILIEFF : Cataracte et rayonnements ionisants, Radioprotection, 2009, 44, 4, 505-517.
10. DURAN D et al: Cataracts in interventional cardiology personnel, retrospective evaluation
study of lens injury and doses. Eur. Heart J. 2009, 30, 872
11. ARCHER D.B. et al : Radiation retinopathy, histopathological, ultrastructural and experimental correlations. EYE, 1991, 5, 239-251.
12. GRAGOUDAS E.S. et al: Risk factors for radiation maculopathy and papillopathy after intraocular irradiation. OPHTALMOLOGY, 1999, 106, 1571-8.
13. J.D.GRANGE : La rétinopathie des radiations, J.Fr.d’Ophtal.2001,24,N°9, 993-1003.
14. AMOAKU WMK et al: Early ultrastructural changes after low-doses x-irradiation in the retina of rats. Eye, 1989, 3, 638-646.

GLOSSAIRE

Cardiologues interventionnels : Cardiologues qui interviennent sur les coronaires par voie endoartérielle SOUS ENDOSCOPIE PAR RAYONS X.
Cônes et bâtonnets : cellules nerveuses réceptrices contenant des pigments photosensibles; organes majeurs de la vision.
Effets déterministes versus stochastiques : Les dommages des rayonnements ionisants sur le vivant peuvent être, immédiats et donc proportionnels à la dose, ils n’existent qu’au delà d’une certaine dose (c’est la notion de seuil), ils sont alors dit “déterministes”. Les dommages différés et inconstants (comme les cancers radio induits) n’ont pas de seuil quant à la dose ; ils sont dit “stochastique”. La commission de l’ONU, l’UNSCEAR (United Nation Scientific Comitee in Effects of Atomic Radiations), propose un autre terme dans ce cadre : celui des effets non ciblés.
Gray (Gy): unité de dose de rayonnement absorbé par la matière ; il est égal à 1 joule par Kilo
Macula : centre de la rétine pour une acuité visuelle majeure, avasculaire, irriguée depuis la rétine par des capillaires périphériques
Méthode FISH : hybridation in situ des chromosomes en fluorescence, méthode de dosimétrie biologique.
Péricyte : cellules entrant dans la membrane basale autour de l’endothélium.
Sievert : Unité du détriment, c’est le même Gray multiplié par un facteur de pondération selon la nature des rayons et l’organe considéré chez l’homme. Utilisé seulement en radioprotection.
Tableau N°6 des maladies radio induites : affections provoquées par les rayons ionisants. Code de la S.S. article R461-3.

6 commentaires à to “LA CATARACTE RADIO INDUITE”

  • behar a:

    La cipr de 2012 a révisé à la baisse d’une part le seuil d’apparition de la cataracte radio-induite, ramené à 150 mSv, et donc la dose annuelle admissible pour les travailleurs exposés à 20 mSv/an.Cela va dans le bon sens, reste à accepter les effets aux faibles doses, non seulement des neutrons mais de toutes les espèces radioactives.

  • renaud:

    j’ai des doutes sur les connaissances réelles des professionnels de la radioprotection.

    Avant on parlait de 2 Gy pour une cataracte, mt on est sous les 300mGy- indétectable par un fish tardif…

    Pourquoi l’IRSN nous a affirmé d’autres valeurs AVANT?

    Et de surcroit tenir compte des différences individuelle pourrait abaisser les seuils si par exemple vous êtes myope. Alors y a t il un seuil en dessous duquel on échappe au risque???

  • francine:

    Bonsoir,

    J’essaye de répondre clairement à votre question, sans rentrer trop dans des détails techniques.
    La radioprotection ne dépend pas seulement de mesures scientifiques. Elle évolue avec les études épidémiologiques, et elle concerne l’effet des radiations sur le vivant. On s’est aperçu que l’oeil était un organe plus sensible qu’on ne le croyait à partir de plusieurs études. Je vous cite 2 exemples :
    - après l’accident de Tchernobyl, on a observé que le taux de cataracte était plus élevé que la normale chez des personnes ayant grandi dans des zones contaminées, ainsi que chez les “liquidateurs”, et que cette cataracte survenait de façon plus précoce.
    - on a mené une enquête auprès des chirurgiens opérationnels, et là aussi on a trouvé cataractes plus fréquentes et plus précoces.

    En conséquence, en 2011, la CIPR (Commission Internationale de Protection Radiologique) a décidé d’abaisser les doses admissibles pour les yeux : la dose cumulée admissible est maintenant de 0,5 Sv (auparavant 2 à 5 Sv) et la dose annuelle professionnelle de 20 mSv/an (auparavant 150 mSv). Il faut noter que j’indique les doses en Sievert, c’est à dire dans une unité qui prend en compte non seulement la dose absorbé en Gy, mesure physique, mais aussi des facteurs liés à la matière vivante. Il n’y aurait pas de seuils.

    La radioprotection donne des limites pour des groupes d’individus et ne tient pas compte d’individus en particulier. Il est évident qu’il y a une inégalité des êtres humains lors d’une irradiation, mais je ne crois pas que la myopie joue un rôle dans ce cas là. Un oeil myope est un oeil trop long par rapport à sa puissance.

    J’espère avoir répondu à votre interrogation.

    Cordialement.

    FC pour le bureau de l’AMFPGN.

  • renaud:

    Merci de votre réponse mais il subsiste une zone d’ombre.

    Comme je l’avais signalé dans mon post précédent, l’Irsn a donné des valeurs beaucoup plus importantes pour une cataracte radio induite, 2 Gy, des gens ont forcément été débouté par expertise sur base de ce critère.Aucun signe d’irradiation visible en dessous de… on connait la musique!

    La logique et surtout le principe de précaution voudrait que ces personnes soient réévaluées sur base de ces nouveaux critères.

    Ne peut on éspérer que le monde scientifique et judiciaire s’en préocupe?

  • Mme I:

    Bonjour,

    J’ai consulté votre article et j’aimerais savoir si des études montrent que les cataractes radio induites se différencient en forme suivant les caractéristiques de la source radiologique.

    Merci de votre attention.

  • francine:

    Madame
    Vous avez tout à fait raison: les lésions différent selon la nature des rayonnements:

    Les particules lourdes (neutrons, alpha) entraînent des lésions importantes et globales du cristallin. Il s’agit d’accident grave du travail, par exemple la survenue d’une cataracte d’un pilote jeune après traversée sur ordre du nuage radioactif d’un essais nucléaire avec son hélicoptère (pour prélèvement)
    Les rayons ionisants (X ou Gamma) entraînent comme il est dit dans l’article des cataractes capsulaires postérieures plus tardives et actuellement reconnues par l’EURATOM. Mais on n’a pas modifié encore le tableau N°6 de la sécurité sociale qui comprend les cataractes radio induites avec un délai de survenue de seulement dix ans

    cordialement
    A BEHAR MD PHD
    Past IPPNW co-president
    Président de l’AMFPGN

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