Mécanisme d'action des rayonnements ionisants

Découverte des rayonnements ionisants

Le 8 novembre 1895, le savant allemand Wilhelm Conrad Röntgen observe un phénomène remarquable : quand des électrons accélérés frappent une plaque de métal dans une ampoule en verre vide, l’écran fluorescent situé à proximité s’illumine, même si l’ampoule est entourée de papier noir. Il en déduit que l’ampoule émet des rayons, qu’il nomme rayons X. Ces rayons sont capables de traverser le verre, le papier, l’air, le corps humain etc. Lorsqu’il interpose la main de sa femme sur le passage des rayons X, il reconnaît sur la plaque photographique l’ombre des os de la main. La photographie fait le tour de l’Europe en quelques semaines. A Paris, Henri Poincaré émet l’hypothèse que les rayons X sont dus à la phosphorescence du verre [56]. Les découvertes de Röntgen lui valurent d’être le premier, en 1901, à recevoir le prix Nobel de physique. Au début de l’année 1896, le français Henri Becquerel entreprend des expériences sur le sujet. Il expose au soleil des échantillons phosphorescents, il les enveloppe dans du papier noir et les pose sur une plaque photographique; seuls les sels d’uranium impressionnent cette plaque. Il en conclut que la phosphorescence s’accompagne parfois démission de rayons. Le 26 février 1896, alors que le temps est pluvieux depuis plusieurs jours, il constate que des sels d’uranium rangés dans un tiroir à l’abri de toute lumière ont voilé une plaque photographique. Le 2 mars, il annonce que l’uranium émet naturellement un rayonnement « sans cause extérieure » [56]. Après la découverte de Becquerel, les savants entreprirent de rechercher d’autres éléments possédant la propriété d’émettre des rayonnements. Pierre et Marie Curie constatent que l’intensité du rayonnement était proportionnelle à la quantité d’uranium. En juillet 1898, les époux Curie découvrirent l’élément radioactif auquel ils ont donné le nom de polonium et en décembre 1898, ils annoncèrent la découverte du radium ; deux éléments qui émettent encore plus de rayonnements que l’uranium. Ils montrèrent que ces rayonnements sont liés aux propriétés de l’atome et appelèrent radioactivité. En 1903 ils reçurent avec Becquerel le prix Nobel de physique [24]. Dans les années suivantes, de nombreux éléments radioactifs ou radioéléments sont découverts et l’anglais Ernest Rutherford parvint à donner une explication complète de la nature des rayons alpha, bêta et gamma constituant les trois rayonnements de la radioactivité [56]. Les multiples possibilités d’emploi des nouveaux rayons, en médecine et ailleurs, ne tardèrent pas à être comprises et dès 1896 plusieurs articles et livres avaient déjà paru à leur sujet [54]. Dès lors, l’utilisation médicale des rayonnements se développe rapidement : les rayons X pour la radiologie dès 1896, les rayons gamma du radium pour le traitement des cancers en 1903. Ces rayonnements ont permis la réalisation de progrès décisifs en matière de diagnostic et de traitement de plusieurs affections. Ainsi, les techniques se sont diversifiés depuis un siècle et ces rayonnements connaissent aujourd’hui plusieurs applications et sont utilisés dans de nombreux domaines tels que l’agro-alimentaire.

Effet direct

Il s’agit de l’ionisation ou de l’excitation directe de macromolécules, sans passer par l’intermédiaire de la radiolyse de l’eau [28]. Cet effet peut consister à un arrachement d’électron avec formation d’un radical et peut concerner soit:
– les sucres composant la chaîne d’ADN (désoxyribose)
– les bases de l’ADN (Adénine, Guanine, Cytosine et Thymine)
La molécule agressée est dépositaire d’un excès d’énergie qui sera expulsé :
– sous forme d’un photon de fluorescence (et retour à l’état initial),
– par rupture d’une liaison de covalence. Chaque fragment emporte un électron non apparié et constitue un radical très réactif (R*): R:R’ → R* + R’* [23].
Ces espèces radicalaires produisent à leur tour des composés moléculaires par hydrogénation, hydroxylation et polymérisation qui dénaturent la molécule initiale [7, 59].

Le grain de pollen

Le grain de pollen peut être traité avec des radiations ou des mutagènes chimiques. Il est la seule partie de la plante qui peut être traitée avec succès par les radiations ultraviolettes (UV). L‟irradiation des grains de pollen conduit à une altération : de la germination du pollen, de la formation du sperme et de la pénétration du tube dans l‟ovule, de la formation du zygote et croissance de l‟embryon, du développement de l‟endosperme et de la viabilité des graines matures et des jeunes plants. Fréquemment, la formation du tube pollénique n‟est pas perturbée au delà de 5000 Gy de radiation aux rayons gamma cependant, la formation des graines sera inhibée par les doses faibles (entre 30-200 Gy). La formation des fruits n‟est principalement pas affectée en dessous de 500 Gy et la viabilité des graines diminue exponentiellement avec la dose. La dose de réduction de 50 % des graines pour plusieurs espèces se trouve entre 20 et 100 Gy. Le traitement des grains de pollen permet le développement de zygotes ou de plants hétérozygotes pour plusieurs changements génétiques survenus dans le pollen. Cependant, pour le pollen traité il est difficile d‟obtenir une bonne viabilité des pollens et leur maintien pour quelques espèces. Indépendamment de tout matériel irradié, la plus grande fréquence de mutation est obtenue à 40 à 50 % de réduction de la fertilité.

Denrées alimentaires transportées dans des conteneurs en vrac

Le fait que les denrées alimentaires ont été irradiées doit être clairement indiqué dans les documents d’expédition pertinents. Dans le cas des produits vendus en vrac au consommateur final, le logo international et les expressions « irradié » ou « ayant subi un rayonnement ionisant » doivent apparaître aux côtés du nom du produit sur le contenant dans lequel le produit a été placé.

Tenue des stocks

Les documents d’expédition des denrées alimentaires irradiées, préemballées ou non, doivent contenir des renseignements permettant d’identifier l’installation homologuée ayant procédé à l’irradiation de la denrée alimentaire, les dates du traitement et le numéro d’identification du lot.

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Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES
CHAPITRE I : Rappels sur les rayonnements ionisants
I. Historique
I.1 Découverte des rayonnements ionisants
I.2 Historique de la sélection végétale par irradiation
I.3 Historique de l`irradiation des aliments
II. Sources des rayonnements ionisants
II.1 Sources naturelles
II.2 Sources artificielles
Chapitre II : Mécanisme d’action des rayonnements ionisants
I. Les réactions radiochimiques
II. Les altérations moléculaires
III. Effet biologiques des rayonnements ionisants
III.1 Les effets déterminants
III.2 Les effets probabilistes
DEUXIEME PARTIE: APPLICATIONS ET ENJEUX
CHAPITRE I : Applications dans le domaine agro-alimentaire
I. Sélection végétale par irradiation
I.1 Objectif
I.2 Méthode
I.3. Type de matériels irradies
I.3.1 La graine
I.3.2 Le grain de pollen
I.3.3 Les organes végétatifs
I.3.4 Cellules et tissus
II. Irradiation des aliments
II.1 Objectifs
II.2 Méthodes
II.3 Vérification post-irradiation
II.4 Etiquetage
CHAPITRE II: Enjeux Et Perspectives
I. Réduction de la malnutrition
II. Perspectives
III. Inconvénients
CONCLUSON
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE