Le programme Envirhom-Santé

L’objectif du programme Envirhom-Santé est de mieux connaître la nature et l’importance des effets biologiques de type non-cancéreux suite à une exposition chronique à de faibles doses de radionucléides, de déterminer à partir de quel(s) seuil(s) ces réponses biologiques apparaissent et de préciser si les effets biologiques observés conduisent à des effets délétères patents. Il s’agit de répondre à deux limitations du système de radioprotection : la considération qu’une exposition chronique est la somme d’expositions aiguës et l’absence de prise en compte des pathologies non-cancéreuses pour estimer les risques. Ces réponses doivent permettre d’adapter si nécessaire la robustesse du système international de radioprotection de l’homme, conçu pour les travailleurs et extrapolé aux populations.

Plus précisément, Envirhom-Santé est divisé en plusieurs axes  :

1. La localisation et la distribution des radionucléides à l’échelle tissulaire et cellulaire sont étudiées dans les organes d’intérêt après contamination. Différentes techniques d’analyse sont utilisées : la microscopie ionique analytique (SIMS) ainsi que les techniques de microscopie électronique à transmission (EELS, EFTEM). Cet axe comporte également un volet de modélisation et de calcul des doses absorbées, développé en collaboration avec le service de dosimétrie interne (SDI) de l’IRSN.

2. Les réponses physiologiques des organismes sont étudiées sur différents systèmes physiologiques et organes afin de :

• définir la nature et l’amplitude des effets biologiques de type non-cancéreux dus à une exposition chronique à de faibles concentrations de radionucléides ;
• déterminer à partir de quel(s) seuil(s) ces réponses biologiques apparaissent ;
• préciser si les effets biologiques observés conduisent à des effets délétères patents.

3. Les mécanismes d’actions conduisant aux réponses physiologiques observées sont étudiés, notamment au niveau  du système nerveux central, du système vasculaire, de l’intestin, du rein et du foie.

Pour pouvoir réaliser ces analyses, le programme de recherche repose sur l’acquisition de nombreuses données expérimentales concernant les effets d’une exposition chronique sur l’organisme de rongeurs. Les grandes fonctions physiologiques de l’organisme sont étudiées : les métabolismes, les fonctions cognitives (système nerveux central), la reproduction, l’immunité et le système cardiovasculaire.

Les expériences sont effectuées in vivo sur des rongeurs (rats et souris) exposés de façon chronique par l’ingestion d’eau contenant de faibles doses de radionucléides (niveau réaliste des concentrations présentes dans l’environnement) et sur de longues durées (jusqu’à 18 mois de contamination soit l’équivalent de 40 ans chez l’Homme). Les conditions de cette contamination visent ainsi à reproduire des situations potentielles d’expositions de la population vivant autour des installations nucléaires en situation normale ou post-accidentelle.

Afin de prendre en compte l’hétérogénéité des populations exposées à ces faibles doses environnementales, plusieurs modèles de contamination ont été mis en place : un modèle adulte (contamination à partir du stade adulte), un modèle post-natal (contamination dès la naissance), un modèle in utero (début de contamination pendant la vie fœtale), et différents modèles pathologiques (hypercholestérolémie, Alzheimer). Enfin, des modèles multi-générationnels (incluant plusieurs générations successives d’animaux) seront aussi utilisés afin d’observer une potentielle amplification des effets biologiques pouvant conduire à l’apparition des pathologies au fil des générations, notamment dans le cadre de populations vivant sur des territoires contaminés.

Différents radionucléides sont étudiés dans le cadre de ce programme : l’uranium (sous forme appauvrie, naturelle ou enrichie en uranium-235) pour reproduire une situation d'exposition d'une population vivant autour d'une installation du cycle du combustible ; le césium-137 et le strontium-90 afin d’évaluer les effets d’une exposition chronique dans le cas d’une situation post-accidentelle. Depuis Fukushima, des multi-pollutions et multi-contaminations (combinaison de plusieurs radionucléides) sont également étudiées.

Dans une première phase du programme, la contamination des rongeurs est administrée par l’eau de boisson avec une concentration unique de référence non-toxique (i.e. 40 mg/L pour l’uranium, soit le double de la concentration environnementale maximale mesurée). Dans une deuxième phase, il s’agit de déterminer les seuils d’apparition des effets biologiques en fonction de leur niveau d’atteinte. Deux seuils sont recherchés : un seuil qui n’induit pas d’effet délétère (NOAEL, No Observed Adverse Effect Level) et un second  seuil pour lequel les premiers effets délétères sont observés (LOAEL = Lowest Observed Adverse Effect Level). Pour estimer ces seuils, des études dites de relation effet-dose sont réalisées avec une gamme de concentrations des radionucléides plus étendue, avec des faibles et des fortes concentrations englobant la dose référentielle du programme Envirhom-Santé (40 mg/L pour l’uranium). 
 

Les différentes situations d'exposition et différents radionucléides pris en compte

dans le programme Envirhom-Santé (partie gauche de la figure)

En fonction des résultats obtenus, ces données pourront dans un deuxième temps consolider et compléter le système de radioprotection de l’homme contre les effets des radionucléides dans le cas d’exposition chronique. Ainsi, la mise en évidence par exemple d’un effet d’une contamination chronique par le césium-137 sur le système cardio-vasculaire pourrait conduire à la prise en compte des pathologies non-cancéreuses pour l’estimation du risque de ce radionucléide pour la santé.