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• Radioactivité


  Découverte par Becquerel en 1896 des mystérieux rayons uraniques émis par des sels d'uranium, leur identification en 1898 par Pierre et Marie Curie, laquelle les nommera radioactivité, la découverte enfin de la radioactivité artificielle par Irene et Frédéric Joliot-Curie en 1934 ont ouvert un champ considérable d'applications médicales et industrielles
• Noyau


  Constitué de nucléons : protons porteurs d'une charge positive et neutrons électriquement neutres

  
• Nucléide


  Caractérisé par le nombre total de ses nucléons A, appelé nombre de masse, et par le nombre de ses protons Z appelé numéro atomique

  
• Types de nucléides


  • Isotopes
  • Isobares
  • Isotones
• État fondamental


  État d'énergie minimale
• États excités


  Très instables, durée de vie moyenne très fugace (inférieure a 10−12s)
• États métastables


  Également instables mais leur durée de vie moyenne dépasse 10−12s et peut atteindre plusieurs heures
• Parmi toutes les associations physiquement possibles de nucléons, rares sont celles qui, même dans leur état fondamental, donnent des noyaux stables
• Tous les nucléides de masse atomique supérieure à 209 sont instables
• Les nucléides qui se trouvent en dehors de la zone de stabilité sont dits radioactifs et appelés radioéléments
• Principales transformations radioactives


  • Émissions α
  • Émissions β−
  • Émissions β+
  • Capture électronique (CE)
  • Fission nucléaire

  
• Particule α


  Noyau d'hélium 4 constitué de deux protons et deux neutrons, chargée positivement

  
• Émission α


  Éléments qui se trouvent au-dessus de la zone de stabilité
• Les particules α ont une très faible profondeur de pénétration (de l'ordre de 0,03 mm dans les tissus mous)
• Les particules α sont arrêtées par des écrans très légers (une feuille de papier est suffisante pour les arrêter totalement)
• Particule β−


  Électron e−, particule chargée négativement
• Émission β−


  Concerne les éléments qui se trouvent au-dessus de la zone de stabilité et qui sont instables par excès de neutrons

  
• Antineutrino ν−


  Particule neutre de masse nulle qui n'interagit pratiquement pas avec la matière

  
• Dans certains cas, le nucléide Y est stable et l'on dit que X est un émetteur β− pur
• Dans d'autres cas, la transformation β− abouti à un nucléide Y dans un état excité ou dans un état métastable
• Photons γ


  Émis lors de l'émission β−, utilisés en scintigraphie

  
• Particule β+


  Positon, particule identique à l'électron mais porteuse d'une charge positive

  
• Émission β+


  Concerne les éléments qui se trouvent en dessous de la zone de stabilité
• Photons γ


  Transformation radioactive globale notée (β−, γ)

  
• Ce type d'émission radioactive est très utilisé en scintigraphie
• Si les photons γ émis par un radioélément introduit dans l'organisme ont une énergie suffisante, une certaine proportion d'entre eux sortent de l'organisme et sont accessibles à une détection et à une localisation externe, contrairement aux émissions "particulaires" α et β−

  
• Emission β+


  1. Particule β+ est un positon, particule identique à l'électron mais porteuse d'une charge positive

  2. Équation : A

  ZX → 0

  1β+ + A

  Z−1Y + ν

  
• Comme dans le cas de l'émission β− il s'agit d'une transmutation avec un spectre d'énergie cinétique continu des particules β+ et la possibilité d'émission (β+, γ)

  
• La particule ν est appelée neutrino. Cette transformation concerne les éléments qui se trouvent au-dessous de la zone de stabilité (zone B)

  
• Particularité des émetteurs β+

  • Après avoir épuisé son énergie cinétique en collisions multiples, le positon se combine avec un électron dans une réaction d'annihilation
  • Cette réaction conserve la quantité de mouvement et l'énergie totale
  • Elle donne naissance à deux photons de même énergie (511 keV, correspondant à la masse de l'électron ou du positon) émis dans des directions opposées avec une quantité de mouvement globale nulle

  
• Les deux photons d'annihilation se prêtent à une détection externe et leurs caractéristiques permettent de préciser la localisation de l'émission par des dispositifs de coïncidence

  
• Émetteurs β+ les plus utilisés en médecine

  • 11C, 13N, 11O et surtout 18F
• La très brève période de 11C (20 min), 13N (10min ) et 11O (2min) les réserve à des centres très spécialisés, équipés pour leur production et leur utilisation immédiate
• La période du 18F permet son transport et son utilisation à une certaine distance du lieu de production
• Capture électronique (CE)


  1. Capture d'un électron d'une couche profonde K ou L par le noyau, au sein duquel il se combine à un proton pour donner un neutron

  2. Équation : A

  ZX + 0

  −1e → A

  Z−1Y + ν

  
• La capture électrique concerne les éléments de la zone B, comme l'émission β+

  
• Pour certains éléments, les deux types de transformation entrent en compétition par exemple,18F subit dans 97% des cas une transformation (β+, γ) et dans 3% des cas une capture électronique
• Fission nucléaire


  1. Fragmentation spontanée de noyaux très lourds

  2. Réactions de fission s'accompagnent souvent d'émission de neutrons qui peuvent également être utilisés, par bombardement d'une cible adéquate, pour produire des radioéléments artificiels
• Radioactivité naturelle et artificielle

  • Les radioéléments utilisés en médecine ont pour la plupart une origine artificielle
  • Il existe cependant dans notre environnement de nombreux radioéléments naturels à l'origine d'une fraction importante de l'irradiation naturelle
  • Le radioélément naturel quantitativement le plus important dans notre alimentation et notre organisme est le potassium 40, présent en proportion de 0.11 p. 1000 du potassium naturel
  • Notre alimentation en apporte environ 37 000 Bq par an et notre organisme en contient environ 6 000 Bq
• Effets biologiques des rayonnements ionisants

  • Au niveau moléculaire
  • Au niveau cellulaire
  • Au niveau des tissus
  • Au niveau des organismes
  • Au niveau des populations