CHAPITRE I

INTRODUCTION À LA DOSIMETRIE DU RAYONNEMENT ULTRAVIOLET DES DIFFERENTES SOURCES UTILISEES EN THERAPEUTIQUE

1. — Mesure de l'intensité d'un rayonnement Principes généraux

Pour déterminer l'intensité d’un rayonnement quelconque, monochromatique ou complexe, il faut, par un artifice approprié, transformer l'énergie transportée sous forme de radiations, en une autre forme d’énergie susceptible d’être mesurée directement. Ainsi, dans certaines conditions, on peut admettre que labsorption d’un faisceau de lumière s'accompagne d’une transformation quasi intégrale de l’énergie rayonnante incidente en une quantité équivalente de chaleur. Le dégagement de chaleur par unité de temps, ou débit de chaleur, est alors proportionnel à l'intensité au faisceau. Sa mesure, au moyen d’un appareil approprié, donne en unités arbitraires l'intensité énergétique du faisceau de lumière.

L'appareil au sein duquel s’effectue la transformation de l’énergie rayonnante est un récepteur. Nombreux et variés sont les récepteurs actuellement connus. On a été conduit à les classer en trois catégories suivant la nature de l'effet produit par la lumière.

1° Récepteurs thermiques où l'énergie lumineuse est dégradée sous forme de chaleur. Les principaux en sont la thermopile et le bolomètre.

2° Récepteurs photochimiques où la lumière détermine

une perturbation d’ordre chimique. C’est le cas de la plaque photographique.

3° Récepteurs électriques qui mettent en jeu l’un des effets électriques de la lumière, soit :

a) L'émission de charges négatives par la surface irradiée, ou « effet photo-électrique » utilisé dans les cellules photo-électriques.

b) L'augmentation de la conductibilité électrique de certains corps sous l’action d’un rayonnement : récepteurs photo-conducteurs (Sélénium, Thallofide).

c) L'apparition, dans certains appareils, d’une force électromotrice. Les plus importants d’entre eux actuellement utilisés sont les « cellules à couche d’arrêt ».

La plupart des récepteurs ne se comportent pas de la même manière à l’égard des divers rayonnements monochromatiques de même intensité. La « réponse » du récepteur ne dépend pas seulement, en général, de l'intensité du rayonnement, mais de sa fréquence, s’il est monochromatique, ou de sa composition spectrale, s’il est compiexe. On dit, dans ce cas, que le récepteur est sélectif.

Seuls les récepteurs thermiques ne sont pas sélectifs. Tous les autres : œil, cellule photo-électrique, cellule à couche d'arrêt, plaque photographique, actinomètre chimique, etc. sont sélectifs. Leur utilisation est donc soumise à la connaissance de leur courbe spectrale de sensibilité qui donne, en fonction de la longueur d’onde, l'intensité de l'effet produit, à énergie égale, par toutes les radiations.

La sélectivité n'intervient pas si l’on se contente d’étudier les variations d’un rayonnement monochromatique ou de répartition spectrale énergétique invariable. Maïs si cette répartition varie, ou si l’on fait porter les mesures sur des rayonnements différents (cas général), il n’y a plus proportionnalité entre la réponse du récepteur et le flux énergétique incident. Il devient alors nécessaire de connaître la composition spectrale de chaque rayonnement et la courbe spectrale de sensibilité du récepteur.

TE 11. — Cas d’un rayonnement biologiquement actif

La connaissance de l'intensité énergétique d’un rayonnement ne renseigne pas directement sur l’action biologique qu'il exerce dans des conditions déterminées. La notion de l'énergie transportée par le rayonnement, cède le pas à une grandeur caractéristique du rayonnement étudié, en rapport avec l'intensité des effets biologiques qu’il est capable de produire, et dont la mesure doit renseigner sur lintensité de ces effets. Cette grandeur peut être désignée sous le nom d'Activité, On dira qu’un rayonnement est deux fois plus actif qu’un autre lorsque, dans des conditions déterminées d’exposition, le flux qu’il transporte produit le même effet physiologique qu’un flux deux fois plus grand transporté par le second.

Afin de définir cette activité d’une manière précise, considérons un élément de surface égal à l’unité recevant, normalement à son plan, un rayonnement quelconque. Désignons par ®,.d; le flux énergétique, exprimé en watts, par exemple correspondant aux radiations dont les longueurs d’onde sont comprises entre À et + dx ®) représente la densité de flux monochromatique rapportée à l'unité de longueur d’onde. L'activité monochromatique A, est, d’après la définition qui vient d'en être donnée, proportionnelle à cette densité.

Il vient donc :

AR» ÿ

Le coefficient de proportionnalité E, caractérise l’efficacité de la radiation ? . Remarquons que E, varie avec }; cette variation traduit précisément l'effet sélectif des radiations vis-à-vis des organismes vivants.

L'Activité biologique monochromatique, produit d’une densité de flux par l'efficacité monochromatique, apparaît comme une densité de flux évaluée selon son efficacité biolo-

gique.

R. LATARJET

no

Dans ces conditions, l’activité biologique d’un rayonnement complexe a pour expression :

je je A — J 4 d\ = fE D, dx d4

où à, et à, représentent les limites du domaine spectral des radiations actives.

L'activité À dépend ainsi, d’une part, de la distribution spectrale énergétique du rayonnement considéré, c’est-à-dire de la courbe qui représente la variation de . avec la longueur d’onde, et d’autre part, de la loi de variation E, —" (\) du facteur d’efficacité monochromatique. Une fois la courbe d'énergie déterminée à l’aide des procédés classiques de la spectrophotométrie, il convient de définir E, et de rechercher ses variations en fonction de la longueur d’onde.

— Le coefficient E, \a.été défini comme le facteur d’efficacité biologique de la radiation 1. Le caractère général d’une telle définition implique que la radiation À conserve dans tous les phénomènes qu’elle est capable de produire, la même importance relative. Supposons, par exemple, que les courbes spectrales d’efficacité monochromatique soient identiques pour les divers effets biologiques étudiés. On pourrait dire alors que telle radiation à, est, vis-à-vis de tous les phénomènes envisagés, deux fois moins active, par exemple, que telle autre radiation à,. L'activité biologique de À, serait donc deux fois plus grande que celle de à,. Le coefficient E, aurait alors la signification générale d’un « facteur d'efficacité biologique » auquel on attribuerait les valeurs É;, =lietE, ,—2.

Les phénomènes photobiologiques obéissent malheureusement à des lois plus complexes. Les recherches entreprises à cet égard, encore très incomplètes, montrent cependant que l’activité relative d’une radiation donnée, n’est pas la même vis-à-vis des divers phénomènes biologiques. Telle radiation prépondérante dans la formation de l’érythème sera, par exemple, douée de propriétés bactéricides très faibles.

Il nous faut donc renoncer au cas général primitivement envisagé et choisir un phénomène biologique particulier qui

De

puisse servir de base à la définition précise d’un facteur d'efficacité et à la détermination de ses variations spectrales. Afin de donner à ce facteur une signification et une portée aussi larges que possible, il convient de choisir un phénomène particulier, assez simple pour se prêter à des évaluations précises, et dont l'étude approfondie aura révélé, en outre, l'importance biologique.

UT. — Choix du phénomène

Notre choix doit donc porter sur un phénomène qui remplisse essentiellement les deux conditions suivantes :

a) Au point de vue spectral, il doit se rapprocher des autres d’aussi près que possible ; sa courbe d’efficacité monochromatique E —f (à) doit synthétiser au mieux les courbes fournies par d’autres phénomènes connus. L'importance qu’il accorde à chaque radiation doit traduire autant que possible son intérêt biologique général.

b) Il doit être accessible à une étude systématique qui permette de déterminer avec précision les valeurs du coefficient E., qui lui correspond.

Cette seconde condition limite le choix aux seuls phénomènes photobiologiques actuellement étudiés au point de vue spectral. Ils sont peu nombreux. Seuls, les phénomènes relatifs aux modifications sanguines, à la formation de la vitamine D, et à la production de l’érythème, ont fourni quelques résultats que nous rappellerons succinctement.

Les données relatives à l’augmentation du nombre des éléments figurés du sang sont assez peu précises. Laurens signale une courbe spectrale d’activité en forme de cloche avec un maximum voisin de 3.000 À [55]. En ce qui concerne la formation de vitamine D à partir d’une solution d’Ergostérol soumise à l’irradiation ultraviolette, on sait que les radiations de longueur d’onde supérieure à 3.130 À sont inactives : à partir de ce seuil, l’activité croit avec la fré-

quence des radiations selon l'absorption de l’ergostérol, qui présente une bande à plusieurs maxima, entre 2.940 et 2.820 À. Les radiations de longueur d’onde inférieure à 2.750 À détruisent la vitamine D (64).

Ces données nous fournissent une première branche de la courbe d'activité spectrale, ascendante à partir de 3.130 À el présentant un maximum vers 2.950 À. Mais elles sont insuffisantes pour nous permettre de déterminer les coefficients d'efficacité monochromatique relatifs à un phénomène considéré.

Il reste alors l’érythème de la peau dont l’importance vis-àvis du problème de la dosimétrie ultraviolette mérite un développement particulier.