Derrière le voile : rayons X et gamma, quand l’invisible façonne nos vies

Début d’une traversée : l’invention du “regard à travers”

Une nuit de 1895, Wilhelm Conrad Röntgen observe une étrange lueur s’échapper de son tube à cathode recouvert de carton épais. Quelques jours plus tard, la première radiographie humaine – la main de son épouse Anna Bertha – immortalise ce que personne, jusque-là, n’avait jamais vu : l’intérieur vivant d’un corps. L’invention des rayons X s’inscrit sans délai dans l’histoire humaine, tout comme leur cousin, le rayonnement gamma, découvert quelques années plus tard par Paul Villard. Les noms changent, le prodige demeure. Les rayonnements X et gamma nous traversent, révèlent, diagnostiquent, soignent… ou inquiètent. Mais que savons-nous vraiment de cet invisible ? Derrière les images, quelles questions subsistent ?

Rayons X et gamma : deux familles, un même mystère

Le langage scientifique les distingue : les rayons X naissent d’électrons surexcités, émis autour du noyau atomique (par freinage ou transitions électroniques), tandis que les rayons gamma surgissent du cœur-même des atomes, à la faveur de la désintégration nucléaire. Deux origines, mais une réalité partagée : une énergie supérieure à la lumière visible, capable de traverser la matière. D’un point de vue quantitatif :

• Les rayons X couvrent l’intervalle d’énergies de 100 eV à quelques centaines de keV.
• Les rayons gamma s’élancent au-delà, à partir de 150 keV (par convention), jusqu’à plusieurs MeV (mégaelectronvolts), ou plus.

Une frontière poreuse, source de confusions jusque dans la littérature scientifique, d’autant que leur interaction avec notre environnement diffère peu – c’est leur origine qui compte, plus que leur énergie.Source :IRSN, CNRS Le Journal.

Imagerie, thérapie, industrie : quand l’invisible devient outil

Les rayons X et gamma ne se cantonnent pas au domaine médical, même si la radiographie, le scanner (CT-scan), ou la radiothérapie en témoignent plus que tout.

1. En médecine : Plus d’un milliard d’actes d’imagerie médicale par rayons X sont réalisés chaque année dans le monde (OMS, 2018). La France figure parmi les champions du scanner, avec plus de 80 examens pour 1 000 habitants chaque année (Drees). La radiothérapie, quant à elle, traite chaque année plus de 5 millions de patients dans le monde.
2. En industrie : Contrôle de la solidité des pièces aéronautiques, inspection des soudures, imagerie des bagages, authentification de pigments en art : les rayons X sont partout où l’on veut “voir sans toucher”, “vérifier sans ouvrir”.
3. En recherche scientifique : C’est en 1953, grâce à la diffraction des rayons X, que Rosalind Franklin capte la fameuse “photo 51” – la double hélice de l’ADN sera bientôt déchiffrée. Aujourd’hui, les synchrotrons génèrent des rayons X d’une pureté inouïe pour sonder la matière, molécule par molécule.
4. Dans l’espace : Les rayons gamma sont les messagers extrêmes d’un cosmos violent : supernovas, trous noirs, “sursauts gamma” (GRB) atteignent la Terre chaque jour, observés par des satellites comme Fermi ou INTEGRAL. À retenir : Le sursaut gamma du 17 août 2017 fut détecté simultanément par ondes gravitationnelles et rayons gamma : une nouvelle ère pour l’astronomie dite “multimessager”.

Sources : OMS, Drees, CNRS, NASA, JMIR Public Health.

Des risques réels : radioprotection, effectifs, controverses

Longtemps perçus comme “magiques”, les rayons X et gamma ont été, dès leur introduction, utilisés sans réelle précaution. Premières alarmes : Dès 1901, le médecin Emil Grubbe note : “Après de multiples expositions, des brûlures apparaissent.” Certaines figures pionnières paieront cher leur curiosité – amputations de doigts chez les radiologues du début du XXe siècle, leucémies et cancers chez les premiers manipulants d’éléments radioactifs (Marie Curie, Henri Becquerel…). Aujourd’hui, la radioprotection est un champ scientifique à part entière. Quelques points-clés :

• L’effet des rayons X et gamma dépend de l’énergie, de la dose absorbée (en sieverts), de la fréquence d’exposition, et des tissus irradiés.
• L’exposition naturelle moyenne mondiale (rayons cosmiques, radon…) : 2,4 millisieverts/an. Une radiographie pulmonaire ? 0,02 mSv. Un scanner abdominal : jusqu’à 10 mSv.
• Les seuils de danger : à partir de ~100 mSv, on observe une augmentation du risque de cancer à long terme (OMS, ICRP).
• En France, le code du travail fixe la limite annuelle pour les travailleurs exposés à 20 mSv/an (hors accidents).

Mais les débats persistent autour de la notion de seuil : la “dose sans danger” existe-t-elle vraiment ? Le principe ALARA (“As Low As Reasonably Achievable”) prédomine dans la gestion des risques, admettant que tout rayonnement comporte un risque, si infime soit-il. Sources : OMS, IRSN, ASN, ICRP.

COMPRENDRE : Qu’est-ce qu’une “dose” ?

• Sievert (Sv) : unité de dose équivalente, quantifiant l’impact biologique du rayonnement sur le corps humain.
• Gray (Gy) : unité de dose absorbée, purement physique.
• Conversion : 1 Gy = 1 Sv pour rayons X/gamma, mais la relation varie selon le type de rayonnement (alpha, bêta…).

Source : ICRP, icrp.org

Rayons X & gamma au quotidien : entre craintes, mythes et bénéfices

Pourquoi ces rayonnements fascinent-ils autant qu’ils inquiètent ? Des peurs irrationnelles (“un scanner cause-t-il vraiment le cancer ?”) côtoient la sous-estimation de certains risques réels, notamment en matière d’expositions répétées.

• En France, l’exposition médicale aux rayons X représente environ 56 % de l’exposition globale aux rayonnements ionisants, devant le radon domestique.
• Mais paradoxalement, les actes bénéfiques (détection précoce, par exemple) sauvent d’innombrables vies.

Des procès célèbres alimentent la mémoire collective : en 2019, la justice française reconnaissait la maladie professionnelle d’un manipulateur radio atteint d’un cancer (source : Le Monde). À l’inverse, la découverte de “perles médicales” comme la radiographie pulmonaire chez les mineurs, dans les années 1950, a sauvé des milliers d’enfants tuberculeux.

ALLER PLUS LOIN : L’art, l’espionnage, le vivant

• En art : La fluorescence X révèle la facture des œuvres sous les couches de vernis, authentifiant un Rembrandt ou révélant les repentirs de Picasso.
• En archéologie : Rayons X et micro-gamma dessinent, non-invasivement, amulettes et papyrus ensevelis depuis des millénaires.
• En biologie : Les rayons X, à dose calculée, stérilisent outils et denrées ou décryptent le vol d’une abeille, sculptant l’invisible au millimètre près.

Sources : INHA, Nature, Science Advances, CNRS Images.

Questions ouvertes : demain, les ondes du dépassement ?

Les rayons X et gamma ne sont plus “seulement” des phénomènes physiques : ils deviennent des indices d’un rapport ambigu à la science et à la technique. Faut-il craindre ce que l’on ne voit pas ? Peut-on mesurer sans trivialiser l’invisible ? Et comment concilier progrès médical, prudence citoyenne, justice sociale ? L’enjeu n’est pas d’évacuer les peurs, ni de déifier la technologie, mais de vivre dans l’épaisseur des faits, des doutes, des débats : où passe la limite, qui la fixe, et à qui profite-t-elle ? “Les ondes traversent nos murs — et nos débats — avec une même discrétion.” Le choix, ici, n’est pas de trancher. Mais d’explorer, ensemble, sous les ondes, ce qui échappe encore à nos yeux — et, peut-être, de formuler de nouvelles questions.