Méthodes d’évaluation de l’exposition du corps humain aux champs électromagnétiques

Champs électromagnétiques radiofréquences et interaction avec l’organisme

Les progrès considérables effectués dans les domaines de l’électricité, des télécommunications et de l’industriel ont étés marqués, ces dernières années, par l’utilisation accrue de sources de champs électromagnétiques, particulièrement celles de type radiofréquence. Leur multiplication, répondant ainsi à la demande très forte des nouvelles technologies, expose de façon progressive l’organisme humain à de possibles effets nocifs. Dans ce chapitre, nous verrons la composition spectrale du c hamp électromagnétique. Nous verrons ensuite les mécanismes d’interaction entre une partie du spectre du champ (rayonnement non ionisant) avec le système biologique (corps humain). A la suite de ça, nous verrons les effets biologiques et sanitaires résultants des radiofréquences. Enfin, nous terminerons par faire le point sur l’état des recherches sur les effets biologiques et sanitaires des radiofréquences. 1. Généralité sur le champ électromagnétique Les champs électriques sont associés à la présence de charges électriques alors que les champs magnétiques sont la conséquence d’un mouvement physique de charges électriques. Le champ électromagnétique, quant à lui, est la composition de ces deux champs. L’un induit l’autre lorsque des charges électriques sont en mouvement et vis versa. Le rayonnement électromagnétique peut être représenté comme une série d’ondes très régulières et sans support matériel. Il se propage à une vitesse extrêmement élevée et plus précisément à la vitesse de la lumière (300 000km/s) .

Spectre du rayonnement électromagnétique

Le spectre électromagnétique classe les ondes électromagnétiques en fonction de leur fréquence, de leur longueur d’onde. Ce tableau ci-dessus illustre cette classification [1] :

Classification suivant le potentiel énergétique

Une classification moins scindée est aussi adoptée en mettant en évidence le potentiel énergétique. On distingue dans ce cas les rayonnements ionisants et les rayonnements non i onisants. L’ensemble des rayonnements électromagnétiques et leurs principales origines ou applications est illustré (voir Figure 1.1).

Rayonnements ionisants (RI)

Les rayonnements ionisants sont des rayonnements qui produisent des ionisations dans la matière qu’ils traversent. En effet, ces r ayonnements se propagent à des fréquences très élevées (supérieures à 3000THz). Ils véhiculent une importante énergie (supérieure à 12,40eV) aux électrons pour les arracher de leurs atomes. Ce qui fait qu’ils ont un pouvoir élevé de pénétration dans la matière vivante. Leur spectre commence à p artir des rayons ultraviolets. Lorsqu’ils sont bien maitrisés, ils ont des effets bénéfiques dans le domaine de la santé (radiographie, urographie, scanner, etc) et de l’industrie (centrale électrique nucléaire par exemple). Cependant, ils sont potentiellement nuisibles à la longue et mortels en cas de dose élevée. Des mesures de protections extrêmement sévères doivent être prises pour éviter toute exposition directe avec le corps humain.

Rayonnements non ionisants (RNI)

Les rayonnements non i onisants sont des oscillations de champs électriques et magnétiques qui se propagent à la vitesse de la lumière. Contrairement aux rayonnements ionisants, l’énergie des RNI est insuffisante pour provoquer l’ionisation d’atomes. Les rayonnements non ionisants se décomposent, en fonction de leurs fréquences, en rayonnements optiques (la partie inférieure du rayonnement ultraviolet, en lumière visible, l’infrarouge), en champs statiques, et en radiofréquences.

Bases physiques des champs électromagnétiques

Le champ électromagnétique définit les propriétés électriques et magnétiques de l’espace (dans l’air, dans la matière ou dans le vide). Lorsque ces propriétés varient dans le temps et l’espace, par exemple sous l’influence d’une source de rayonnement électromagnétique (antenne de télédiffusion, radar, équipements mobiles, etc.), on dit que c’est une onde électromagnétique qui se propage. 

Rappel des unités et constantes physiques

Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par plusieurs paramètres physiques, dont les principales sont : la fréquence, la longueur d’onde, les intensités électrique et magnétique, et la puissance. 

Fréquence f et longueur d’onde λ

La fréquence d’une onde électromagnétique est le nombre d’oscillations du c hamp par seconde. Elle s’exprime en Hertz (Hz) ou cycles par seconde. La longueur d’onde (λ) est égale à la distance entre un point d’une onde et son homologue sur l’onde suivante, et est exprimée en mètre (m). La longueur d’onde est liée à la fréquence par la formule 2.1: Ou c : vitesse de propagation de l’onde dans le vide, approximativement égale à 3.108 m/s. Ces deux éléments caractérisent les ondes électromagnétiques et sont totalement indissociables : plus la fréquence est élevée, plus la longueur d’onde est courte. 

L’intensité du champ électrique E

Elle représente la valeur du champ électrique en un point donné. Elle s’exprime en Volt par mètre (V/m). C’est une valeur définie dans l’espace par trois composantes (Ex, Ey, Ez). L’intensité du champ électrique est définie comme la norme de la résultante de ces trois axes : Lorsque plusieurs émetteurs sont présents aux environs du point de mesure, alors le champ résultant est : N étant le nombre de signaux pour les différents émetteurs. Du fait que le signal imprimé dans une porteuse varie au cours du temps, il fait varier en même temps l’intensité de cette porteuse. Ainsi le calcul de la valeur efficace convient le mieux comme valeur de champ électrique. Elle est obtenue en prélevant un no mbre N d’échantillons pendant une durée déterminée.

Intensité du champ magnétique H

Elle représente la valeur du champ magnétique, qui s’exprime en Ampère par mètre (A/m). On parle également d’induction magnétique B qui s’exprime en Tesla (T). Dans l’air, l’induction et le champ magnétique sont reliés par la relation simple (2.5): Avec μ : constante de proportionnalité (qui exprime la perméabilité magnétique); dans le vide et dans l’air, comme dans les matériaux non magnétiques (y compris les matériaux biologiques) : μ = 4 π.10–7 H/m (henrys par mètre). 

Mécanisme d’interaction aux radiofréquences et pénétration dans le tissu biologique

Les ondes électromagnétiques radiofréquences (communément dites ondes radios) peuvent interagir avec l’organisme biologique à travers plusieurs mécanismes. Les mécanismes thermiques et ceux non thermiques sont plus perceptibles. Cependant, il peut y avoir interaction à t ravers des mécanismes indirects (interférence avec des implants médicaux). Ces mécanismes peuvent être responsables d’effets biologiques. Ces derniers peuvent, à la limite, être nocifs pour l’organisme. La prévalence d’un type de mécanisme par rapport aux autres dépend de la puissance ou de l’intensité, mais également de la fréquence des champs électromagnétiques. 

Définitions Système biologique 

c’est un e nsemble d’organes interagissant au sein d’un organisme dans la réalisation d’une fonction biologique commune. Le système nerveux en est un exemple. 2 ICNIRP : International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection  biologiques : ce sont des changements d’ordre physiologique, biochimique, ou comportemental qui sont induits dans un organisme, un tissu ou une cellule en réponse à une stimulation extérieure. Des exemples d’effets biologiques sont : la sudation, l’augmentation de la fréquence cardiaque après avoir bu du café. Ces effets ne sont, nécessairement, pas nocifs à la santé. Effets thermiques : ils désignent les effets biologiques qui peuvent être mis en évidence lorsque l’on observe une augmentation de température des cellules ou des tissus, consécutive à une exposition aux radiofréquences. Ces dernières provoquent une agitation des molécules d’eau contenues dans les tissus. Effets non thermiques ou athermiques : ce sont des effets dits specifique. Ils sont observés sur les systèmes biologiques, alors que la quantité d’énergie (inferieure à 100W/m2 ) absorbée est trop faible pour induire une élévation de la température de 1°C. Ils apparaissent généralement suite à des expositions de longues durées. Effets sanitaires : les effets sanitaires sont des effets biologiques qui peuvent mettre en danger le fonctionnement normal d’un organisme, en dépassant les capacités de réponse « physiologique ». Par exemple une exposition prolongée à la chaleur peut constituer un danger pour la santé.