Au départ d’une lignée cancéreuse peut se trouver un transmetteur erroné de multiplication cellulaire, dont la synthèse est gouvernée par un gène appelé oncogène. Les oncogènes dérivent de proto-oncogènes qui ne sont fonctionnels qu’au cours de l’embryogenèse, durant laquelle ils permettent la multiplication de lignées cellulaires. Ils sont ensuite inactifs mais peuvent être réactivés par mutation, translocation ou amplification, portant toujours sur un point précis. Ainsi, par exemple, dans la thyroïde, une translocation induite par les rayonnements ionisants amène le locus « PTC » au contact du locus « RET » sur le chromosome 10 et cette conjonction peut induire un cancer papillaire. Ce mécanisme est en fait très rare car l’activation d’un oncogène nécessite un impact très précis sur le locus du proto-oncogène, et sa probabilité est très faible. Toute lésion destructrice (délétion) survenant à proximité du locus supprime la fonction du gène ; il ne peut donc y avoir d’initiation de lignée cancéreuse. En outre, le proto-oncogène n’est parfois accessible qu’au cours de la croissance de l’organe. Lorsque celui-ci est arrivé à maturité, le proto-oncogène n’est plus activable. Ce n’est donc qu’en cas de très nombreux impacts, chez des sujets non adultes, comme dans le cas de la contamination par l’iode radioactif à forte dose survenue chez des enfants après Tchernobyl, que cette conjonction nécessaire à la carcinogenèse est possible. Un autre exemple d’induction de cancer par activation d’un oncogène est le lymphome de Burkitt de l’enfant africain, ou l’oncogène C-myc est activé à l’occasion d’une co-infection par le virus Epstein-Barr et le paludisme. Les cancers par activation d’un oncogène peuvent survenir à tout âge, et notamment dans l’enfance.

D’autres gènes, les anti-oncogènes, règlent les capacités de prolifération cellulaire d’un tissu et les relations de chaque cellule avec les autres cellules du tissu. On en connaît plus d’une centaine, la plupart en lignées somatiques mais une vingtaine en lignées germinales et susceptibles de transmission à la descendance. Le mécanisme d’inactivation d’un anti-oncogène est beaucoup plus souvent en cause dans la genèse d’un cancer. Les deux allèles d’un gène ayant une fonction de contrôle de la multiplication cellulaire ont une fonction équivalente. Si une mutation, ou une lésion destructrice (délétion) affecte l’un des allèles, l’autre assure seul le contrôle de la prolifération cellulaire. Une inactivation de cet allèle restant, dans la même cellule, sera nécessaire pour donner naissance à une lignée cellulaire incontrôlée, c’est-à-dire un cancer. Si la probabilité du premier événement (inactivation du premier allèle) est de 1/N, la probabilité de l’inactivation des deux allèles sera donc de 1/N².

L’action des agents cancérogènes en général et celle des RI en particulier peuvent donc être la réactivation d’un oncogène ou l’inactivation successive de deux allèles d’un anti-oncogène, ou d’un seul allèle en cas d’inactivation préexistante héritée ou produite par un autre agent cancérogène. Dans le premier cas, l’effet direct ou indirect d’un rayonnement est de produire une cassure avec une réparation incorrecte aboutissant, par translocation, à mettre en contact deux gènes normalement distants. Dans le second cas, toute perte d’un fragment de chromosome, intéressant ou emportant le locus d’un anti-oncogène suffit à supprimer la fonction d’un des deux allèles. Dans tous les cas, les rayonnements à TLE élevé, produisant plus de lésions par unité de volume élémentaire, auront une probabilité supérieure d’engendrer une configuration cancérogène. Par ailleurs, après toute lésion de l’ADN, entrent en jeu, pratiquement immédiatement, les mécanismes de réparation. Ces mécanismes sont très efficaces et assurent la restitution intégrale de la structure génétique tant que le nombre des lésions n’est pas trop élevé. Lorsque le nombre de lésions induites devient trop important, ces mécanismes peuvent être dépassés et réparer incomplètement ou de façon incorrecte les lésions de l’ADN. Ceci explique le rôle fondamental du débit de dose dans la genèse des lésions du matériel génétique.

Toutes les étapes entre l’ événement initial et le cancer symptomatique dépendent de nombreux facteurs qui peuvent enrayer le mécanisme. Le premier facteur de contrôle est actif, c’est le système enzymatique de réparation des lésions chromosomiques (cf. chapitre 5), très efficace quand le nombre de lésions reste limité. Par ailleurs, il existe des facteurs de sécurité « passifs » qui sont la faible probabilité de développement de cellules dont le matériel génétique est endommagé ; certaines de ces cellules vont mourir immédiatement, d’autres vont disparaître après quelques divisions (apoptose). Le système de réparation lui-même est sous le contrôle de gènes qui expriment des protéines régulatrices du cycle cellulaire telles que la protéine P53. Les étapes de promotion et de progression sont elles aussi dépendantes de facteurs extrinsèques ou intrinsèques, dont l’absence peut empêcher l’expression de la lignée cancéreuse. La filiation entre un événement (lésion de l’ADN produite par une ionisation) et un cancer nécessite donc un jeu complexe de probabilités conditionnelles et la probabilité résultante est donc beaucoup plus faible que chacune des probabilités d’ événements nécessaires au développement d’un cancer invasif. La théorie simpliste de la linéarité sans seuil (« toute dose, si faible soit-elle, est susceptible d’aboutir à un cancer ») fait bon marché de la complexité de ces phénomènes biologiques que nous n’avons fait qu’aborder.

On estime la probabilité de décès par cancer de chaque individu à 25 % environ et la probabilité naturelle de survenue de cancer dans la vie d’un individu à 30 % environ. En fait, les données des examens autopsiques systématiques montrent la présence de cancers occultes chez une majorité d’individus morts d’une autre cause. Ainsi, après 60 ans, des îlots de cellules cancéreuses sont découverts dans la prostate de plus de 50 % des hommes et dans le tissu mammaire de plus de 50 % des femmes. Il en va de même pour la thyroïde, un cancer occulte de la thyroïde pouvant être mis en évidence par examen anatomopathologique systématique chez 15 à 20 % des sujets de plus de 50 ans, en sachant que la prévalence de nodules thyroïdiens est de 50 % après cet âge. On conçoit que l’amélioration du dépistage et l’allongement de la durée de vie fassent découvrir davantage de cancers parmi les populations occidentales. C’est ce que confirment les plus récentes enquêtes épidémiologiques qui mettent en évidence, pour les vingt dernières années en France, une augmentation de l’incidence du cancer mais une diminution de la mortalité due à ces cancers (l’incidence des cancers a augmenté de plus de 60 %, de 170 000 à 278 000 mais la mortalité par cancer n’a augmenté que de 20 %).

Parmi l’ensemble des cancers déclarés, on estime schématiquement que 1/5 sont dus à l’intoxication tabagique, 1/10 à l’intoxication alcoolique, 1/3 à des facteurs alimentaires, 1/20 à des carcinogènes environnementaux, parmi lesquels les radiations ionisantes qui arrivent loin derrière les ultra-violets (cancers cutanés). Les principales causes de décès par cancers sont donc avant tout comportementales, notamment alimentaires, puisque le surpoids à lui seul est associé à une augmentation des morts par cancers d’environ 50 % chez l’homme et 60 % chez la femme.

On désigne sous ce nom l’ étude des survivants d’Hiroshima et de Nagasaki. Elle a porté sur environ 95 000 personnes, suivies depuis 1950. Cette étude a recensé, depuis 1950, environ 850 cas de décès par cancers en excès par rapport au nombre attendu dans cet effectif (environ 20 000), en se référant à une population japonaise contemporaine non irradiée, à conditions de vie égales. Un facteur important à noter est que la dose reçue par ces sujets a été délivrée dans un temps très bref (fort débit de dose). À partir de ces données épidémiologiques solides (grands effectifs, surveillance rigoureuse), a été mise en évidence une relation indiscutable entre l’exposition et la survenue de cancers avec une relation sensiblement linéaire entre la dose reçue et la probabilité d’apparition de ceux-ci, mais uniquement pour des doses élevées : il n’y a pas eu d’augmentation du taux de cancers chez les personnes ayant reçu des doses inférieures à 0,1 Sv. C’est pourquoi la courbe de relation dose-effet n’a pas de partie initiale (cf. fig. 1-2).