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ÉTUDE DES EFFETS BIOLOGIQUES DES CHAMPS ÉLECTROMAGNÉTIQUES NON INVASIFS

Authors:

Abstract and Figures

L'environnement électromagnétique, et donc l'exposition aux champs électromagnétiques, existe depuis toujours. En revanche, le nombre de sources d'exposition a augmenté de façon inégale au cours de l'histoire humaine. La source primaire principale et omni-présente est le champ magnétique statique terrestre, appelé champ géomagnétique. Sa valeur moyenne est de 50 µT. Dans l'Antiquité, le savant grec Thalès serait le premier à s'être intéressé à l'électricité, mais c'est à la fin du 18ème siècle et surtout au 19ème siècle que l'électricité artificielle fait son apparition et devient indispensable aux sociétés dites modernes. Les télécommunications se développent également à partir du 19ème siècle et trouvent une extension avec les nouvelles technologies de communication sans fil au siècle dernier. Des applications industrielles et médicales non invasives ont également été développées au cours des dernières décennies, comme l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la stimulation magnétique transcrânienne et d'autres signaux électromagnétiques complexes. Au total, le nombre de sources d'exposition, généralement de faible puissance, ne cesse de croître et les développements technologiques se poursuivent, avec éventuellement de nouveaux usages qui peuvent parfois être à l'origine de nouveaux types d'exposition. L'évaluation des risques liés à l'exposition aux champs électromagnétiques date du 20ème siècle avec la notion de radioprotection et l'apparition des organismes dédiés à la radioprotection. Une distinction entre la radioprotection stricte (protection contre la radioactivité) et la protection contre les rayonnements non-ionisants ou champs électromagnétiques est intervenue dans les années 1960. En France, la Société Française de Radio Protection comporte une section " ionisant " et une section " non-ionisant ". Au plan international, à l'instar de la CIPR pour les rayonnements ionisants, l'ICNIRP est l'organisme qui propose les normes d'exposition aux rayonnements non-ionisants. Ces normes sont établies à partir de l'analyse collective des articles scientifiques parus dans des journaux à comité de lecture. C'est donc sur les connaissances scientifiques que se fait l'évaluation des risques liés à l'exposition aux champs électromagnétiques, et les propositions de limites d'exposition peuvent évoluer si les résultats des évaluations périodiques du risque le nécessitent. Cependant, le développement de nouvelles technologies et/ou de nouveaux usages, la question des faibles doses et des expositions à long terme ont généré une demande sociétale forte et incité les industriels et/ou les autorités à financer de nouvelles recherches. Classiquement en toxicologie, le risque caractérisé est directement lié à la " dose " de l'agent en cause et c'est le cas ici des champs électromagnétiques. Aussi, généralement, les pathologies associées se développent rapidement et apparaissent de façon aiguë, exception faite du cancer. Implicitement, des expositions à des intensités ou puissances faibles, comme celles générées par les nouvelles technologies de communication sans fil par exemple, ne peuvent pas générer ces manifestations physiopathologiques. Pourtant, avec la téléphonie mobile, force est de constater que l'on approche, pour la première fois, une source RF près du cerveau. En revanche, les techniques d'IRM évoluent vers l'utilisation de champs magnétiques statiques, intenses jusqu'à 11 teslas. Or, peu de recherches ont été menées avec des champs statiques aussi intenses. Des questions sanitaires légitimes se posent alors quant aux effets sanitaires liés aux nouvelles technologies utilisant des champs électromagnétiques, et la recherche fournit des éléments de réponse. Dans les années 1990, la thématique " santé-environnement " émerge avec, notamment, la question des enfants et leur possible plus grande sensibilité aux toxiques de l'environnement . Les champs électromagnétiques ne sont pas toujours cités dans ces documents. En 1996, l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) établit le Projet International pour l'étude des champs électromagnétiques (International EMF project). Ce projet se propose " d'évaluer les effets sanitaires et environnementaux provoqués par des champs électriques et magnétiques statiques ou variables dans les fréquences allant de 0 à 300 GHz ". Ainsi, l'OMS publie régulièrement des recommandations de recherche qui sont une référence incontournable pour les instituts de recherche. L'OMS justifie ce programme " au titre de sa Charte pour la protection de la santé publique et en réponse à la préoccupation suscitée par la possibilité d'effets sanitaires imputables à l'exposition à des sources de champs électromagnétiques ". Ainsi, des aspects sociétaux justifient également notre recherche. En parallèle, la notion de principe de précaution s'est développée jusqu'à l'inscription de la charte de l'environnement, et donc du Principe de Précaution, dans le préambule de la constitution française en 2005. Consacré dans le champ de la protection de l'environnement - il s'agit de ne pas attendre de disposer de toutes les certitudes scientifiques sur l'existence d'un risque de dommage grave et irréversible pour agir - ce principe demande " la mise en œuvre de procédures d'évaluation des risques " et la recherche doit être considérée comme un élément à part entière de ce principe. Je présente dans ce document mes activités de recherche depuis ma soutenance de thèse en 1997. Mes recherches incluent des études de confirmation et des études originales dans une approche toxicologique qui s'inscrit pleinement dans la démarche d'évaluation du risque. Le processus d'évaluation des risques est en effet un processus dynamique qui tient compte des nouvelles données scientifiques. Je contribue ainsi à l'évaluation du risque à la fois par mes recherches et par l'activité d'expertise que j'exerce en parallèle, laquelle vise à recenser et évaluer les données scientifiques disponibles. Ce document présente un rappel succinct de la notion de champs électromagnétiques et des mécanismes d'action pour les interactions avec le vivant, puis une synthèse des travaux réalisés en cinq sections : (i) Systèmes d'exposition, dosimétrie et expositions ; (ii) Études de confirmation d'effets biologiques des champs magnétiques et des champs RF ; (iii) Étude d'effets biologiques des champs RF ; (iv) Étude d'effets biologiques des champs magnétiques et (v) Expertise. Viennent ensuite mes perspectives de recherche, pour les quatre prochaines années.
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ETUDE DES EFFETS BIOLOGIQUES DES CHAMPS
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ELECTROMAGN´
ETIQUES NON INVASIFS
I. Lagroye
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I. Lagroye. ´
ETUDE DES EFFETS BIOLOGIQUES DES CHAMPS
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ELECTROMAGN´
ETIQUES NON INVASIFS. Sciences du Vivant [q-bio]. Ecole pratique des
hautes ´etudes - EPHE PARIS, 2009. <tel-00977980>
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publics ou priv´es.
Diplôme d’Habilitation à Diriger les Recherches
Présenté à
L’ECOLE DOCTORALE DE L’ECOLE PRATIQUE DES HAUTES
ETUDES N°472
par
Isabelle LAGROYE
Étude des effets biologiques des champs électromagnétiques
non invasifs
Soutenue le 18 décembre 2009 devant le jury d’examen :
Mme Marie-Christine LOMBARD, DE EPHE, Directeur d’habilitation
Université Bordeaux 2
Mme Francelyne MARANO, Professeur, EA 1553, Rapporteur
Université Paris Diderot – Paris 7
M. Paolo Vecchia, DR, Institut National de la Santé, Rapporteur
Rome
M. Sylvie Renaud, Professeur, UMR 5218, Université Examinateur
Bordeaux 1
M. Roland MASSE, membre de l’Académie des sciences Examinateur
M. Jean-Michel VERDIER, DE EPHE, !"#$%&'()*+, Examinateur
Université Montpellier 2
M. Bernard Veyret, DR CNRS, DECU EPHE, UMR 5218 Examinateur
Université Bordeaux 1
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Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
1
Étude des effets biologiques
des champs électromagnétiques
non invasifs
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Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
2
Étude des effets biologiques
des champs électromagnétiques
non invasifs
Introduction
Depuis plus de dix ans, ma recherche porte sur les effets biologiques des champs
électromagnétiques non invasifs. Pourtant, je suis venue au bioélectromagnétisme « par hasard ».
Après mes études de pharmacie et mon DEA, le sujet de thèse sur lequel je postulai au CEA en
1992, concernait la recherche des marqueurs précoces de la cancérogenèse pulmonaire, avec des
modèles utilisant le 238Pu. Quelques semaines avant le dépôt du dossier, le sujet a été transformé
en l’étude, sur des modèles cellulaires, des effets cancérigènes des champs électromagnétiques de
50 Hz. Il me fallait donner mon accord pour travailler pendant trois ans sur ce thème nouveau.
Une rapide réflexion sur ce que j’avais pu entendre sur les dangers sanitaires des lignes à haute
tension et la saga de la lutte contre EDF (le pot de terre contre le pot de fer) m’a fait accepter de
me lancer dans cette aventure, car je pourrais, à travers mes recherches, avoir une approche
scientifique.
Le domaine du bioélectromagnétisme m’était tout à fait inconnu, mais était également
nouveau au CEA. Je devais donc, pour ma thèse, donner les spécifications d’un système
d’exposition pour des cellules en culture. J’ai donc décortiqué les publications expliquant les
notions nécessaires pour la conception et la caractérisation d’un système d’exposition : la
configuration serait-elle verticale ou horizontale ? Les cellules devaient-elles être exposées en
présence du champ géomagnétique ? Comment allait-on contrôler l’exposition ? De quels
échantillons contrôles avions-nous besoin ? Bien que cette étape de conception ait pris une année
entière de ma thèse, avec le recul, je pense qu’il s’agissait des meilleures conditions de travail
pour appréhender ces notions de physique, si abstraites a priori pour une biologiste. Je ne serai
jamais une physicienne, mais j’ai acquis une culture suffisante pour pouvoir discuter avec des
physiciens et savoir détecter un problème dans un système d’exposition.
Dans le même temps, je bénéficiais de la culture et de l’outil « rayonnement ionisant »,
très utile pour palper la différence fondamentale dans la nature et l’amplitude des effets
biologiques des ondes en fonction de l’énergie véhiculée. Par ailleurs, j’introduisis dans mes
expériences la notion, qui me paraissait indispensable, d’expérimentation en aveugle par le
codage des échantillons alors que mes collègues issus du monde « ionisant » n’en voyaient que
peu l’utilité.
Au long des années, deux gammes de fréquences m’ont plus particulièrement intéressée :
les champs magnétiques d’extrêmement basse fréquence (EBF) et les champs radiofréquences
(RF). Le spectre électromagnétique est large et chaque gamme de champs électromagnétiques
présentant des mécanismes d’action prépondérants différents et des problématiques différentes,
mon intérêt pour le bioélectromagnétisme est sans cesse renouvelé.
L’environnement électromagnétique, et donc l’exposition aux champs
électromagnétiques, existe depuis toujours. En revanche, le nombre de sources d’exposition a
augmenté de façon inégale au cours de l’histoire humaine. La source primaire principale et omni-
présente est le champ magnétique statique terrestre, appelé champ géomagnétique. Sa valeur
moyenne est de 50 !Tesla, le Tesla étant l’unité internationale de densité de flux magnétique.
Dans l’antiquité, le savant grec Thalès fut le premier à s'intéresser à l'électricité, mais c’est à la
fin du 18ème siècle et surtout au 19ème siècle que l’électricité artificielle fit son apparition et devint
indispensable aux sociétés dites modernes.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
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Les télécommunications se développent également à partir du 19ème siècle et trouvent une
extension avec les nouvelles technologies de communication sans fil au siècle dernier. Des
applications industrielles et médicales non invasives ont également été développées au cours des
dernières décennies, comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM), la stimulation
magnétique transcrânienne et d’autres signaux électromagnétiques complexes. Au total, le
nombre de sources d’exposition, généralement de faible puissance, ne cesse de croître et les
développements technologiques se poursuivent, avec éventuellement de nouveaux usages qui
peuvent parfois être à l’origine de nouveaux types d’exposition (Figure 1).
L’évaluation des risques liés à l’exposition aux champs électromagnétiques date du
20ème siècle avec la notion de radioprotection et l’apparition des organismes dédiés à la
radioprotection. Une distinction entre la radioprotection stricte (protection contre la radioactivité)
et la protection contre les rayonnements non-ionisants ou champs électromagnétiques est
intervenue dans les années 1960. En France, la Société Française de Radio Protection comporte
une section « ionisant » et une section « non-ionisant ». Au plan international, à l’instar de la
CIPR1 pour les rayonnements ionisants, l’ICNIRP2 est l’organisme qui propose les normes
d’exposition aux rayonnements non-ionisants. Ces normes sont établies à partir de l’analyse
collective des articles scientifiques parus dans des journaux à comité de lecture. C’est donc sur
les connaissances scientifiques que se fait l’évaluation des risques liés à l’exposition aux champs
électromagnétiques, et les propositions de limites d’exposition peuvent évoluer si les résultats
des évaluations périodiques du risque le nécessitent.
Cependant, le développement de nouvelles technologies et/ou de nouveaux usages, la
question des faibles doses et des expositions à long terme ont généré une demande sociétale forte
et incité les industriels et/ou les autorités à financer de nouvelles recherches. Classiquement en
toxicologie, le risque caractérisé est directement lié à la « dose » de l’agent en cause et c’est le
cas ici des champs électromagnétiques. Aussi, généralement, les pathologies associées se
développent rapidement et apparaissent de façon aiguë, exception faite du cancer. Implicitement,
des expositions à des intensités ou puissances faibles, comme celles générées par les nouvelles
technologies de communication sans fil par exemple, ne peuvent pas générer ces manifestations
physiopathologiques. Pourtant, avec la téléphonie mobile, force est de constater que l’on
approche, pour la première fois, une source RF près du cerveau. En revanche, les techniques
d’IRM évoluent vers l’utilisation de champs magnétiques statiques intenses. Or, peu de
1 CIPR : Commission Internationale de Protection contre les Radiations
2 ICNIRP : International Commission on Non-Ionising Radiation Protection
Figure 1 : L’environnement
électromagnétique au 21ème
siècle.
Les sources de champs
électromagnétiques se
multiplient, mais leur
puissance nominale est
faible.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
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recherches ont été menées avec des champs statiques intenses. Des questions sanitaires légitimes
se posent alors quant aux effets sanitaires liés aux nouvelles technologies utilisant des champs
électromagnétiques, et la recherche fournit des éléments de réponse.
Dans les années 1990, la thématique « santé-environnement » émerge avec, notamment,
la question des enfants et leur possible plus grande sensibilité aux toxiques de l’environnement3.
Les champs électromagnétiques ne sont pas toujours cités dans ces documents. En 1996,
l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) établit le Projet International pour l'étude des champs
électromagnétiques (International EMF project). Ce projet se propose « d'évaluer les effets
sanitaires et environnementaux provoqués par des champs électriques et magnétiques statiques
ou variables dans les fréquences allant de 0 à 300 GHz ». Ainsi, l’OMS publie régulièrement des
recommandations de recherche qui sont une référence incontournable pour les instituts de
recherche. L’OMS justifie ce programme « au titre de sa Charte pour la protection de la santé
publique et en réponse à la préoccupation suscitée par la possibilité d'effets sanitaires imputables
à l'exposition à des sources de champs électromagnétiques ». Ainsi, des aspects sociétaux
justifient également notre recherche.
En parallèle, la notion de principe de précaution s’est développée jusqu’à l’addition de la
charte de l’environnement, et donc du Principe de Précaution, dans le préambule de la
constitution française en 2005. Consacré dans le champ de la protection de l'environnement il
s’agit de ne pas attendre de disposer de toutes les certitudes scientifiques sur l'existence d'un
risque de dommage grave et irréversible pour agir ce principe demande « la mise en œuvre de
procédures d’évaluation des risques » et la recherche doit être considérée comme un élément à
part entière de ce principe.
Je présente dans ce document mes activités de recherche depuis ma soutenance de thèse
en 1997. Mes recherches incluent des études de confirmation et des études originales dans une
approche toxicologique qui s’inscrit pleinement dans la démarche d’évaluation du risque,
processus dynamique qui tient compte des nouvelles données scientifiques. Je contribue ainsi à
l’évaluation du risque à la fois par mes recherches et par l’activité d’expertise que j’exerce en
parallèle, laquelle vise à recenser et évaluer les données scientifiques disponibles.
Ce document présente un rappel succinct de la notion de champs électromagnétiques et des
mécanismes d’action pour les interactions avec le vivant, puis une synthèse des travaux réalisés
en cinq sections : (i) Systèmes d’exposition, dosimétrie et expositions ; (ii) Études de
confirmation d’effets biologiques des champs magnétiques et des champs RF ; (iii) Étude d’effets
biologiques des champs RF ; (iv) Étude d’effets biologiques des champs magnétiques et (v)
Expertise. Viennent ensuite mes perspectives de recherche, pour les quatre prochaines années.
3 1998 : création d'une mission interministérielle sur les questions « environnement-santé », 2004-2008 : Premier
Plan National Santé-Environnement (PNSE), 2004 : L’OMS publie le premier atlas sur la santé de l’enfant et
l’environnement.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
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A- Rappels
1- Physique des champs électromagnétiques
Les champs électromagnétiques qui sont considérés ici ont une fréquence inférieure à 300 GHz
(Figure 2).
Toute onde est définie par sa fréquence ! (hertz, Hz) ou sa longueur d’onde " (mètre, m).
Ma recherche actuelle porte particulièrement sur les champs électromagnétiques d’extrêmement
basse fréquence (EBF) dans la gamme de 0,8 à 50 Hz et sur les champs radiofréquences (RF)
dans la gamme de 800 à 2450 MHz.
Dans la gamme EBF, les applications technologiques auxquelles je me suis intéressée sont la
production d’électricité (50 Hz en Europe) et la stimulation magnétique transcrânienne (TMS en
Anglais).
Dans la gamme RF, les applications technologiques qui ont fait l’objet de mes recherches sont les
signaux de la téléphonie mobile et des communications sans fil. La téléphonie 2G utilise les
signaux GSM à 900 et 1800 MHz, la téléphonie 2,5 et 3 G utilise les signaux EDGE à 900 MHz
et 1800 MHz et UMTS à 2000 MHz. En dehors de la téléphonie mobile, les communications
sans fil utilisent majoritairement le signal Wi-Fi à 2450 MHz et le Wi-MAX en développement,
dont la fréquence pourra aller de 2 à 5 GHz.
Figure 2 : Le spectre électromagnétique et ses applications technologiques. Les rayonnements non-ionisants sont
souvent appelés champs électromagnétiques.
Les champs électromagnétiques sont des rayonnements non-ionisants. Les particules associées
(photons) sont peu énergétiques, avec une énergie maximale de 10-4 electron-volt (eV), énergie
largement insuffisante pour rompre les liaisons chimiques ou ioniser la matière vivante. Par
exemple, l’énergie d’une des plus faibles liaisons chimiques, la liaison hydrogène, est de 0,2 eV.
D’autres mécanismes d’interactions régissent l’existence d’effets biologiques et sanitaires4
4 Effet sanitaire : Par effet sanitaire, en entend danger sanitaire ou effet délétère pour la santé. Aussi, un effet
biologique n’est pas obligatoirement un effet sanitaire.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
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caractérisés. En fonction de la gamme de champs électromagnétiques (champs EBF, champs RF,
champs millimétriques, etc.) les mécanismes biophysiques d’interaction avec la matière vivante
varient.
On peut noter que les champs électromagnétiques ne sont pas visibles à l’œil ce qui contribue
probablement à la perception négative du risque lié à l’exposition aux champs
électromagnétiques.
2- Risques connus liés à l’exposition aux champs
électromagnétiques
Dans la gamme des champs électromagnétiques EBF, qui sont des champs variables dans le
temps, l’interaction avec les systèmes biologiques est principalement le fait de l’induction de
courants électriques internes (appelés courants de Foucault).
Le risque sanitaire caractérisé est lié aux courants induits dans les tissus qui provoquent
l’excitation des muscles et des nerfs. À partir d’une intensité de densité de courant de
100 mA/m2, l’excitation devient délétère avec apparition de tétanie et de fibrillation ventriculaire
pouvant entraîner un arrêt cardiaque.
Dans la gamme des champs RF, l’interaction avec les systèmes biologiques est
principalement le fait d’un échauffement des objets par relaxation diélectrique.
Le risque sanitaire caractérisé est lié à l’échauffement excessif des tissus. Pour une même
puissance incidente, l’absorption des RF par le corps entier est plus critique que l’absorption
locale (au niveau d’une main par exemple). Le risque sanitaire est celui de l’hyperthermie :
risque de brûlures, d’altération des fonctions cognitives, d’œdème cérébral, de tératologie, etc.
Pour une exposition corps entier, le niveau d’énergie absorbée traduit en débit d’absorption
spécifique (DAS) et entraînant des effets délétères, est de 4 W/kg. Pour une exposition locale, il
est de 100 W/kg.
Ces niveaux de densité de courant et de DAS, appelés niveaux critiques par l’ICNIRP,
servent de base pour les limites d’exposition des professionnels et du grand public (ICNIRP,
1998). Les recommandations et normes d’exposition européennes actuelles sont basées sur les
limites d’exposition proposées par l’ICNIRP (Directive 1999/5/EC). Elles donnent, en fonction
de la fréquence, (i) la restriction de base qui est la valeur à ne pas dépasser dans l’organisme pour
prévenir tout effet délétère et (ii) les niveaux de référence qui sont les valeurs limites de
grandeurs physiques qui garantissent que la restriction de base est respectée. Ces valeurs
mesurables sont le champ électrique (V/m), la densité de flux magnétique ou induction
magnétique (T), le champ magnétique (A/m) et la densité de puissance (W/m2).
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
7
La restriction de base est calculée avec des facteurs d’incertitude à partir du seuil critique. Ainsi,
pour les professionnels, le facteur de sécurité appliqué est 10, ce qui donne 10 mA/m2 en EBF;
0,4 W/kg (exposition corps entier) et 10 W/kg (local) en RF. Pour le grand public, au sein duquel
on trouve des sous-populations potentiellement sensibles (malades, enfants, femmes enceintes et
personnes âgées), un facteur de sécurité supplémentaire de 5 est appliqué, ce qui donne des
limites d’exposition de 2 mA/m2 en EBF; 0,08 W/kg (exposition corps-entier) et 2 W/kg (local)
en RF. La figure 3 montre, à titre d’exemple, un abaque des limites d’exposition transposé des
recommandations d’exposition de l’ICNIRP.
Aujourd’hui, ces limites et/ou normes d’exposition sont attaquées de façon récurrente par les
associations et activistes qui s’opposent au développement des applications des champs
électromagnétiques, sous divers prétextes. Les principales accusations infondées sont que
l’ICNIRP ne tient pas compte des effets à long terme ou ne s’appuient que sur des publications
montrant un effet thermique des champs électromagnétiques. Les effets à long terme sont évalués
notamment par des tests de cancérogenèse.
Par ailleurs, la recherche en bioélectromagnétisme est une recherche pluridisciplinaire par
essence, ce qui implique que les biais possibles sont multiples si les différentes compétences ne
sont pas réunies. Des critères de qualité ont été publiés il y a plus de dix ans (Repacholi, 1998).
L’importance de la caractérisation des systèmes d’exposition et de la réplication ou confirmation
indépendante des résultats est à souligner car la plupart des effets biologiques observés en
dessous des niveaux correspondant aux limites d’exposition sont attribuables à des biais. Les
exemples sont multiples, et l’on peut citer le programme américain EMF-RAPID5 qui visait à
reproduire de façon indépendante les effets biologiques des champs d’extrêmement basses
fréquences et de faible intensité, identifiés comme des indicateurs possibles de conséquences
sanitaires. Aucun des effets biologiques positifs publiés n’a pu être retrouvé. C’est pourquoi les
systèmes d’exposition et la reproductibilité des effets biologiques apparaissent comme des
éléments clés d’une recherche de qualité.
5 EMF-RAPID : programme de recherche du NIEHS de 41 millions de dollars US, réalisé de 1994 à 1998.
Figure 3 : Limites d’exposition
aux champs électromagnétiques.
Abaque ICNIRP indiquant les
limites d’exposition en champs
électrique sur tout le spectre non
-ionisant. Les limites sont
indiquées pour les deux
catégories « travailleurs » et
« grand public ». Notez par
exemple les sigles des signaux de
téléphonie GSM à 900 MHz et
1800 MHz.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
8
B- Recherche
1- Systèmes d’exposition, dosimétrie et exposition
Permanents: I. Lagroye, B. Billaudel, E. Haro (Biologie) B. Veyret, G. Ruffié, R. Charlet de Sauvage (Physique)
Contractuels : P.E. Dulou (Doctorant, Physique)
Collaborations : X-LIM (France), France-Telecom R&D (France), IT'IS (Suisse)
L’étude des effets biologiques et sanitaires des champs électromagnétiques sur des modèles
cellulaires ou animaux passe par la mise à disposition et l’utilisation de systèmes d’exposition.
La recherche en bioélectromagnétisme requiert donc une collaboration active entre physiciens et
biologistes.
Cette collaboration implique une concertation continue qui permet d’une part d’exprimer les
besoins des biologistes, et d’autre part de comprendre et in fine de gérer les contraintes imposées
par la physique. En effet, un système d’exposition et sa caractérisation dosimétrique doivent
aujourd’hui répondre à des requis de qualité incontournables. Ces mêmes requis impliquent pour
les biologistes des contraintes à gérer au quotidien. Dans ce contexte, l’interface avec les
physiciens du laboratoire permet cette adéquation, et lisse les nombreuses sources possibles
d’incompréhension entre nous, biologistes, et les physiciens extérieurs avec lesquels nous
collaborons pour la conception des systèmes d’exposition.
Mon premier travail de thèse a été de déterminer les paramètres physiques des expositions que
je souhaitais effectuer. M’intéressant à l’effet du champ magnétique à 50 Hz sur les cellules
épithéliales de trachée de rat, j’ai opté pour une configuration en champs parallèles à
l’échantillon. Des physiciens ont élaboré un système d’exposition respectant cette configuration.
La nécessité de caractériser l’exposition m’est vite apparue cruciale et j’ai pour cela effectué des
mesures de champ pendant l’exposition. Plus tard, lorsque j’ai commencé à exposer des cellules
aux RF au moyen d’un système d’exposition nouvellement développé, une des premières étapes
de caractérisation a été d’inclure une boîte de pétri dans laquelle était placée une sonde de
température pour une mesure en temps réel dans le milieu de culture. En effet, le contrôle de la
température est particulièrement important pour les expositions aux RF et nombre d'effets
biologiques des radiofréquences de bas niveau ont été obtenus en l’absence de ce type de
contrôle.
Ce n’est qu’à partir de mon post-doctorat aux USA que j’ai commencé à travailler in vivo.
Pour éviter ou limiter les problèmes d’échauffement chez l’animal, nous veillions à la présence
de trous d’aération et de ventilation dans les systèmes d’exposition.
Si des techniques automatisées de mesure de température et de niveau d’exposition sont
maintenant disponibles, la caractérisation de l’exposition est à mes yeux de la première
importance et c’est un aspect auquel je veille particulièrement.
Pour les nouveaux systèmes d’exposition, je demande toujours la possibilité d’exposer les
échantillons en aveugle. C’est ce que nous avons obtenu dans les programmes PerformB, ERYA
et ELEYAR décrits plus loin. Lorsque le système d’exposition ne permet d’exposer en aveugle,
une personne est alors en charge de l’exposition et du codage des échantillons, et d’autres
collègues en charge des tests biologiques. Travailler en aveugle est particulièrement important au
vu des faibles amplitudes des effets généralement rapportés.
Les aspects dosimétriques tels que l’homogénéité de l’exposition représente également une
contrainte importante pour les biologistes. Il s’agit par exemple :
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
9
(i) de l’utilisation imposée de boîtes de culture de diamètre réduit, réduisant ainsi la surface de
culture cellulaire et donc la taille des échantillons cellulaires,
(ii) de la nécessité d’immobiliser les animaux dont on veut exposer la tête seulement (Figure 4)
et donc d’introduire un facteur de stress que l’on limite par une période d’habituation au système
de contention et une durée d’exposition journalière inférieure à deux heures, ou encore
(iii) de la nécessité de limiter le poids d’animaux exposés et donc d’augmenter la période dédiée
aux expositions pour obtenir un échantillonnage satisfaisant.
En conclusion, chaque type de champ électromagnétique présente des caractéristiques
physiques clés que je dois identifier, grâce à mes recherches bibliographiques et à mes collègues
physiciens, pour rédiger des programmes concrets et lucides par rapport aux contraintes
afférentes à l’exposition et à la dosimétrie.
Ce sont ces aspects physiques des expositions aux champs électromagnétiques qui ont amené
la biologiste que je suis, à communiquer avec des physiciens, ce qui représente un apprentissage
de langage pour ces deux communautés scientifiques.
2- Études de confirmation d’effets biologiques des champs
magnétiques et des champs radiofréquences
Permanents : I. Lagroye, B. Billaudel, E. Haro, B. Veyret
J’ai initié et contribué à plusieurs études dites de "réplication ou de confirmation"6 à
partir de résultats publiés antérieurement par d'autres équipes sur des effets biologiques de RF de
faible puissance, en particulier de signaux de téléphonie mobile. Cette activité est importante en
bioélectromagnétisme car de nombreux effets biologiques rapportés, notamment in vitro, ont
amené à des hypothèses et extrapolations en termes de santé publique alors que ces résultats
étaient dus à des artefacts. Ainsi, l'OMS a estimé en 1997 que la démonstration de la
reproductibilité d'effets biologiques dans des laboratoires indépendants constituait une priorité de
recherche.
Plusieurs thèmes ont été choisis pour confirmation du fait de leur importance potentielle en
santé publique. Ces études ont été réalisées dans le cadre de collaborations internationales.
6 Les études de confirmation ont pour but de tester des conditions similaires à celles utilisés dans des publications
montrant des effets biologiques potentiellement toxiques. Elles peuvent effectivement confirmer ou infirmer les
études précédentes, le second étant largement le plus fréquent.
Figure 4 : Système d’exposition dit
«antenne boucle »
Ce système permet d’obtenir chez le rat
une exposition du cerveau similaire à
celle du cerveau humain au cours
d’une conversation téléphonique. Son
utilisation nécessite une immobilisation
du rat.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
10
Les programmes rédigés ont visé non seulement à reproduire les expériences en utilisant les
conditions les plus proches des conditions expérimentales initiales, mais aussi à améliorer le
protocole et étendre l'étude (autres signaux RF, autres types cellulaires ou autres tests
biologiques).
2-1 Barrière hémato-encéphalique et neurones sombres
Publications : Poulletier de Gannes et al. 2009, 2 communications en congrès
Encadrement : M. Taxile (diplôme EPHE puis IE contractuelle), F. Poulletier-de-Gannes (post-doc puis IR
contractuelle), E. Ladevèze (Tech. contractuelle), L. Mayeur (Tech. contractuelle)
Collaboration : Brooks Air-Force (USA), National Institute of Public Heath (Japon), X-LIM, (Limoges, France)
Animation de la recherche: Responsable du programme
Contrat : France Telecom R&D, Bouygues Telecom
J’ai été l’initiatrice du programme dont le but était de confirmer les résultats publiés par
Salford et al. (2003) montrant une altération de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et
l'apparition de neurones dégénérescents dits neurones sombres dans le cerveau de rats exposés
corps-entier à 900 MHz et à des DAS faibles (0,02 à 0,2 W/kg).
La première étape a été une analyse critique de l’article avec l’identification de possibles
biais. J’ai ainsi pu déterminer la nécessité d’harmoniser les groupes d'animaux en termes d'âge et
de sexe par opposition à l'étude de référence. Ensuite, j’ai recherché une technique plus
spécifique pour la mise en évidence de neurones dégénérescents, le crésyl violet utilisé dans
l'étude originale étant considéré comme peu spécifique de ce type de dommage. Le Fluoro-Jade
et plus particulièrement son dérivé Fluoro-Jade B a été sélectionné à cet effet. Enfin, la cause
exacte de la dégénérescence donnant naissance aux neurones sombres est encore inconnue, mais
l’apoptose est une des pistes les plus intéressantes. Nous avons donc recherché en parallèle la
présence de neurones sombres et la présence de neurones en apoptose pour tester cette
hypothèse, Afin de donner une pertinence renforcée à ce programme et aux résultats qui en
découleraient, nous l’avons intégré dans une collaboration avec des équipes Américaine et
Japonaise sur un protocole que j’ai rédigé et qui a été discuté puis validé de façon collégiale.
Le programme a fourni, à ce jour et dans tous les laboratoires impliqués, des résultats qui ne
confirment pas les effets publiés originellement (Figure 5).
Ce travail a trouvé une extension avec un programme qui a utilisé des signaux plus récents de
communication sans fil, les signaux GSM-1800 et UMTS (voir chapitre 3-2).
Figure 5 : Effet du GSM-900 sur
la BHE
Absence de fuite d'albumine
dans le cerveau de rats 50 jours
après une exposition tête-seule
au GSM-900, pendant 2 heures
et à différents DAS; résultats sur
8 animaux par groupe dans trois
zones du cerveau (Z1 : frontale,
Z2 : médiane, Z3 : postérieure).
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
11
2-2 Génotoxicité
Publications : I. Lagroye et al. 2004, 6 communications en congrès, Rapports aux sponsors
Encadrement : S. Sanchez (diplôme EPHE, thèse Bordeaux1)
Collaboration : IMS-MCM-BioEM (ex PIOM), Pessac, France (post-doctorat), X-LIM, Limoges, France
Contrat : Motorola
Mon post-doctorat au Mallinckrodt Institute of Radiology (Washington University, Saint
Louis, Missouri, USA) a consisté en partie à confirmer les données montrant qu’un signal
radiofréquence à 2450 MHz (type radar) pouvait induire des lésions de l’ADN dans les cellules
du cerveau de rats. Dans un premier temps, j’ai réalisé une étude de confirmation avec un test
biologique appelé test des comètes, accepté en toxicologie pour sa sensibilité et largement utilisé
en toxicologie générale, environnementale et industrielle. Cependant, il n’existe pas de protocole
standard pour ce test et de multiples adaptations sont réalisées dans les laboratoires. Le principe
consiste en une électrophorèse sur gel d’agarose de l’ADN de cellules isolées qui permet in fine
de visualiser une image de comète : la « tête » de la comète représente l’ADN intact qui n’a pas
migré et la « queue » de la comète représente l’ADN lésé qui a migré.
Je n’ai pas retrouvé la présence de lésions dans l’ADN cellulaire dans mes expériences,
différence qui pouvait être attribuée aux différences techniques dans les tests utilisés dans chaque
laboratoire. J’ai donc entrepris une collaboration avec l’équipe de Bernard Veyret afin de réaliser
sur les cellules du cerveau d’un même animal, les deux versions du test des comètes (version de
« Singh » et version « d’Olive »). Les résultats n’ont pas révélé de lésions de l’ADN quelle que
Figure 6 : Effets d’un signal à 2450 MHz
sur les lésions de l’ADN.
Lésions de l’ADN dans les cellules du
cerveau de rats exposés à un signal micro-
onde pulsé à 2450 MHz. Sham : animaux
exposés facticement ; 2450 MW : animaux
exposés corps entier à 1,2 W/kg pendant 2
heures ;
!
-rays : animaux exposés corps-
entier à 1 Gy de rayonnement gamma. La
longueur moyenne de comète (!m) et le
moment moyen des comètes sont donnés
pour 11 animaux par groupe. Les résultats
obtenus avec la version de Singh (graphe du
bas) et la version d’Olive (deux graphes du
haut) sont montrés. Les barres blanches
représentent les données obtenues sans
protéinase K (PK), tandis que les barres
grises représentent celles obtenues avec un
traitement à la PK, typique de la version de
Singh.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
12
soit la technique utilisée (Figure 6)7. Les effets observés précédemment pouvaient donc être
attribués à un biais dans le mode d’euthanasie des animaux et/ou dans la phase d’analyse
d’images. De plus, le paramètre choisi (longueur de la queue de la comète) s’est révélé le plus
subjectif parmi les différents paramètres maintenant disponibles pour l’analyse des images de
« comètes ».
Plus récemment, un groupe autrichien a montré l'induction de lésions de l'ADN cellulaire
après exposition au signal GSM-1800 (Rapport REFLEX, 2004; Diem et al., 2005). Dans cet
article, certains types de cellules, comme les fibroblastes de peau humains, se révèlent sensibles,
tandis que d'autres, en particulier les lymphocytes humains les cellules les plus fréquemment
testées en génotoxicité – ne répondent pas à l'exposition aux RF. De plus, une exposition
intermittente (ON/OFF) génère plus de lésions qu’une exposition continue dans le temps.
Mon expérience de l’étude de la génotoxicité de signaux RF à 900 et 2450 MHz et mes
activités d’expertise sur les effets in vitro des champs électromagnétiques m’ont amenée à me
poser la question de la réalité d’une sensibilité cellulaire différentielle à l’exposition au signal
GSM-1800. Des cellules de peau humaine et des cellules nerveuses ont été utilisées comme
modèles cellulaires. Sur le plan technique, nous avons utilisé, dans ce programme, un logiciel
d'analyse d'images pour quantifier les lésions de l'ADN et non une évaluation visuelle comme
dans l’article initial. Ce travail de confirmation a été inclus dans un projet plus vaste de l’étude
des effets biologiques des nouveaux signaux de communication sans fil. Les résultats obtenus
n’ont pas confirmé les données publiées par le groupe autrichien. Il s’avère aujourd’hui que ces
données pourraient être issues d’une fraude scientifique (Vogel, 2008).
2-3 Autres travaux de confirmation
J’ai contribué à d’autres travaux de confirmation, en particulier sur l’activité de l’enzyme
Ornithine Décarboxylase (ODC) et l’affinité du récepteur 5-HT1B à la sérotonine.
Ornithine décarboxylase
Publications : Billaudel et al., 2009a, Billaudel et al., 2009b, 2 communications en congrès
Encadrement : M. Taxile (diplôme EPHE)
Contrat : Mobile Manufacturing Forum, GSM Association
Collaboration : Université de Kuopio (Finlande), IT'IS (Zürich, Suisse)
Animation de la recherche: Responsable du volet in vitro de PerformB
Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet européen PerformB, coordonné par notre
laboratoire et qui rassemblait sept équipes de recherche européennes. Responsable du volet in
vitro, j’ai identifié, pour écrire ce projet, les résultats obtenus sur des modèles cellulaires et
méritant confirmation. J’ai contribué au montage des phases (« livrables ») du projet qui devait
fournir un maximum d’informations scientifiques (confirmation, extension à des signaux et des
types cellulaires différents) et permettre, le cas échéant, une confirmation des résultats
« positifs » dans le laboratoire partenaire. Enfin, j’ai réalisé un travail de recueil des données des
différents laboratoires et d’harmonisation pour la rédaction des rapports scientifiques.
Les effets publiés sur l’ODC (Penafiel et al., 1997) étaient intéressants à deux titres : (i) plusieurs
publications d’un même groupe procuraient un faisceau de résultats cohérents, (ii) le système
7 Ces résultats obtenus pendant mon post-doctorat en 1998-1999 ont été publiés en 2004.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
13
d’exposition n’était pas caractérisé. Les travaux montraient une augmentation d’un facteur 2,5 de
l’activité de l’ODC, enzyme impliquée dans la synthèse des polyamines et donc dans la
prolifération cellulaire, dans des fibroblastes L929 exposés à un signal américain (DAMPS-
835 MHz, 2,5 W/kg, 8 heures). La dosimétrie a montré que l’exposition avait, en fait, été réalisée
à 6 W/kg avec un échauffement probable des cellules. Nous n’avons pas pu reproduire ces
résultats, à l’instar de deux autres groupes de recherche (Desta et al., 2003 ; Höytö et al., 2007).
Récepteurs 5 HT-1B
Publication : Espinosa et al. 2005, 2 communications en congrès
Encadrement : J. Espinosa (doctorant, Bordeaux 1)
Contrat : EDF
Collaboration : RTE (système d’exposition), ENEA (Italie)
Dans la gamme des champs magnétiques EBF, un résultat publié par un groupe de l’Institut
Pasteur a attiré mon attention : il s’agissait de la diminution de l’affinité du récepteur 5-HT1B
pour la sérotonine, neuro-médiateur majeur, sous exposition à un champ magnétique 50 Hz et
0,6 mT (Massot et al., 2000).
J’ai suivi le déroulement de ce programme en co-encadrant les travaux de thèse de J. Espinosa.
Dans ce cadre, les résultats ont confirmé les données publiées. L’étude de l’influence des
paramètres physiques du champ magnétique avait même montré le rôle de l’intensité du flux
magnétique puisque la diminution d'affinité était observée à 1100 µT mais pas à 500 µT.
Cependant, lorsque des études de fonctionnalité (diminution de l’inhibition de la synthèse
d’AMPc) ont été réalisées dans le cadre d’un post-doctorat (H. Masuda), aucun effet n’a été
observé. Ce fait a été corrélé à l’impossibilité de retrouver l’effet initial par ce chercheur.
L’absence d’effet fonctionnel, méticuleusement vérifiée, indique que l’effet initial observé sur
l’affinité de la sérotonine pour son récepteur 5HT1B serait soit insuffisant pour provoquer un
effet fonctionnel, soit du à un artefact que nous n’avons pas pu identifier à ce jour.
Ceci montre encore combien il est difficile de détecter un effet biologique des champs
magnétiques 50 Hz en dessous de 5 mT.
3- Etude d’effets biologiques des champs radiofréquences
Une application technologique majeure des champs RF est représentée par les
communications sans fil. Les fréquences utilisées vont de 800 à 2450 MHz. De nombreuses
études ont été réalisées sur les effets biologiques des RF, en particulier autour de 2450 MHz,
fréquence des fours micro-ondes, et à des niveaux de puissance allant jusqu’à 240 W/kg.
En ce qui concerne plus spécifiquement la téléphonie mobile, un nouvel usage a été introduit
en plaçant une source RF près de la tête. Ceci a engendré des questionnements légitimes sur les
effets sanitaires éventuels. Ces interrogations apparaissent légitimes en termes de santé publique,
dans la mesure près de quatre milliards de personnes utilisent un téléphone portable dans le
monde.
J’ai initié plusieurs projets scientifiques inscrits dans des programmes nationaux et
internationaux, industriels et/ou publics. Le thème est la recherche d’effets toxicologiques au
niveau des deux organes absorbant majoritairement les RF émises par un téléphone mobile, le
cerveau et la peau. Les études sont menées sur des modèles cellulaires et animaux.
L’hypothèse testée est qu’une exposition à des RF entraîne une réponse de stress cellulaire. Les
marqueurs de stress étudiés in vitro et in vivo sont la présence de lésions dans l’ADN cellulaire, la
mort cellulaire programmée, l’expression de protéines de choc thermique et de la protéine NOS2,
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
14
et la réaction inflammatoire cellulaire. Une approche génomique a également pu être mise en
œuvre in vitro. L’approche in vivo a permis de rechercher la mise en place de processus physio-
pathologiques comme des altérations structurales au niveau de la peau, une perméabilisation de la
barrière hémato-encéphalique et la présence de neurones dégénérescents. De plus, cette approche
a permis de réaliser des études comparatives entre exposition unique et expositions répétées aux
RF.
3-1 Études sur la peau
Publications : Sanchez et al. 2006a, Sanchez et al. 2006b, Sanchez et al. 2007, Sanchez et al. 2008,
7 communications en congrès, Rapports aux sponsors.
Permanents : B. Billaudel, I. Lagroye, E. Haro, B. Veyret
Contractuels : H. Masuda (post-doctorant)
Encadrement : S. Sanchez (Diplôme EPHE, thèse Bdx 1), M. Taxile (Diplôme EPHE)
Contrats : France Telecom R&D, Bouygues Telecom
Collaboration : X-LIM, Limoges, France, IT'IS (Zürich, Suisse), Laboratoire de défense cellulaire et des facteurs de
régulation, EA1915, (Université Bordeaux1, France)
Animation de la recherche: Co-Responsable (avec Bernard Billaudel) du programme « nouveaux signaux » France
Telecom R&D / Bouygues Telecom
La peau est le premier organe exposé et absorbe 25% des ondes émises par un téléphone
mobile. Nous avons été l’un des premiers laboratoires à nous intéresser à la peau comme cible
potentielle des champs RF de la téléphonie mobile.
Un travail global a été entrepris et ma contribution s’est située majoritairement au niveau de
l’approche in vitro. Pour déterminer si des cellules humaines de la peau (fibroblastes et
kératinocytes) présentent une réponse de stress sous exposition à des signaux de type GSM-900 et
GSM-1800, les modèles de cellules humaines normales et d’épiderme reconstruit humain normal
ont été choisis afin de respecter au mieux la situation réelle. Ce sont des modèles lourds à mettre
en œuvre par rapport aux lignées cellulaires transformées, qui ont été mis en place dans le cadre
de la thèse de S. Sanchez. Les modèles cellulaires ont été exposés au GSM-900 ou au GSM-1800
à un DAS de 2 W/kg, jusqu’à 48 heures pour les cellules et jusqu’à 5 semaines pour les épidermes
reconstruits. Les systèmes d’exposition étaient l’antenne fil-plaque (900 MHz) et le guide d’onde
(1800 MHz).
In vivo, des rats ont été exposés aux mêmes signaux. Ils ont été soumis à une exposition unique
de 2 heures ou à des expositions répétées de 2 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant
12 semaines. Un niveau de puissance élevé, 5 W/kg, a été testé pour les expositions uniques, et
deux niveaux 2,5 W/kg et 5 W/kg ont été utilisés pour les expositions répétées. La peau des
animaux était exposée au moyen d’une antenne-boucle au niveau d’un des flancs. Des biopsies de
peau ont été prélevées sur le flanc exposé et le flanc contra-latéral servant de contrôle interne. Les
paramètres étudiés étaient l’épaisseur de l’épiderme, la prolifération cellulaire au niveau de
l’épiderme et du derme, de même que la densité de filagrine, de collagène et d’élastine.
L’expression des protéines Hsc70, Hsp70 et HSP25/27 a également été recherchée.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
15
Nos résultats ne montrent aucun effet du GSM-1800 sur la peau in vitro (Figure 7) et in vivo.
Après exposition au GSM-900, les seuls effets détectés sont une diminution d’Hsc70 dans les
fibroblastes en culture et une augmentation d’Hsp70 dans les épidermes reconstruits humains
cultivés pendant plusieurs semaines. Les effets observés in vitro suggèrent, en l’absence d’effets
sur les autres paramètres cellulaires et chez l’animal, que les interactions cellulaires et/ou la
thermorégulation in vivo préviennent toute réponse de stress cellulaire.
3-2 Études sur le cerveau
Publications : 26 communications en congrès, Rapports aux sponsors
Permanents : I. Lagroye, B. Billaudel, E. Haro, B. Veyret
Contractuels : M. Taxile (Tech puis IE), E. Ladevèze (Tech), L. Mayeur (Tech)
Encadrement : M. Laclau (Post-doctorante), F. Poulletier de Gannes (Post-doctorante puis IR)
Contrats: Ministère français (ACI), Ministère allemand BfS, Research Foundation Mobile Communication (Suisse),
Union Européenne (Reflex, 5° PCRD)
Animation de la recherche: Responsable des programmes.
La tête absorbe 50% des ondes émises par un téléphone mobile et le cerveau qui absorbe
une partie de cette énergie représente une cible potentielle sensible.
In vitro, des cellules nerveuses primaires de rongeurs (neurones) et des cellules tumorales
humaines (neuroblastome SH-SY-5Y, gliome U87, microglie CHME 5) ont été testées. Les
temps d’exposition variaient entre 1 heure et 48 heures, à des niveaux de DAS allant de 0,7 à
6 W/kg. Les paramètres biologiques ont été recherchés immédiatement et à différents temps après
l’exposition, de façon à obtenir une cinétique temporelle. Globalement, aucune réponse de stress
n’a été mise en évidence.
In vivo, des rats ont été exposés en configuration locale (dite tête-seule) à des niveaux de DAS
moyennés sur le cerveau allant de 0,026 à 13 W/kg. Les animaux ont été exposés soit une fois
pendant 2 heures (exposition unique), soit 2 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant
4 semaines (expositions répétées). Les marqueurs biologiques étaient recherchés soit
Figure 7 : Effet du
GSM-1800 sur les
cellules de la peau.
Effet d’une exposition
de 48 heures au GSM-
1800 (2 W/kg) sur
l’expression d’Hsc70
(c70), Hsp27 (p27) et
Hsp70 (p70) dans les
fibroblastes primaires
humains.
Sham : exposition
factice ; GSM : GSM-
1800 ;
HS+48 h : Choc
thermique (45°C dans
un bain-marie, 20 min)
plus 48 heures de repos.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
16
immédiatement après l’exposition, soit à différents temps, et jusqu’à 50 jours, après la fin de
l’exposition ; ceci dans le but d’identifier l’aspect cumulatif et persistant des effets éventuels.
Les résultats montrent qu’une exposition unique n’entraîne pas de réponse de stress chez
l’animal. A 13 W/kg, le signal UMTS augmente les lésions de l’ADN dans les cellules du
cerveau, mais pas de façon significative.
En revanche, des expositions répétées aux signaux GSM-1800 et UMTS à 2,6 W/kg semblent
entraîner dans le cerveau des rats des réponses cellulaires. Une augmentation de l’expression des
protéines de stress Hsp27 et Hsp70 et une activation microgliale significatives ont été observées.
Il est décrit qu’une surexpression d’Hsp70 peut être liée à un stress oxydatif. Or, l’implication du
stress radicalaire, plus particulièrement oxydatif, a été suggéré dans certains effets biologiques
des RF de bas niveau de puissance, sans qu’aucune preuve directe n'ait été apportée au niveau du
cerveau. Nous avons donc recherché chez les mêmes animaux des marqueurs de stress radicalaire
dans le cerveau au niveau de l’ADN (8-OH guanosine), des lipides (4-hydroxynonenal) et des
protéines (NO-tyrosine). Nous avons observé une diminution du stress radicalaire après des
expositions répétées à l’UMTS, significative pour la lipoperoxydation dans toutes les zones
étudiées et pour l’oxydation de l’ADN dans l’hippocampe. S’il était confirmé, cet effet pourrait
être considéré comme bénéfique.
Les modifications physiopathologiques, comme la perméabilisation de la BHE, n’apparaissent
pas à ce niveau, mais au DAS maximum testé de 13 W/kg. L’effet est significatif uniquement
pour le GSM-1800, 50 jours après la fin des expositions répétées (Figure 8).
Des différences sont donc observées entre les expositions répétées au signal GSM-1800 et au
signal UMTS, sans que des explications simples puissent être avancées. Dans le cas de la BHE, la
différence entre GSM-1800 (signal découpé) et UMTS (signal non découpé) pourrait être le fait
de l’onde thermo-élastique qui pourrait résulter d’un signal découpé. En effet, la puissance crête
développée à 13 W/kg moyennés sur le cerveau est de 208 W/kg pour le GSM-1800 contre
26 W/kg pour l’UMTS. Notre hypothèse est qu’un stress mécanique pourrait résulter de
l’apparition de cette onde thermoélastique8 et altérer alors la BHE.
8 Les ondes électromagnétiques pulsées de forte intensité (type radars) peuvent provoquer des sensations auditives
(appelées clic micro-onde) car les cellules auditives de l’oreille interne sont directement excitées mécaniquement par
les ondes du fait de l’expansion thermoélastique transitoire.
Immédiatement après 50 jours après
Figure 8: Effet des signaux GSM-1800 et
UMTS sur la BHE
Effet d’une exposition répétée (2 h/ j,
5j/sem, 4 sem) aux signaux GSM-1800 ou
UMTS à 13 W/kg sur le nombre de fuites
d’albumine endogène dans le cerveau des
rats (région frontale dite Z1)
immédiatement ou 50 jours après la
dernière exposition. C : rats contrôles
cage, S : rats sham-exposés. Les nombres
dans les barres correspondent au nombre
d’animaux pour la condition donnée.
*p<0,05.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
17
En résumé, chez l’animal, ni la peau, ni le cerveau ne répondent au plan moléculaire et
cellulaire à une exposition unique aux signaux testés. En revanche, nous avons mis en évidence
des réponses après des expositions répétées, au niveau du cerveau seulement. Autour de 2 W/kg,
l’expression des HSP semble corrélée avec la diminution du stress oxydant dans le cerveau. Ceci
suggère que l’effet biologique global ne serait pas toxique, voire plutôt protecteur. Des effets
suggérant un effet sanitaire ont été observés sur la BHE à 13 W/kg. Des calculs ont estimé que ce
DAS dans le cerveau du rat serait équivalent chez l’Homme à un DAS de 50 W/kg, donc bien
supérieur à la limite d’exposition locale. Ceci suggère cependant que le seuil de DAS auquel des
effets délétères interviennent pourrait être inférieur au seuil de 100 W/kg considéré comme base
des limites d’exposition locale. Cette hypothèse demande à être testée.
3-3 Autres études in vitro
Publications: Remondini et al. 2005, 14 communications en congrès
Contrats : Union Européenne (5° PCRD)
Collaboration : RZPD German Resource Center for Genome Research (Heidelberg, Allemagne)
J’ai utilisé d’autres modèles cellulaires pour des raisons diverses : soit les cellules sont
connues pour leur réponse de stress aux agents chimiques (lignées de cellules Molt4 et U937), soit
elles sont plus adaptées pour rechercher des marqueurs de stress particuliers comme l’expression
de la NOS2 (lignées de cellules C6), soit enfin elles représentent des cellules utilisées
classiquement en toxicologie (lignées de cellules C3H10T1/2).
Des réponses de synergie avec des agents chimiques ont également été recherchées pour tester
l’hypothèse selon laquelle les champs RF pourraient interférer avec des systèmes biologiques
« perturbés » par un premier traitement.
Ainsi, j’ai testé l’effet d’une exposition au GSM-900 sur l’apoptose induite par la camptothécine
dans les cellules U937 (Figure 9) et sur l’expression de la NOS2 induite par des LPS dans les
cellules C6.
L'effet de signaux EDGE-1800 et UMTS sur l'apoptose des neurones primaires de rat a été
recherché. Nous avons étudié en parallèle le stress oxydatif sous exposition RF. Pour cela, le
modèle de choix est celui des cellules immunitaires du cerveau, les cellules microgliales. La
recherche du stress oxydatif a été réalisée par cytométrie en flux au moyen du fluorochrome
diacétate de dichlorofluorescéine qui détecte globalement les espèces oxygénées réactives.
Nous n’avons observé aucun effet de l’exposition à ces signaux, jusqu’à un niveau de
puissance de 10 W/kg.
En conclusion, au niveau cellulaire, aucune influence de l’exposition aux RF de différents
signaux de communication sans fil (jusqu’à 10 W/kg et 48 heures) n’a été mise en évidence.
Au niveau moléculaire, les études de génomique sur deux types cellulaires (U937 et CHME5)
ont révélé des modifications d’expression de gènes, après exposition au GSM-900 à 2 W/kg
pendant 1 heure, uniquement dans les cellules U937. Trente-deux gènes étaient surexprimés et
deux gènes étaient réprimés. Le facteur maximal des variations observées est de 2,8 et les gènes
surexprimés appartiennent majoritairement à la classe des gènes impliqués dans le métabolisme
cellulaire. Les conséquences physiologiques de ces modifications sont difficiles à évaluer. Dans
notre pratique expérimentale, nous n’avons jamais observé de différences significatives dans le
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
18
poids des animaux exposés aux signaux RF et des animaux exposés facticement. Or, une
modification importante du métabolisme devrait se répercuter sur le poids des animaux9.
4- Étude des effets des champs magnétiques EBF
Les effets biologiques des champs magnétiques EBF sont étudiés depuis plus de vingt ans, aussi
bien les effets thérapeutiques que les effets toxiques. Les recherches thérapeutiques concernent
des signaux magnétiques EBF très divers, parmi lesquels les signaux de la stimulation
magnétique transcrânienne (TMS) nous ont plus particulièrement intéressé, tandis que les
recherches toxicologiques concernent les champs magnétiques EBF de l’environnement qui sont
des champs sinusoïdaux de 50/60 Hz.
9 En général, une augmentation du métabolisme entraine une perte de poids et inversement.
!
!
Figure 9 : Effets du GSM-900
sur l’apoptose
Ratio de cellules U937 avec un
!"m dépolarisé DIOC6(3)-/PI-
et de cellules U937 apoptotiques
ANX+/PI- après exposition au
signal GSM-900 (2 W/kg, 1 h) et
traitement consécutif à la
camptothécine (4
µ
g/ml, 4 h).
L’apoptose est mesurée après les
4 h de traitement avec le
chimique.
Les moyennes ± SEM sont
données.
4 hr INC : 4 heures dans
l’incubateur
4 hr CPT: 4 heures de
traitement avec la
camptothécine
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
19
4-1 Stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS)
Permanents: R. Charlet de Sauvage, I. Lagroye, B. Veyret
Publications : Charlet de Sauvage et al., 2007, Charlet de Sauvage et al., 2009, 4 communications en congrès
Contrat : Conseil Régional Aquitaine
Collaboration : Dr Dodet, Hôpital C. Perrens (Équipe ECT, Bordeaux)
La stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS) permet, à partir d’impulsions
magnétiques appliquées près du scalp, d’induire un courant électrique dans le cerveau et de
modifier ainsi l’activité cérébrale. En une douzaine d’années, son champ clinique s’est fort
développé (maladie de Parkinson, dépressions chimio-résistantes, hallucinations auditives,
manies). Malgré la bonne tolérance apparente du traitement, peu d’études ont évalué l’innocuité
de la rTMS. Notre objectif a donc été d’évaluer l’innocuité de signaux rTMS chez l'animal. Nous
disposons d’un appareillage de rTMS qui a permis de montrer l'absence d'effet mutagène sur des
bactéries et des virus (Charlet de Sauvage et al., 2003; Grattepanche et al., 2004). Je me suis
intéressée aux mammifères en évaluant la génotoxicité d’un signal rTMS (2000 impulsions de
340 !s réparties en 20 trains de 100 impulsions de 10 s, à 10 Hz, espacés de 50 s, densité de flux
crête 1 T) sur le cerveau de rats. Les caractéristiques du signal sont inspirées du protocole ayant
montré un effet antidépresseur comparable à l’électro-convulsivothérapie (électrochocs).
Le développement d’un logiciel de cartographie 3-D a permis de déterminer la densité du courant
induit dans le cerveau par chaque stimulation magnétique. Notre étude montre, sur 3 à 4 animaux
par groupe, qu’une session unique de 2000 impulsions ne produit pas d’altération de l’ADN dans
le cerveau de rats exposés à une densité crête de courant de 4,5 A/m" (moyenne pour le cerveau),
en comparaison à des animaux exposés facticement ou contrôles cage.
4-2 Sclérose latérale amyotrophique
Permanents: I. Lagroye, M. Geffard, E. Haro, B. Veyret
Contractuels: F. Poulletier de Gannes (IR), M. Taxile (IE), L. Mayeur (Tech), E. Ladevèze (Tech)
Publications : Poulletier de Gannes et al., 2008, 5 communications en congrès, rapport au sponsor
Contrat: ANR SEST
Collaboration : Société GémacBio, Association IDRPHT, EDF (système d’exposition)
La question d’une relation entre l’exposition professionnelle aux champs magnétiques
50 Hz et la survenue d’une sclérose latérale amyotrophique (SLA) a été posée par certaines
études épidémiologiques. La SLA est une maladie neurodégénérative qui se caractérise par une
atteinte dégénérative des motoneurones du tronc cérébral et de la corne antérieure de la moelle
épinière. Une forme sporadique affectant 90-95% des patients et une forme familiale avec une
origine héréditaire (5-10% des cas) ont été décrites. Si l’étiologie de la SLA est encore inconnue,
plusieurs hypothèses sont envisagées comme l’excitotoxicité au glutamate, le stress oxydatif, un
disfonctionnement mitochondrial, une agrégation du cytosquelette, une origine virale, bactérienne
et, plus récemment, les champs électromagnétiques EBF (Ahlbom, 2001 ; Håkansson et al.,
2003).
Dans le cadre du programme MAALS financé par l’ANR-programme Santé- environnement et
Santé-travail, nous avons étudié le rôle des champs magnétiques EBF sur l’amplification ou
l’accélération de l’apparition des symptômes SLA en utilisant le modèle de souris SOD-1. Les
souris ont été exposées 2 heures par jour, 5 jours par semaine pendant 7 semaines à un champ
magnétique 50 Hz à deux densités de flux magnétiques: 100 et 1000 !T. Les contrôles étaient
représentés par des souris exposées facticement (sham). Les signes de SLA ont été suivis en
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
20
surveillant le poids, la survie et l’activité motrice à l’aide du test du rotarod. Nous n’avons
identifié aucune différence entre animaux sham et animaux exposés. Les champs magnétiques
EBF n’accélèrent donc pas la progression des symptômes dans un modèle animal de SLA
(Figure 10).
Le rôle des chocs électriques (micro-chocs) dont la fréquence n’est pas rare dans le cadre
professionnel, reste à élucider.
Groupe
Survie Moyenne (jours)
Sham
140,4 ± 4,5
100 µT
140,1 ± 2,0
1000 µT
142,12 ± 3,3
Figure 10 : Champs
magnétiques 50 Hz et
SLA
Temps de survie des
souris SOD-1 sham-
exposées ou exposées à
100 ou 1000 !T pendant
7 semaines à partir de la
10° semaine.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
21
C- Expertise
Intervenants : I. Lagroye, B. Veyret, M. Le Diraison (Tech)
Publications : Rapports d’expertise français et étrangers, Livres bleus ICNIRP, Environment Health Criteria OMS
Contrats : INERIS, Alcatel, Bouygues Telecom, France Telecom, EMF-NET (6ème PCRD), EPHRAN (DG SANCO)
Groupes d’experts: AFSSET, CSHPF, DGS, ICNIRP, OMS.
Evaluation scientifique: Journaux scientifiques, ANR, OSEO-ANVAR, Organismes étrangers (The Netherlands
Organisation for Health Research and Development, gouvernement autrichien, Ministère Canadien)
Vulgarisation des connaissances: Interviews pour journaux de vulgarisation scientifique, documentaires télévisés,
Fête de la science
Dès la fin de ma thèse, j’ai été contactée par la revue International Journal of Radiation
Biology pour évaluer un article soumis à ce journal. Mon expertise sur les études in vitro des
effets biologiques des champs électromagnétiques intéresse plus particulièrement les éditeurs des
journaux scientifiques. Cette activité n’a cessé de croître pour atteindre aujourd’hui une dizaine
d’articles évalués par an.
Par ailleurs, sous l’impulsion de mon directeur de laboratoire, j’ai rapidement été impliquée dans
l’évaluation du risque lié à l’exposition environnementale aux champs électromagnétiques. Le
développement des applications de l’électricité pour l’énergie et surtout des ondes
électromagnétiques pour les télécommunications ont en effet engendré des questions et des
craintes dans la population et entraîné une prise de conscience sur l’exposition aux champs
électromagnétiques. Les instances gouvernementales françaises comme l’AFSSET, la DGS ou le
CSHPF, et internationales telles que l’OMS, ont ainsi fait appel à moi pour participer à des
groupes d’experts, pour rédiger ou présenter des rapports collégiaux sur ces questions et donner
des recommandations de recherche10. Après avoir été correspondante scientifique pour l’ICNIRP,
je viens d’être nommée membre du sous-comité biologie et participe à l'évaluation scientifique
des travaux scientifiques publiés (section biologie).
Au long des années, j’ai rédigé des rapports d’évaluation de projets scientifiques pour
différents organismes dont l’Agence Nationale pour la Recherche, en France et l’Organisation
Hollandaise de recherche et développement, à l’étranger.
De plus, j’interviens dans des formations ponctuelles à l'intention de professionnels de la santé
à la demande principalement de la DGS, des Observatoires Régionaux de la Santé et de l'INERIS.
Enfin, je participe à la rédaction de rapports de veille scientifique pour des entreprises des
télécoms, en particulier à la suite de congrès internationaux.
Cette activité d’expertise tient donc une place importante dans mon activité scientifique et me
permet de suivre au mieux les avancées scientifiques et les besoins de recherche dans mon
domaine de recherche.
10 DGS rapport Zmirou, 2001 ; AFSSET téléphone mobile et santé, 2003 ; AFSSET téléphone mobile et santé, 2005 ;
OMS static fields, 2004 ; OMS ELF fields, 2005
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
22
D- Résumé de la production scientifique
Ci-dessous, en résumé de ma production scientifique, le graphe des articles publiés par années
depuis 1992 et le graphe des citations de mes articles depuis 1998.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
23
E- Perspectives
Les développements technologiques liés aux champs électromagnétiques se poursuivent et le
besoin de données expérimentales pour l’évaluation du risque lié à l’exposition à ces champs non
invasifs reste présent, en particulier certains aspects que je développe ci-dessous.
Par ailleurs, je souhaite développer une recherche sur les applications thérapeutiques des
champs électromagnétiques non invasifs, l’arrivée d’un jeune chercheur CNRS faisant office de
catalyseur.
Enfin, je souhaite maintenir une activité de recherche de mécanismes d’action des champs
électromagnétiques non invasifs.
Ainsi, mes perspectives de recherche peuvent se décliner suivant trois axes : un axe
« toxicologie », un axe « thérapeutique » et un axe « mécanismes ».
1- Champs électromagnétiques non invasifs et toxicologie
1.1- Champs radiofréquences et sensibilité des jeunes
organismes»
Permanents : I. Lagroye, B. Billaudel, M. Geffard, E. Haro, A. Hurtier, B. Veyret
Contractuels : F. Poulletier de Gannes (IR), M. Taxile (IE)
Encadrement : A. Athané (Master EPHE), Saliha Aït Aïssa (Doctorante EPHE)
Publications : 4 communications en congrès (présentation des projets et/ou résultats préliminaires), rapport au
sponsor
Contrat : Fondation Radiofréquences et santé, Orange Labs, ANR-CES
Collaboration : Société GémacBio, Association IDRPHT, EDF (système d’exposition)
Malgré des efforts de recherche conséquents, il reste des questions en suspens quant aux
effets toxiques éventuels de l’exposition aux champs RF.
La première question concerne la potentielle sensibilité accrue des enfants aux facteurs de
l'environnement comme les métaux lourds, chimiques, radiations ionisantes, mais également les
champs électromagnétiques environnementaux. Dans le cas des champs RF, la population
actuelle des jeunes est la première à expérimenter une exposition permanente aux RF de la
téléphonie mobile et autres systèmes de communications sans fil. Chez les jeunes, les systèmes
immunitaires et nerveux continuent à se développer après la naissance et l'on sait que l'exposition
à des toxiques de l'environnement durant l'enfance est susceptible d'interférer avec leur
développement ou leur capacité future de réponse à l'agression par des agents extérieurs.
Sur le plan scientifique, les études de tératogenèse et de développement n’ont pas montré
d’effets délétères en dessous des normes d’exposition aux RF (Pour revue : Heynick et Merritt,
2003), mais aucune étude de tératogenèse n’a utilisé des expositions répétées à faible DAS, au
cours de la gestation. Parmi les résultats disponibles sur les effets des RF sur les jeunes animaux,
en post-natal, aucun effet n’a été trouvé sur la barrière hémato-encéphalique, la dégénérescence et
l’activation neuronale, ou le comportement. Deux études qui ont utilisé des expositions in utero
chez l’animal (Bornhausen et al., 2000 ; Ferreira et al., 2006) ne montrent pas de déficit cognitif
mais la présence de micronoyaux dans les érythrocytes de jeunes rats, qui témoigne de la
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
24
présence de lésions résiduelles dans l’ADN des érythroblastes en prolifération (Krishna et
Hayashi, 2000).
La deuxième question concerne les effets reprotoxiques potentiels des RF. Plusieurs études
ont indiqué que la qualité du sperme humain était altérée chez les hommes utilisant de façon
importante leur téléphone portable. Une revue récente sur le sujet conclut ainsi que les effets sur
la stérilité humaine révélés par la littérature allaient d’effets insignifiants à des lésions
testiculaires de degrés variables (Deepinder et al., 2007). In vitro, une étude suggère qu’une
exposition à un signal GSM-900 perturbait significativement la motilité de spermatozoïdes
humains sans altérer le potentiel transmembranaire mitochondrial, à 5,7 W/kg mais pas à 2 W/kg,
plus proche des niveaux d’exposition réels (Falzone et al., 2008). Ainsi, au vu de ces études
contradictoires, il est aujourd’hui difficile d’évaluer l’impact de l’exposition aux RF des
communications sans fil sur la fertilité.
Sur ces thèmes, je suis porteuse de quatre projets en cours : ERYA et INUTER (fondation
Santé et Radiofréquences), ELEYAR (Orange labs) et EROPS (ANR CES). Pour ces recherches,
un système d’exposition corps-entier sans contrainte d’immobilisation pour les animaux
(chambre réverbérante) a été conçu, réalisé et caractérisé (Figure 11). Les expérimentations sont
en cours, avec quelques résultats préliminaires pour le cerveau. Il s’agit d’évaluer chez le
rongeur, l'influence de l’exposition au signal Wi-Fi, signal de communication sans fil à
2450 MHz, qui est omniprésent sur les lieux de vie, à l'école ou au travail.
L’effet d’expositions in utero seulement ou in utero et durant le premier mois de vie sur le
système immunitaire de la souris est étudié par phénotypage des cellules spléniques, par
évaluation de la réponse aux mitogènes et de l'activité des cellules Natural Killer. L’étude
Figure 11 : Chambre réverbérante, placement des cages et exposition des rats à différents âges.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
25
immunologique est réalisée en collaboration avec une équipe italienne11 qui utilise un signal Wi-
Fi et un système d’exposition différent, et les résultats de nos deux équipes seront comparés et
discutés. L'effet sur le cerveau sera exploré chez le rat en recherchant l'apoptose neuronale,
l'expression des HSP majoritaires, la présence d’un stress radicalaire ou de lésions de l’ADN et
une réaction de gliose. La recherche d’anticorps dirigés contre certains néoantigènes et antigènes
du soi démasqués, marqueurs de diverses pathologies cérébrales, sera effectuée en parallèle dans
le sérum des rats.
La tératologie et la reprotoxicité seront évaluées en collaboration avec la société EVIC
France12. Dans le premier cas, les rats seront exposés in utero et l’implantation, les résorptions et
les altérations morphologiques évaluées. Le développement sera suivi pendant un mois. Dans le
second cas, de jeunes mâles et femelles seront accouplés et les altérations des organes
reproducteurs, ainsi que le nombre et le sexe des petits pour chaque portée seront évalués.
1.2- Champs électromagnétiques EBF et leucémie
lymphoblastique aiguë
Les champs magnétiques de fréquence extrêmement basse (EBF) sont classés par le Centre
International de Recherche sur le Cancer comme « cancérigènes possibles (2B) » et seulement sur
la base des résultats sur la leucémie de l’enfant. Cette classification repose sur l’existence d’une
association épidémiologique entre exposition et leucémie lymphoblastique aiguë (LLA), sans
preuve de relation causale, sans support de l’expérimentation et sans mécanisme biophysique
identifié à des niveaux de champs aussi faibles. En effet, l’association existe pour les expositions
environnementales les plus fortes, supérieures à 0,3 ou 0,4 !T (en fonction des études). Une
limitation majeure de l’expérimentation est qu’il n’existe pas de modèle animal de LLA bien
caractérisé et il semblerait donc que l’on soit arrivé à une impasse.
Cependant, nous avons une nouvelle hypothèse à tester. Elle émane de nos recherches
bibliographiques qui indiquent un lien entre angiogenèse et leucémie et un lien entre champs
magnétiques EBF et angiogenèse. En effet, une vasculogenèse et une angiogenèse importantes
ont été observées dans la moelle osseuse des patients LLA. D’autre part, l’angiogenèse étant un
facteur de cicatrisation, ce phénomène expliquerait, au moins en partie, les effets thérapeutiques
de certains types de champs magnétiques EBF dans la cicatrisation de la peau notamment: en
effet, certaines données suggèrent un effet pro-angiogénique de certains signaux EBF (McKay et
al., 2006). Il a par exemple été mis en évidence que des champs pulsés (trains d’impulsion de
4,5 msec répétées à 15 Hz, impulsions asymétriques), augmentaient l’angiogenèse de façon
dépendante de FGF2 dans des modèles cellulaires et animaux (Tepper et al., 2004). Bien que
s’intéressant aux effets thérapeutiques, les auteurs évoquaient l’hypothèse d’une relation entre cet
effet pro-angiogénique et les données épidémiologiques sur la LLA, mais sans retentissement
particulier, peut-être parce que ces signaux n’étaient pas de type environnemental. Plus
récemment, une étude a montré que des champs magnétiques sinusoïdaux de 50 Hz et 1 mT
étaient capables également de favoriser l’angiogenèse de cellules endothéliales humaines (Delle
Monache et al. 2008). On note que cet effet pro-angiogénique est observé à des intensités de flux
magnétique de l’ordre du millitesla et que l’effet est probablement dû aux courants induits.
Nous chercherons donc à mettre en évidence un effet pro-angiogénique de champs
magnétiques à 50 Hz de faible densité de flux, en partant d’une intensité de 1 mT qui devrait nous
11 Italian Agency for New Technologies, Energy and Environment (ENEA), Section of Toxicology and Biomedicine,
Rome
12 Evic France est une entreprise reconnue dans la recherche pharmacologique et toxicologique et travaille avec des
partenaires d’horizons variés (chimie, pharmacie, vétérinaire, cosmétique, etc).
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
26
permettre de détecter une augmentation de l’angiogenèse dans des modèles d’angiogenèse qui
vont être mis au point au laboratoire dans le cadre d’un projet thérapeutique (voir chapitre
correspondant).
1.3- Champs électromagnétiques non invasifs et expositions
multiples
La question des expositions multiples est liée à la présence de multiples facteurs,
potentiellement toxiques, dans l’environnement et à la multiplication des sources d’exposition
aux champs électromagnétiques, notamment des signaux de communication sans fil. Les
expositions multiples comprennent donc à la fois des expositions à différents types de champs
électromagnétiques et des expositions à des champs électromagnétiques et d’autres agents
chimiques ou physiques.
Champs EBF
Dans sa dernière monographie sur les champs EBF13, l’OMS a attribué une haute priorité au
thème de recherche suivant : « Evaluation of co-carcinogenic effects using in vitro and animal
studies ». Il s’agit d’une hypothèse qui pourrait étayer expérimentalement les observations
épidémiologiques sur la relation entre champs magnétiques et LLA, cette relation étant à ce jour
reconnue comme non causale.
Au cours de ma thèse, j’ai mis en évidence des interactions entre champs magnétiques de
50 Hz et des rayonnements gamma ou alpha. Une étude de méta-analyse originale vient de
conclure que les champs magnétiques EBF interagissent avec des agents cancérigènes connus,
avec un effet plus marqué si l’exposition aux champs magnétiques précède l’exposition à l’agent
toxique connu (Juutilainen et al., 2006).
J’ai initié une collaboration avec Isabelle Baldi de l’ISPED (Bordeaux) qui s’intéresse aux
interactions possibles entre champs électromagnétiques et pesticides dans le cadre d’une étude
épidémiologique en cours. Nous étudions la possibilité de présenter un projet commun avec un
aspect expérimental l’interaction pesticides/champs magnétiques 50 Hz serait testée sur des
paramètres tels que les lésions de l’ADN, l’apoptose et le stress radicalaire. L’étude
épidémiologique s’intéressant aux tumeurs du cerveau, des modèles de cellules nerveuses
humaines, déjà disponibles au laboratoire, seront utilisés. Pour l’aspect épidémiologique, les
réponses au questionnaire ont été récoltées, leur analyse demande à présent des moyens humains
supplémentaires.
En parallèle, j’envisage de rechercher la présence de micronoyaux dans la moelle osseuse de
rats exposés in utero à des champs magnétiques 50 Hz et/ou à un agent génotoxique connu (par
exemple la mitomycine C), ce type d’expérience n’ayant jamais été réalisé. On peut noter que si
cette hypothèse d’un effet co-cancérigène des champs EBF est vérifiée par une augmentation des
effets génotoxiques, cela serait un argument de l’implication des champs magnétiques dans le
modèle « two hits » (deux coups) de la LLA, le second coup intervenant alors sous l’effet des
champs.
Champs RF
Une deuxième question relative à des expositions multiples relève des interrogations du public
quant aux effets sanitaires d’expositions à des sources RF multiples. Pour preuve, le récent appel
à projet de l’Union Européenne (UE) intitulé « ENV.2009.1.2.2.2 Health effects from
13 WHO-Environmental Health Criteria 238 (2007): Extremely Low Frequency (ELF) Fields
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
27
electromagnetic fields (EMF): improved exposure assessment to wireless communication
devices ». Dans cet appel, la prise en compte de sources d’exposition multiples et l’évaluation des
risques sanitaires potentiels associés sont demandées.
Ce projet vise à une meilleure connaissance des niveaux d’expositions des citoyens européens
aux différents signaux de communication sans fil. Sur le plan physique, il est peu probable que
des expositions cumulées de différentes sources présentent un danger pour la santé tant que le
niveau d’exposition reste au-dessous des normes. A contrario, les données expérimentales sur les
effets biologiques de différents champs RF cumulés sont quasi inexistantes (il en existe une seule
à ma connaissance), et il apparaît donc important de fournir au public et aux décideurs des
données expérimentales pour s’assurer de l’absence d’interactions particulières entre différents
signaux.
En collaboration avec des équipes Françaises, Suisses, Anglaise, Italiennes, Autrichienne et
Suédoise, nous avons soumis le projet MUSE (Multiple Source Exposure) qui comprend des
experts en dosimétrie, mesurage, biologie, évaluation du risque et communication. Notre
contribution est la coordination du projet par notre groupe et la proposition d’expériences in vitro
et in vivo avec une co-exposition à deux signaux de communication sans fil. In vivo, des
expositions in utero ont été proposées, avec la recherche de marqueurs de stress dans le cerveau
des rats (activation microgliale, expression de Hsp27, Hsp70 et de GFAP, apoptose in situ).
Après une exposition locale unique ou des expositions locales répétées de la tête, nous
chercherons à mettre en évidence des altérations de la barrière hémato-encéphalique et
l’induction de lésions dans l’ADN des cellules cérébrales. In vitro, nous avons proposé d’étudier
le stress cellulaire dans des cellules fibroblastiques et nerveuses normales ou déficientes pour
certains gènes, comme les gènes de réparation des lésions de l’ADN. Les marqueurs de stress à
étudier sont l’apoptose (expression des protéines caspase 3 activée, cytochrome c, AIF, BCL2,
P53), le cycle cellulaire, le stress oxydatif et les lésions de l’ADN.
Nous attendons la décision finale pour ce programme MUSE.
Nous avons une nouvelle opportunité pour réaliser ce type d’étude dans le cadre d’une
collaboration avec une Université Saoudienne à Riyad. Le projet que nous avons soumis concerne
des expositions à deux types de signaux de communications sans fil et des expositions à un signal
RF et aux UV qui représentent un facteur environnemental d’impact sanitaire significatif et
omniprésent dans ce pays. Brièvement, nous proposons (i) de déterminer le seuil d’exposition
pour la détection de lésions de l’ADN des cellules corticales et hippocampales de rats exposés
tête-seule au GSM-900, GSM-1800, ou une combinaison des deux signaux ; (ii) de rechercher
une immunosuppression chez des souris exposées corps-entier à un signal Wi-Fi, à des UV ou à
une combinaison des deux agents et (iii) de déterminer l’impact d’expositions in utero (corps-
entier) au signal Wi-Fi ou au signal WiMax, ou une combinaison des deux signaux sur le cerveau
des nouveaux-nés.
On peut noter dans le point i) de ce projet, une tentative pour trouver le seuil d’induction de
lésions de l’ADN dans les cellules de cerveau de rat après exposition locale. Ce type
d’expérimentation sera utile car les données expérimentales d’exposition locale du cerveau, à
forte puissance, sont peu nombreuses en dehors des données sur la barrière hémato-encéphalique.
1.4 Champs magnétiques statiques de forte intensité
Le développement de l’IRM passe par l’utilisation de champs magnétiques statiques très
intenses (au-delà de 3 T, avec une limite supérieure de 14 T environ), permettant entre autres
d’obtenir des images de très haute résolution. Jusqu’à présent, la limite d’exposition pour le
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
28
personnel était fixée à 2 T. La révision actuelle des normes par l’ICNIRP et la publication
prochaine de la directive européenne pour les travailleurs exposés aux champs
électromagnétiques rendent le problème très urgent : il est nécessaire de connaître les effets
biologiques et sanitaires éventuels pour permettre l’utilisation sans danger de l’IRM à haut champ
et ne pas entraver son développement. L’Union Européenne est consciente du problème et il est
probable que les appels d’offres prochains dans le cadre du 7ème PCRD comporteront des
financements pour ce type de recherche.
Notre laboratoire est particulièrement bien placé pour répondre à de tels appels d’offre en
raison de son expérience dans l’exposition de cellules et d’animaux à des champs
électromagnétiques et dans la réalisation de tests immunitaires et toxicologiques. De plus, sur le
pôle Bordelais, nous avons initié des contacts avec le laboratoire d’imagerie des systèmes
biologiques de J.-M. Franconi à Bordeaux 2, qui dispose d’aimants à 7 et 9 T. En parallèle, nous
avons rencontré D. Le Bihan, responsable de Neurospin à Orsay, qui abrite l’IRM la plus
puissante au monde à la fois pour la clinique (11,7 T, Figure 12) et l’expérimentation animale
(17 T). Ce réseau français devrait nous permettre de présenter un projet à l’ANR.
Par ailleurs, dans le cadre du programme COST BM0704, je pilote le Working Group
« biological studies » pour lequel j’ai défini l’IRM à haut champ comme l’une des priorités. La
première étape sera de mettre à jour le document de l’OMS édité en 2005 sur les effets
biologiques des champs magnétiques statiques14. Ce programme ne finance pas de recherche mais
vise à développer des réseaux au niveau Européen sur le thème général des technologies
émergentes utilisant des champs électromagnétiques. Un réseau européen va être identifié qui, je
l’espère, pourra permettre le montage d’un projet.
2- Champs électromagnétiques non invasifs et effets
thérapeutiques
Il apparaît de plus en plus possible que certains signaux électromagnétiques non invasifs et
non environnementaux pourraient avoir des effets thérapeutiques. Ces approches alternatives
peuvent trouver leur place dans la panoplie thérapeutique de différentes pathologies.
14 WHO-Environmental Health Criteria 232 (2006) : Static Fields
Figure 12 : Aimant de 11,7 T.
Cet aimant, destiné à la clinique, va être
installé sur le site Neurospin à Saclay.
Son installation est prévue en 2011. Cet
aimant n’a pour l’instant pas obtenu
d’agrément pour son utilisation clinique
en raison du manque de données
biologiques et sanitaires.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
29
2.1 Champs EBF et cancer
Avec l’arrivée de Yann Percherancier (CR CNRS) dans le groupe, je souhaite développer dans
le laboratoire les recherches sur les effets thérapeutiques des champs magnétiques. Il s’agit de
signaux différents de ceux de l’environnement et la littérature suggère des effets antitumoraux de
certains champs magnétiques, en particulier EBF pulsés (Pilla 2006).
On trouve dans la littérature des études montrant que certains champs électromagnétiques
peuvent avoir un impact sur la croissance tumorale. Dès 1963, McLean a montré que l’exposition
à un champ magnétique pulsé (350 mT, 15 T/s) inhibait la croissance de carcinomes mammaires
chez la souris C3H (Mc Lean, 1963). Au sein même de notre laboratoire, il a été montré que
l’exposition à un champ de 100 mT avec un signal carré de 0,8 Hz entraînait une augmentation de
l’activité des cellules NK de la rate de souris exposées (8-10 h par jour et 5 jours par semaine),
une diminution de la prolifération des cellules HELA en culture et une diminution significative de
la croissance des tumeurs induite chimiquement par le benzo(a)pyrene chez des souris Balb/c et
C3H (de Seze et al., 1993 ; Tuffet et al., 1993 ; de Seze et al., 2000).
Par ailleurs, des effets anti-angiogéniques ont été décrits après exposition à certains signaux,
par exemple un signal à 120 Hz (60 Hz redressé), 15 mT (Williams et al., 2001). Chez des souris
porteuses de tumeurs, une diminution du diamètre des vaisseaux intratumoraux a été détectée
sous exposition à ce type de champs magnétiques seuls (10 minutes par jour, 3 semaines), et sous
irradiation gamma seule, et un traitement combiné potentialise cet effet (Cameron et al., 2005). Il
semble donc intéressant de tester plus avant l’hypothèse que l’effet anti-tumoral décrit avec
certains champs magnétiques soit lié à un effet anti-angiogénique.
Avec Yann Percherancier, nous proposons de reprendre ces deux signaux décrits dans la
littérature pour retrouver les effets décrits sur un modèle de cancer chimio-induit chez la souris et
étoffer les données expérimentales par des approches in vitro et ex vivo complémentaires, en
collaboration avec Michel Moenner de l’unité INSERM U920 (Université Bordeaux I).
In vitro, nous proposons d’utiliser un modèle tridimensionnel d’angiogenèse permettant
l’étude de la formation de réseaux capillaires dans des matrices de collagène ou dans le Matrigel.
L’effet des champs magnétiques sur la formation des tubules endothéliaux sera observé par
microscopie optique. L’action sur la prolifération, migration et différenciation endothéliales
pourra ensuite être analysée par des approches conventionnelles en culture cellulaire. Enfin, une
étude de l’effet des champs magnétiques sur l’activité paracrine des cellules tumorales sur les
cellules endothéliales sera entreprise par des approches similaires.
Nous proposons également une approche ex vivo : des cellules tumorales seront prélevées sur des
souris traitées au benzo(a)pyrène et déposées à la surface de la membrane chorioallantoïde d’œuf
de poule. Les cellules tumorales ainsi cultivées ex vivo seront immédiatement et quotidiennement
exposées aux champs magnétiques tels que décrits précédemment. La progression de la tumeur et
de sa vascularisation sera observée chaque jour au microscope et comparée à celle de tumeurs
non exposées aux champs magnétiques. La vascularisation sera quantifiée par la réalisation de
coupes histologiques des tumeurs prélevées au cours du temps et par l’utilisation d’anticorps anti-
CD31 qui permet un immuno-marquage spécifique des capillaires de la tumeur. Dans ce projet, je
souhaite développer la détection en temps réel de l’effet des champs magnétiques. Pour cela, nous
utiliserons des cellules tumorales fluorescentes (cellules transduites avec le gène de la GFP), les
vaisseaux sanguins pouvant être aisément visualisés du fait de leur contraste avec la fluorescence
des cellules néoplasiques (Hoffman, 2005). Cette technique doit être mise au point.
Ce projet fera l’objet d’une demande de financement dans la prochaine campagne d’appels
d’offre de l’ANR.
Il apparaît ici que l’angiogenèse est un phénomène pour lequel sont décrits des effets des
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
30
champs magnétiques à la fois pro-angiogéniques et anti-angiogéniques. Pour l’étude sur
« champs magnétiques non invasifs et LLA », c’est un effet pro-angiogénique qui est pressenti.
C’est pourquoi il est indispensable de reprendre toute la littérature existante afin de répertorier les
paramètres physiques et temporel de l’exposition aux champs (nature et intensité du champ,
fréquence, temps d’exposition, forme du signal, intensité des courants induits, etc.) et leurs effets
sur l’angiogenèse, afin de savoir s’il se dégage un profil spécifique ou du moins typique des
signaux magnétiques pour un effet inhibiteur ou stimulateur de l’angiogenèse.
Il faut noter qu’un effet inhibiteur sur l’angiogenèse a également été décrit avec des champs
magnétiques statiques (Ruggiero et al., 2004), ce qui serait en faveur d’un effet magnétique.
2.2 rTMS et algie vasculaire de la face
La stimulation magnétique transcrânienne utilise l’induction, dans le cerveau, de courants
induits par un champ magnétique de très forte amplitude de champ, autour du tesla en valeur
crête, répété à fréquence extrêmement basse. La stimulation transcrânienne répétitive (rTMS) est
une technique indolore actuellement en essai clinique comme outil thérapeutique potentiel dans
divers troubles neurologiques ou psychiatriques, comme la dépression, la maladie de Parkinson,
l’épilepsie ou les céphalées, AVC, douleurs chroniques, acouphènes, …
Avec mes collègues Bernard Veyret, Renaud Charlet de Sauvage et Anne Beuter, nous avons
initié très récemment une collaboration avec le professeur Virginie Dousset du Centre
Hospitalier Universitaire de Bordeaux. Il s’agit de tester l’effet de la rTMS sur les douleurs de
l’algie vasculaire de la face (AVF). L’AVF est une forme aiguë de céphalée unilatérale (Leroux
et Ducros, 2008). Il s’agit d’une affection rare qui concerne environ 0,1 % de la population. Elle
est extrêmement douloureuse et invalidante et on la surnomme « la céphalée suicidaire » (Figure
13).
Cette pathologie ne bénéficie que de peu de ressources thérapeutiques : oxygénothérapie,
sumatriptan et interventions chirurgicales ablatives (nerf trijumeau notamment) pour l’essentiel
(Bussone, 2008).
Plus récemment, la stimulation électrique cérébrale profonde a donné des résultats allant de
l’absence d’effet à la disparition totale des douleurs. Cette technique a pu être utilisée grâce à la
neuroimagerie qui a localisé des anomalies dans la matière grise de l’hypothalamus postérieur
inférieur ipsilatéral (Grover et al., 2009).
Cependant, la stimulation cérébrale profonde reste invasive. Aussi, la rTMS apparaît être une
approche intéressante mais demande à être évaluée, même si l’hypothalamus est une structure
Figure 13 : Illustration de l’algie
vasculaire de la face
Dessin illustrant l’intensité et la
particularité des douleurs des sujets
souffrant d’AVF.
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
31
profonde qui n’est pas atteinte par les courants induits de la TMS. L’étiologie et les mécanismes
de l’AVF restent cependant largement méconnus, ce qui laisse la possibilité de tester ce type
d’approche. Nous allons monter un projet pour un essai clinique dans les prochains mois. Ce
projet nous permettra de développer des collaborations avec des cliniciens, ce qui est très
favorable au développement de la thématique « thérapeutique » dans le laboratoire.
3- Mécanismes d’action des champs électromagnétiques non
invasifs
Pour ce thème, je mettrai mes connaissances en biologie à la disposition de mes collègues
physiciens et biophysiciens pour tester expérimentalement certaines théories.
La question centrale qui demeure, dans l’étude des effets biologiques des micro-ondes, est
celle de l’existence d’effets spécifiques à bas niveau de puissance incidente sur le SNC.
Quelques observations de qualité ont montré la possibilité de tels effets (Adair et al., 2001) et des
hypothèses théoriques de mécanismes ont été proposées (Adair, 2001). Ainsi, les réseaux
neuronaux, contrairement à des cellules nerveuses isolées, pourraient être sensibles à une
exposition à des champs RF. De plus, une publication allemande récente a montré l’intérêt et la
faisabilité du projet (Koester et al., 2007) : un système d’exposition a été construit, qui associe la
mise en œuvre de « culture de cellules sur électrodes » et l’exposition micro-onde.
Lors de la création de l’IMS, la thématique « Bio-ST2I 15» des sciences et technologies de
l'information et de l'ingénierie -STIC était identifiée comme distribuée sur différentes équipes
avec une volonté forte de pérenniser cette thématique qui se situe à l’interface physique-biologie.
Avec l’équipe ISN16 de l’IMS, nous formons le groupe de bioélectronique depuis le 1er janvier
2009 et nous avons décidé d’exploiter nos expertises complémentaires sur un projet commun.
L’équipe ISN a en effet développé un système d’instrumentation dans le cadre du projet
européen NEUROBIT (6ème PCRD), qui réalise une boucle fermée en temps réel permettant la
communication bi-directionnelle entre un réseau de cellules neuronales maintenues en activité in
vitro et un élément artificiel (logiciel ou matériel). Comparé à des systèmes existants, il est
optimisé pour le traitement et l’analyse en temps réel des signaux neuronaux. L’équipe ISN finit
la conception d’un système de même architecture matérielle et logicielle, dont les algorithmes de
traitement et de contrôle des signaux neuronaux seront adaptés à l'étude des effets des RF sur les
cellules nerveuses.
Le système d’exposition est construit sur la base de la publication existante et de l’expérience
des physiciens du laboratoire Bio-EM et de celle de nos collaborateurs (X-LIM à Limoges en
particulier). Il s’agit d’une cellule triplaque dans laquelle sera placée un réseau d’électrodes
multiples. Les moyens de calcul et de mesure sont disponibles pour caractériser le système. Le
laboratoire Bio-EM a la charge de préparer les cultures primaires de neurones de rongeur
puisque nous avons une bonne expérience de ce type de préparation et nous possédons
l’équipement nécessaire (salles de culture, animalerie).
De nombreux protocoles expérimentaux peuvent être envisagés ; ils viseront à évaluer et
contrôler les effets des ondes électromagnétiques sur les réseaux neuronaux, ainsi que sur la
15 Bio-ST2I : Biologie du département des "sciences et technologies de l'information et de l'ingénierie" du CNRS.
ST2I intègre les domaines disciplinaires des “Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication”
(STIC) et “Sciences pour l’Ingénieur” (SPI).
16 ISN : Ingénierie des Systèmes Neuromorphiques
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
32
dynamique d’évolution de ces réseaux (altération des fonctions d’apprentissage par exemple).
Un des intérêts de cette approche est de pouvoir suivre en temps réel les effets d’une exposition
RF sur des cellules en culture. Nous sommes conscients que la collaboration de neurobiologistes
sera nécessaire pour ce projet.
Cette recherche bénéficie d’un financement CNRS pour l’aide à la prise de risque (PEPS).
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
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Abréviations
ADN : Acide DesoxyriboNucléotide
ACI : Action Concertée Incitative
AFSSET : Agence Française de Sécurité Sanitaire de l’Environnement et du Travail
AIF : Apoptosis-inducing factor
ANR : Agence Nationale de la Recherche
ANX : Annexine V
AVF : Algie Vasculaire de la Face
BCL2 : B-cell lymphoma 2
BfS : Ministère allemand de l’environnement et office fédéral allemand de protection contre les
radiations
BHE : Barrière Hémato Encéphalique
Bio-EM : Bio-Électromagnétisme
CDMA : Code Division Multiple Access
CEA : Commissariat à l’Énergie Atomique
CIPR : Commission Internationale de Protection contre les Radiations
CNRS : Centre national de la recherche scientifique
CSHPF : Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France
DAMPS : Digital Advanced Mobile Phone System
DAS: Débit d’Absorption Spécifique (SAR en Anglais)
DEA : Diplôme d’Études Approfondies
DGS : Direction générale de la Santé
DIOC, DIOC6 : [3,3' - Dihexyloxacarbocyanine iodide]
EBF : Extrêmement Basse FréquenceEDGE : Enhanced Data rates for GSM Evolution
eV : Électron Volt
FDMA : Frequency Division Multiple Access
FGF ; FGF2 : Fibroblast Growth Factor ; Fibroblast Growth Factor 2
GFAP: Glial Fibrillary acidic protein
GFP : Green Fluorescent Protein
GSM : Global System for Mobile Communication
Hsp : désigne une protéine de choc thermique
HSP : désigne une famille de Hsps
hsp : désigne un gène codant pour une Hsp
ICNIRP : International Commission on Non-Ionising Radiation Protection
INC : incubateur
INERIS : Institut National de l'ENvironnement Industriel et des RISques
IP : Iodure de Propidium
IRM : Imagerie par Résonance Magnétique
ISM : Ingénierie des Systèmes Neuromorphiques
ISPED : Institut de Santé Publique, d'Epidémiologie et de Développement
Hz, MHz, GHz : Hertz, MégaHertz, GigaHertz
LLA : Leucémie Lymphoïde Aiguë
NOS-2 : Nitric Oxide Synthase 2
ODC : Ornithine DeCarboxylase
PCRD : Programme Cadre de Recherche et Développement
PEPS : Projets Exploratoires Pluridisciplinaires (PEPS)
RF : RadioFréquences
SNC : Système Nerveux Central
Mémoire de synthèse I. Lagroye HDR EPHE
37
SAR : Specific Absorption Rate (ou DAS en Français)
SEM : Erreur standard à la moyenne
SLA : Sclérose Latérale Amyotrophique
SOD-1 : SuperOxyde Dismutase 2
T, mT, !T : Tesla, milliTesla, microTesla
TDMA : Time Division Multiple Access
TMS, rTMS : Transcranial Magnetic Stimulation ; repetitive Transcranial Magnetic Stimulation
TNF : Tumor Necrosis Factor
UE : Union Européenne
UMTS : Universal Mobile Telecommunications System
UV : Ultraviolet
WiFi : Wireless Fidelity ™
WiMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access :
#$m : différence de potentiel membranaire mitochondrial
!-rays : Gamma-rays
5HT-1B : 5-Hydroxy-Tryptamine 1B (récepteur 5HT1B)
238Pu : Plutonium 238
... Il a d'autre part été rapporté des effets de CEM sur le système circulatoire, particulièrement sur la vitesse du sang dans l'aorte (Tokagawa and al., 1967); mais aussi le fait que ces CEM altèrent l'acuité visuelle allant jusqu'à la manifestation de magnétosphènes pour des valeurs allant de 2 et 10 μT en fonction des fréquences (Lovsund et al., 1980). Les intensités des CM générés par diverses sources alternatives peuvent atteindre de valeurs élevées et détériorent la qualité de l'environnement, ce qui appelle à la fixation de normes d'exposition (Lagroye, 2009). A cet effet, chaque pays édicte ses normes dont les limites d'exposition s'appuient sur les recommandations du CIPRNI qui retiennent une valeur moyenne de 0.400 μT pour de nombreux pays (Courreau 2013, Singh and Kapoor 2014). ...
Article
Full-text available
The world is becoming increasingly industrialized, technological revolution and innovation are proceeding at prodigious speeds, so that the number and diversity of electromagnetic (EMF) sources have increased significantly. Electricity has made our lives richer, safer and easier, but the transmission lines that carry it pose some health risks to the people who live around it due to the EMF they generate. Research was undertaken in 2015 to obtain information on the people living near these lines in the residential area of Kinshasa city. To this end, Magnetic Field (MF) measurements carried out there in 2015 and repeated in 2020 indicate that the average MF has increased over 5 years, notably in the axis of the line, notably from (0. 673 ± 0.030) μT to (1.321 ± 0.115) μT at Limete, (0.753 ± 0.052) μT to (1.091 ± 0.073) μT at Selembao and (1.017 ± 0.095) μT to (1.342 ± 0.102) μT at Bandalungwa. All these averages found in 2020 are increasingly above the threshold value of 0.400 μT. KEYWORDS: Extremely low frequency magnetic field, exposure, very high voltage line, standard, pathologies. RESUME: Le monde s'industrialise chaque jour davantage, la révolution et l'innovation technologiques se poursuivent à des vitesses prodigieuses de sorte que le nombre et la diversité des sources électromagnétiques se sont sensiblement accrus. L'électricité a rendu nos vies plus riches, plus sûres et plus faciles mais les lignes de transport qui la transporte représentent quelques risques pour la santé des habitants qui vivent aux alentours en raison des Champs Magnétiques (CM) qu'elles génèrent. Des recherches ont été entreprises en 2015 pour obtenir des informations sur les personnes qui vivent à proximité de ces lignes dans la zone résidentielle de la ville de Kinshasa. A cet effet, des mesures de CM y effectuées en 2015 puis répétées en 2020 indiquent que les moyennes de ces CM ont augmenté en 5 ans, passant notamment, dans l'axe de la ligne, de (0.673 ± 0.030)μT à (1.321 ± 0.115)μT à Limete, (0.753 ± 0.052)μT à (1.091 ± 0.073)μT à Selembao et (1.017 ± 0.095)μT à (1.342 ± 0.102)μT à Bandalungwa. MOTS-CLEFS: Champ magnétique d'extrêmement basse fréquence, exposition, ligne très haute tension, norme, pathologies.
Article
Full-text available
Cluster headache (CH) is a primary headache disease characterized by recurrent short-lasting attacks (15 to 180 minutes) of excruciating unilateral periorbital pain accompanied by ipsilateral autonomic signs (lacrimation, nasal congestion, ptosis, miosis, lid edema, redness of the eye). It affects young adults, predominantly males. Prevalence is estimated at 0.5-1.0/1,000. CH has a circannual and circadian periodicity, attacks being clustered (hence the name) in bouts that can occur during specific months of the year. Alcohol is the only dietary trigger of CH, strong odors (mainly solvents and cigarette smoke) and napping may also trigger CH attacks. During bouts, attacks may happen at precise hours, especially during the night. During the attacks, patients tend to be restless. CH may be episodic or chronic, depending on the presence of remission periods. CH is associated with trigeminovascular activation and neuroendocrine and vegetative disturbances, however, the precise cautive mechanisms remain unknown. Involvement of the hypothalamus (a structure regulating endocrine function and sleep-wake rhythms) has been confirmed, explaining, at least in part, the cyclic aspects of CH. The disease is familial in about 10% of cases. Genetic factors play a role in CH susceptibility, and a causative role has been suggested for the hypocretin receptor gene. Diagnosis is clinical. Differential diagnoses include other primary headache diseases such as migraine, paroxysmal hemicrania and SUNCT syndrome. At present, there is no curative treatment. There are efficient treatments to shorten the painful attacks (acute treatments) and to reduce the number of daily attacks (prophylactic treatments). Acute treatment is based on subcutaneous administration of sumatriptan and high-flow oxygen. Verapamil, lithium, methysergide, prednisone, greater occipital nerve blocks and topiramate may be used for prophylaxis. In refractory cases, deep-brain stimulation of the hypothalamus and greater occipital nerve stimulators have been tried in experimental settings. The disease course over a lifetime is unpredictable. Some patients have only one period of attacks, while in others the disease evolves from episodic to chronic form.
Chapter
It is now commonplace to learn the successful use of weak, nonthermal electromagnetic fields (EMF) in the quest to heal, or relieve the symptoms of a variety of debilitating ailments. This chapter attempts to give the reader an introduction and assessment of EMF modalities that have demonstrated therapeutic benefit for bone and wound repair and chronic and acute pain relief. This chapter will concentrate on the use of exogenous timevarying and static magnetic fields. There is, however, a large body of research, including many clinical studies, describing the successful application of electrical signals via electrodes in electrochemical contact with the skin for pain relief and to enhance wound repair. Consideration of these modalities is beyond the scope of this chapter. The reader is referred to several excellent reviews of such electrical stimulation modalities [1-5]. Electroporation (see Chapter 9 in this volume) [6-8,372], which applies high-amplitude (>100 V/cm), shortduration (≤1 ms) voltage pulses with electrodes in contact with the target, allows controlled transient opening of the cell and other membranes, and has shown promise for gene transvection [9] and treatment of certain cancers [10], and is also beyond the scope of this chapter. Finally radio frequency (RF) (>100 MHz) and microwave signals are also beyond the scope of this chapter because these modalities are rarely utilized to enhance bone or wound repair, but rather for tissue heating, thermal ablation, or as surgical tools. Nonthermal bioeffects at these frequencies have been reported, but there are many controversial findings. Excellent reviews are available for the reader interested in detail [11,373].
The effect of a pulsed magnetic field was studied on the proliferation of HeLa cells in culture. The uniform magnetic field was pulsed (square wave, 0,8 Hz). Its intensity was 0.18 T at the maximum. HeLa cells were cultured in either flasks or multiple-well micro plates with an initial concentration of 105 cell/ml. Exposure to the field led to a 15% decrease of cell proliferation measured 24 h after exposure.
Article
The World Health Organization (WHO), the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), and the German and Austrian Governments jointly sponsored an international seminar in November of 1996 on the biological effects of low-level radiofrequency (RF) electromagnetic fields. For purposes of this seminar, RF fields having frequencies only in the range of about 10 MHz to 300 GHz were considered. This is one of a series of scientific review seminars held under the International Electromagnetic Field (EMF) Project to identify any health hazards from EMF exposure. The scientific literature was reviewed during the seminar and expert working groups formed to provide a status report on possible health effects from exposure to low-level RF fields and identify gaps in knowledge requiring more research to improve health risk assessments.
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Cluster headache is a severely debilitating disorder that can remain unrelieved by current pharmacotherapy. Alongside ablative neurosurgical procedures, neuromodulatory treatments of deep brain stimulation (DBS) and occipital nerve simulation have emerged in the last few years as effective treatments for medically refractory cluster headaches. Pioneers in the field have sought to publish guidelines for neurosurgical treatment; however, only small case series with limited long-term follow-up have been published. Controversy remains over which surgical treatments are best and in which circumstances to intervene. Here we review current data on neurosurgical interventions for chronic cluster headache focusing upon DBS and occipital nerve stimulation, and discuss the indications for and putative mechanisms of DBS including translational insights from functional neuroimaging, diffusion weighted tractography, magnetoencephalography and invasive neurophysiology.
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Natural Killer cell activity and antibody response were studied in Balb/c mice which were exposed in vivo to uniform pulsed magnetic fields (square-wave, 0.8 Hz, 120 mT maximum field strength, 0.1 s rise-time) for 5 days, 10 h/day. No effects were found in antibody response to sheep red blood cell (SRBC) immunization as assayed by counting the plaque-forming cells (PFC) in the spleens of animals on the sixth day. Following 5-day exposures, the activity of Natural Killer (NK) cells was measured in vitro by challenge with YAC-1 cells, in experiments in which mice were not immunized. An increase of NK cytotoxic activity due to exposure was found which depended on the age of the mice (effect observed above 12 weeks) and on the strength of the applied field (effect observed above 30 mT).
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The effect of 835 MHz microwaves on the activity of ornithine decarboxylase (ODC) in L929 murine cell was investigated at an SAR of approximately 2.5 W/kg. The results depended upon the type of modulation employed. AM frequencies of 16 Hz and 60 Hz produced a transient increase in ODC activity that reached a peak at 8 h of exposure and returned to control levels after 24 h of exposure. In this case, ODC was increased by a maximum of 90% relative to control levels. A 40% increase in ODC activity was also observed after 8 h of exposure with a typical signal from a TDMA digital cellular telephone operating in the middle of its transmission frequency range (approximately 840 MHz). This signal was burst modulated at 50 Hz, with approximately 30% duty cycle. By contrast, 8 h exposure with 835 MHz microwaves amplitude modulated with speech produced no significant change in ODC activity. Further investigations, with 8 h of exposure to AM microwaves, as a function of modulation frequency, revealed that the response is frequency dependent, decreasing sharply at 6 Hz an 600 Hz. Exposure with 835 MHz microwaves, frequency modulated with a 60 Hz sinusoid, yielded no significant enhancement in ODC activity for exposure times ranging between 2 and 24 h. Similarly, exposure with a typical signal from an AMPS analog cellular telephone, which uses a form of frequency modulation, produced no significant enhancement in ODC activity. Exposure with 835 MHz continuous wave microwaves produced no effects for exposure times between 2 and 24 h, except for a small but statistically significant enhancement in ODC activity after 6 h of exposure. Comparison of these results suggests that effects are much more robust when the modulation causes low-frequency periodic changes in the amplitude of the microwave carrier.