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Indispensable mais…attention ! (5/5)

Mis à jour le octobre 2006

Le laser : un concentré de lumière

Symbole de la montée des nouvelles technologies, l’outil laser est de plus en plus utilisé en chirurgie, dans les laboratoires de recherche, les industries et notre univers quotidien (lecteurs de disques compacts, imprimantes…). Au CEA, le laser est également un outil de recherche et d’exploitation utilisé dans de nombreux domaines.
Les rayonnements laser présentent des risques plus ou moins importants pour l’œil et la peau en fonction de leur puissance, du temps d’exposition, de la dimension du faisceau et de la longueur d’onde du laser (ultraviolet, infrarouge, voire visible).
En fonction de ces paramètres, les effets biologiques ne seront pas les mêmes. Les mécanismes d’interaction sur les tissus pourront être thermiques, photochimiques, électromécaniques ou photoablatifs.

LE DOMAINE ULTRAVIOLET
(100-400 nanomètres)
Les effets photochimiques néfastes des rayonnements ultraviolets naturels (UV) sont bien connus. Ainsi, sur la peau, les lasers UV peuvent engendrer des brûlures photochimiques, un vieillissement prématuré voire des cancers. Certains lasers sont susceptibles de provoquer des coupures (ablations) dans le tissu cutané.
Pour ce qui concerne les yeux, et notamment la conjonctive et la cornée, des surexpositions au faisceau laser UV peuvent entraîner des brûlures.
Cependant, avec toutes les précautions nécessaires, les caractéristiques exceptionnelles d’ablation du laser UV émettant à 193 nm sont utilisées en chirurgie de la cornée, afin de corriger les myopies. Pour corriger une dioptrie, 1 µm (10^-6m) de la cornée est retirée. Les effets à long terme de ces traitements sont toutefois peu connus et la formation précoce de cataractes est suspectée. Les risques pourraient être associés aux effets secondaires des photons qui n’ont pas été utilisés (voir schéma de la désexcitation spontanée d'un atome) lors de l’ablation de tissu cornéen.
Grâce à des expérimentations cellulaires, les chercheurs du CEA ont montré que l’irradiation laser (193 nm) était considérée comme un stress par les cellules et que ce rayonnement pouvait déclencher un mécanisme de mort programmée (apoptose) dans des cellules de cornée en culture. L’activation d’une protéine régulatrice du devenir des cellules (la p53, “gardienne du génome”) a été également démontrée.
Dans les cellules survivantes, l’induction d’un processus de photo-vieillissement est suggérée par les résultats obtenus.

LE DOMAINE VISIBLE ET PROCHE INFRAROUGE
(400-1400 nm)
Il représente un domaine de rayonnement laser extrêmement dangereux en raison de la pénétration de ces rayonnements à travers les milieux oculaires. Sur l’œil, les rayons sont focalisés, par la cornée et le cristallin, sur la rétine entraînant des diminutions de l’acuité visuelle, voire des risques de cécité. Les lésions peuvent être révélées lors d’examens angiographiques. Sur la peau, une surexposition aux rayonnements occasionnera des brûlures.

LE DOMAINE INFRAROUGE
(de 1 400 nm-1 mm)
Leurs rayons n’atteignent pas la rétine, mais entraînent des lésions thermiques de la cornée, ainsi que des pertes de transparence du cristallin. Des brûlures cutanées ont également été observées. Le but des recherches du CEA est de trouver des marqueurs biologiques des lésions de la cornée.
Les recherches réalisées au CEA de Fontenay-aux-Roses permettent de mieux connaître les effets des rayonnements laser sur l’organisme et d’en apprécier les mécanismes moléculaires. Ces travaux sont nécessaires pour définir ou améliorer les limites d’exposition du fait de l’évolution technologique des lasers. Ils contribuent également à une meilleure utilisation du rayonnement laser dans le génie biomédical.

Photochimiques

Réactions chimiques en relation avec l’énergie rayonnante.

Photoablatifs

Destruction par l’effet de l’énergie rayonnante.

24 heures après irradiation laser, les noyaux des cellules sont visualisés grâce au marquage fluorescent de l’ADN (en bleu). Certains noyaux présentent des anomalies (taille, forme) et un marquage rose montre la présence de la protéine p53.

Visualisation de l’impact laser par la technique d’angiographie.

Lésion de la cornée induite par une impulsion de 3 ns, 1 570 nm. La lésion est au centre du cercle blanc, située entre les deux marqueurs (5 impulsions). Observation pratiquée 30 minutes après l’irradiation.

SÉCURITÉ LASER

Les lasers sont des outils souvent indispensables pour de nombreuses applications, mais il ne faut pas en oublier les dangers potentiels. Leur utilisation peut présenter des risques pour l’homme en fonction de la puissance.
L’œil est l’organe le plus fragile vis-à-vis de la lumière laser. En effet, si le faisceau est dirigé dans l’œil, celui-ci est focalisé, ce qui augmente l’éclairement sur la rétine.
Cette dernière peut alors être endommagée même avec des lasers de faible puissance (dès 1 mW). Pour éviter cela, les laseristes portent des lunettes spéciales.

Affiche reproduite avec l'autorisation de l'INRS.