La radiotoxicité du tritium est la nocivité du tritium en tant que radionucléide.
En dépit de l'affinité du tritium et de l'eau, cette toxicité a été considérée comme faible globalement, avant que la variété de ses états et des organismes intéressés impose de la préciser en substituant à cette appréciation autant de conclusions limitées à des conditions d'exposition et espèces précises, demeurant faible pour l'homme en principe.
Radiotoxicité Le tritium est un isotope aux caractéristiques inhabituelles : très facilement incorporé à l’eau (eau tritiée ou « HTO »), avec un trajet des électrons (β) inférieur au diamètre du noyau cellulaire, une densité d'ionisation élevée (mais peu de cellules directement touchées) (TLE3H: 11,5 keV/μm / TLEα= 80 keV/μm) , il peut - essentiellement sous forme organiquement liée ou intégré dans l'ADN - provoquer des dommages à l'ADN. Les doses et fixations intra-cellulaires ne sont pas homogènes quand il est présent sous forme d’OBT (tritium organiquement lié) alors que sa répartition est beaucoup plus homogène sous forme d'eau tritiée. Sous forme OBT, son efficacité biologique relative est donc plus grande que celle d’autres radionucléides D. Goodhead Guétat, P., Douche, C., Hubinois, J.C., 2008a. Le tritium et l’environnement : sources, mesures et transferts. Radioprotection, 43 (4): 547-569 ; En raison de ses caractéristiques radiatives, il ne présente presque aucun risque en cas d'exposition externe, mais l'exposition au tritium Organisme de réglementation nucléaire du Canada, « Rejets de tritium et conséquences sur les doses au Canada en 2006 ; Volet du projet d’études sur le tritium INFO-0793 » ; Ref:INFO-0793 décembre 2009 Rapport, 48 pages, (voir notamment p5/48, résumé).
Il convient de distinguer les effets radiotoxiques - très différents - des deux principales formes du tritium biodisponible : HTO et OBT (il peut aussi être adsorbé ou intégré dans des argiles ou minéraux microporeux, mais est alors réputé moins biodisponible).
En pleine eau (douce ou marine), le tritium naturel ou artificiel semble essentiellement présent sous forme HTO (eau tritiée). Son absorption sous cette forme a été étudiée, par exemple en Chine en exposant en laboratoire cinq espèces de coquillages à une eau légèrement tritiée. Ces coquillages ont ensuite été étudiés par des techniques de suivi/traçage isotopique pour observer finement l'éventuelle bioaccumulation de tritium ainsi que les processus et organes impliqués. Le tritium détecté l'a essentiellement été sous forme d'eau libre tritiée (97,4 % du tritium environ), alors que seuls 0,4 % à 2,6 % du tritium total étaient sous forme « liée ». Les coquillages intègrent très rapidement la forme HTO (teneur maximale atteinte seulement 2 heures après l'exposition) alors que le tritium lié n'apparait que lentement. L'étude du facteur de concentration (FC) montre que la forme HTO est ensuite rapidement évacuée (elle n'est pas concentrée par les coquillages) alors que la forme liée y persiste, et peut éventuellement s'y accumuler si la chaîne trophique concentre naturellement le composé organique tritié.
À la fin des années 1990, des chercheurs de l'Université de Plymouth ont étudié le tritium in situ, dans l'estuaire de la Severn. Les rejets de l'usine d'Amersham plc de Cardiff qui produit du tritium radiomarqueur y aboutissent sous forme OBT. Dans la baie de la Severn, presque tout le tritium trouvé dans les sédiments et le biote était organiquement lié (OBT) : la radioactivité du tritium était en surface des sédiments estuariens (en poids sec) six fois plus élevée () que celle de l'eau. Elle était bien plus élevée encore dans les algues ( pour le Fucus vesiculosus, espèce en régression sur le littoral européen pour des raisons encore mal comprises, étudiées notamment par l'Ifremer et le CEVA/3c_Suivi_et_listecarto_couverture_fucale_SPOT_compil.pdf Poster du réseau REBENT sur la régression des fucales en France.).
La forte bioconcentration de ce tritium par rapport à celui dilué dans l'eau de mer a été attribuée à une forte biodisponibilité de H organiquement lié (OBT) à partir de tritium provenant de déchets radiochimiques stockés en aval du site. Les scientifiques ont estimé que la présence de tritium dans ces organismes benthiques et démersaux était principalement due à une voie physico-chimique de sorption/biotransformation bactérienne du 3H organiquement lié et dissous (les estuaires ayant une flore bactérienne particulièrement importante). Le tritium intégré par les bactéries peut alors entrer dans le cycle de la matière organique dissoute ou en suspension puis passer des particules à la chaine alimentaire et s'y concentrer. Le transfert du tritium intégré par les microbes et microorganismes du sédiment vers la méiofaune est la première étape. Ensuite, les taux d'intégration du tritium organiquement lié varient selon les organismes, avec des différences qui semblent pouvoir être expliquées par leur alimentation ; par exemple les poissons herbivores (ex : Littorina littorea et pélagiques (ex : Sprat (Spratus spratus) métabolisent moins de tritium OBT présent que les organismes benthiques et poissons démersaux carnivores.
Les auteurs avaient conclu (publication 2001) lors de cette première étude que dans ce contexte et au regard des normes existantes, McCubbin D, Leonard KS, Bailey TA, Williams J, Tossell P., Incorporation of organic tritium (3H) by marine organisms and sediment in the severn estuary/Bristol channel (UK) ; Mar Pollut Bull. 2001 Oct;42(10):852-63.(résumé).
Barrie Lambert, expert en radiologie au St Bartholomew's Hospital de London a considéré qu'il existe un risque accru pour les consommateurs réguliers de poissons pêchés en aval de l'usine de Cardiff.
Ceci a conduit le National Radiological Protection Board (NRPB) anglais à doubler l'estimation de la dose reçue par le public dans cette régionMailOnLine/Health, Fish cancer scare citant New Scientist magazine, consulté 2011-12-30 tout en précisant qu'elle restait sous les seuils recommandés par les standards internationaux.
Au début des années 2000, mais cette fois en laboratoire, des chercheurs de cette même Université de Plymouth ont aussi exposé des lots de moules M. Edulis adultes à de l'OBT (à des doses considérées comme faibles à relativement faiblesJha AN, Dogra Y, Turner A, Millward GE, Are low doses of tritium genotoxic to Mytilus edulis ? ; Mar Environ Res. 2006 Jul;62 Suppl:S297-300. Epub 2006 Apr 18. (Résumé) ; variant de 12 à durant 96 heures). Des dégâts sont rapidement apparus dans les noyaux des cellules de ces moules, mis en évidence et mesurés par les analyses de différents tissus et organes. Il existait une augmentation (dose-dépendante) de la réponse à deux tests de mise en évidence de cassures de l'ADN : le test des micronuclei (MN) et le test des comètes. Les débits de dose (HTO) inférieurs à ont fait des dégâts visibles dans le génome des hémocytes de ces moules. Cette étude a aussi confirmé que le tritium inorganique est fixé de façon différentiée dans les tissus de la moule, et également de manière dose-dépendante : c'est l'intestin qui fixe le plus de radioactivité, suivi par les branchies, le manteau, le muscle, le pied et le fil de byssus, alors que les fèces et pseudo-fèces en fixent le moins. Les auteurs ont suggéré que le caractère différentié de la fixation du tritium devrait modifier les méthodes et objectifs de la biosurveillance pour cette espèce et d'autres. Ils suggèrent aussi Jha AN, Dogra Y, Turner A, Millward GE., Impact of low doses of tritium on the marine mussel, Mytilus edulis : genotoxic effects and tissue-specific bioconcentration. Mutat Res. 2005 Sep 5;586(1):47-57 (Résumé) . En 2003, la compagnie Amersham plc a annoncé avoir en 2002 significativement réduit ses rejets de tritium dans l'environnement au Centre de Maynard (Cardiff, Royaume-Uni) rapport Report of Foreign Issuer Cf. Pursuant to Rule 13a-16 or 15d-16 of the Securities Exchange Act of 1934, 2003-04-14
En 2010, d'autres travaux universitaires ont confirmé que la toxicité du tritium varie selon sa durée de séjour dans les cellules et selon la forme d'absorption : chez la moule exposée à de l'eau tritiée et à de la glycine tritiée (T-Gly) puis placée dans de l'eau de mer propre, ces deux formes du tritium ont induit une apparition significative de micronoyaux (signe de génotoxicitéJha AN, Cheung VV, Foulkes ME, Hill SJ, Detection of genotoxins in the marine environment: adoption and evaluation of an integrated approach using the embryo-larval stages of the marine mussel, Mytilus edulis ; Depledge MH. Mutat Res. 2000 Jan 24; 464(2):213-28 (résumé). ) dans les hémocytes des moules exposées au tritium. 90 % environ de l'activité initiale de l'eau tritiée (HTO) absorbée a été dépurée dans la journée, mais la forme T-Gly a diminué plus lentement, confirmant que le tritium peut se lier à l'organisme, avec des affinités différentes selon les tissus et les formes. Sur cette base, les auteurs ont suggéré qu'il faudrait distinguer les formes de contaminants tritiés dans les procédures d'analyse et de contrôle de rejets de composés tritiés, Jaeschke BC, Millward GE, Moody AJ, Jha AN, Tissue-specific incorporation and genotoxicity of different forms of tritium in the marine mussel, Mytilus edulis. ; Environ Pollut. 2011 Jan;159(1):274-80. Epub 2010-09-29 (Résumé).
Cinq ans plus tôt, la même université avait publié une étude sur les effets de la forme HTO du tritium sur les premiers stades de la vie de cette même espèce (M. edulis ; aux stades embryon âgés d'une heure et larvaire). Les embryons ont été exposés à des concentrations et doses variées (de 0,37 à de HTO et dose variant de 0,02 à ). D'éventuels effets biologiques ont ensuite été recherchés pour les quatre premiers principaux niveaux d'organisation du vivant (niveaux de l'ADN, du chromosome, de la cellule et de l'individu). Les effets génotoxiques ou Clastogènes (Cassure chromosomique) ont été évalués par analyse moléculaire et cytogénétique dont via l'analyse par amplification aléatoire d'ADN polymorphe (RAPD), par l'induction d'échanges de chromatides sœurs (SCE, pour Induction of sister chromatid exchanges) et par la recherche d'aberrations chromosomiques (OEC), tests classiquement utilisés en écotoxicologie et biologie moléculaire. Pour le niveau cellulaire, les effets cytotoxiques ont été évalués via lindice du taux de prolifération (PRI) des cellules embryonnaires et larvaires. À l'échelle des individus, les effets sur le développement et la survie ont été notés chaque 24 h (jusqu'à 72 h). Résultats : l'exposition des embryons et larves au tritium (HTO) avait significativement augmenté les dommages cytogénétiques, les effets cytotoxiques, les anomalies du développement et la mortalité des embryons et larves. L'analyse des profils RAPD a permis de comparer certains effets qualitatifs de la population exposée à l'HTO par rapport aux lots-témoins non exposés. Ces quatre effets délétères étaient globalement d'autant plus marqués que la concentration de l'eau en tritium avait été importante ou que la dose reçue avait été importante.
Cependant - lors de cette étude - si la mortalité ainsi que les anomalies du développement et certains effets génétiques étaient corrélés à la concentration en tritium ou à la dose de radioactivité reçue (tant au stade embryonnaire que larvaire), aucun effet dose-dépendant n'a pu être mis en évidence aux doses les plus élevées pour la croissance (taux de prolifération cellulaire) ou le taux d'aberrations chromosomiques. L'impact du tritium sur les bivalves est donc encore mal compris, les auteurs soulignant à cette occasion Hagger JA, Atienzar FA, Jha AN, Genotoxic, cytotoxic, developmental and survival effects of tritiated water in the early life stages of the marine mollusc, Mytilus edulis ; Aquat Toxicol. 2005 Sep 10;74(3):205-17.