Rôle des expositions aux radiations ionisantes naturelles dans le risque de leucémie aiguë et de tumeur cérébrale chez l’enfant en France métropolitaine

Role of natural background radiation in the risk of childhood acute leukemia and childhood central nervous system tumors in France

• Auteur / Autrice : Justine Berlivet
• Direction : Jacqueline Clavel, Stéphanie Goujon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Épidémiologie
• Date : Soutenance le 12/10/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Pierre Louis de santé publique : épidémiologie et sciences de l'information biomédicale (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Epidémiologie et Statistique Sorbonne Paris Cité
• Jury : Président / Présidente : Alain Monnereau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Doz, Dominique Laurier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Fervers, Marie-Odile Bernier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épidémiologie

France

Contrôle des radiations

Tumeurs radio-induites

Tumeurs du système nerveux central

Leucémie aigüe

Enfants cancéreux

Mots clés libres

Cancers de l’enfant

Leucémies aiguës

Tumeurs du système nerveux central

Radiations ionisantes naturelles

Radon

Rayons gamma

Astrocytomes pilocytiques

Childhood cancers

Acute leukemia

Central nervous system tumors

Natural background radiation

Radon

Gamma rays

Pilocytic astrocytomas

Résumé

Les radiations ionisantes (RI) à forte dose ont été classées Cancérigènes Certains par le CIRC depuis de nombreuses années. L’objectif de cette thèse était d’approfondir les connaissances concernant l’impact des radiations ionisantes naturelles (RIN), à plus faibles doses, sur les risques de leucémies aiguës (LA) et de tumeurs du système nerveux central (SNC) de l’enfant, qui sont les deux cancers les plus fréquents chez les moins de 15 ans. L’enfant étant particulièrement sensible aux RI, l’hypothèse sous-jacente à ce travail était celle d’un risque accru de LA et de tumeur du SNC même pour les faibles doses de RI reçues dans un contexte naturel. Les études précédentes ont considéré le risque de LA avec des schémas divers, et leurs résultats n’étaient pas concordants. Le premier objectif de cette thèse était d’étudier le lien entre l’exposition aux RIN dans la commune de résidence à la naissance et l’incidence des LA, cette période constituant une fenêtre de radiosensibilité particulière. Les études concernant les tumeurs du SNC étaient moins nombreuses. Nous avons étudié pour la première fois le lien entre le risque de tumeur du SNC et le niveau de RIN en France métropolitaine, en considérant la commune de résidence au diagnostic, considérée également comme pertinente pour étudier l’effet des RIN. Les deux études reposaient sur les données du Registre National des Cancers de l’Enfant, qui rassemble tous les cas de cancers de l’enfant en France métropolitaine, depuis 1990 pour les LA et depuis 2000 pour les tumeurs solides. L’exposition aux RIN a été estimée par des méthodes géostatistiques (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), afin d’étudier les contrastes d’incidence des cancers en fonction des variations de l’exposition aux RIN dans les communes de France métropolitaine (modélisations de Poisson). Les indicateurs d’exposition ont été considérés à la naissance (pour les LA) ou au diagnostic (pour les tumeurs du SNC), ainsi que de manière cumulée. Avec 6 059 cas nés et diagnostiqués entre 1990 et 2009, nous n’avons pas mis en évidence d’association entre le niveau d’exposition aux rayons gamma ou au radon, dans la commune de résidence à la naissance, et le risque de LA, dans l’ensemble et par sous-types. Nous n’avons pas non plus observé d’association entre les RIN et le risque de tumeur du SNC dans l’ensemble (5 471 cas), mais les résultats étaient en faveur d’une association entre le niveau de radiations gamma et le risque d’astrocytome pilocytique, un type de tumeur cérébrale non maligne fréquente chez l’enfant, rare chez l’adulte. Une augmentation de 12% du taux d’incidence était observée pour une augmentation de 50 nSv/h du niveau de radiations gamma dans la commune de résidence au diagnostic. Cette association était robuste. Nos études étaient fondées sur des données de grande qualité, basées sur des expositions mesurées et géolocalisées précisément et sur des modèles validés, sur un territoire montrant une grande variabilité d’exposition aux RIN. Les effectifs étaient assez importants pour distinguer des sous-types de LA et de tumeurs du SNC. En France métropolitaine, nous n’avons pas observé d’association entre le niveau d’exposition aux RIN et le risque de LA de l’enfant, que ce soit en considérant la fenêtre d’exposition autour du diagnostic, ou celle autour de la naissance. Les travaux récents sur le rôle des RIN dans le risque de cancer de l’enfant ont rapporté des résultats discordants pour les LA : une association avec les radiations gamma était rapportée au Royaume-Uni et en Suisse, mais pas en Allemagne, ou en France, comme le montre ce travail de thèse. La prise en compte d’autres facteurs de variations géographiques de l’incidence des cancers de l’enfant pourrait permettre de préciser ces résultats et de mieux comprendre l’hétérogénéité observée. D’autres études sur les tumeurs du SNC doivent être mises en place, avec une attention particulière portée aux différents sous-groupes de tumeurs.

High-dose ionizing radiation (IR) have been classified as carcinogenic to humans by the IARC. This work aimed to further investigate the role of natural background radiation (NBR), which are present at lower doses, in risk of childhood acute leukemia (AL) and central nervous system (CNS) tumors, the most common childhood cancer types. Recent studies have moslty considered the risk of AL, with several design, but results are not concordant. The French population-based case-control study did not show association between childhood AL and NBR level (gamma radiation and radon) in the municipality of residence at cancer diagnosis. Firstly, this manuscript had the objective to consider the role of NBR exposure at birth. There are fewer studies about CNS tumors. For the first time, we have examined the association between the incidence of childhood CNS tumors and NBR levels in France mainland, by considering the municipality of residence at diagnosis. We conducted two studies based on the National Register of Childhood Cancer. This database gather all the cancer cases diagnosed in children in France mainland, since 1990 for AL and 2000 for solid tumors (including CNS tumors). We estimated precisely the NBR exposure all over France thanks to geostatistical methods taking account of numerous NBR measures and geological information (Institut of Radioprotection and Nuclear Safety). In this way, we evatuated contrasts of incidence rate ratios regarding variations of NBR levels in the french municipalities, setting up Poisson regression models. NBR exposures have been considered one at a time, jointly, cumulatively and, in an exploratory analysis, considering their biological impact. This question have not been ever explored regarding CNS tumors. We included 6 059 AL cases born and diagnosed between 1990 and 2000, and we did not find association between gamma radiation or radon exposure, in the municipality of residence at birth, and risk of AL. Conclusions by AL subtypes were similar. We did not observe association between NBR levels and the risk of CNS tumors, considered as a whole, taking account of all the cases diagnosed between 2000 and 2012 (5 471 cases). However, results support a positive association between gamma radiation level in the municipality of residence at diagnosis and the incidence rate of pilocytic astrocytomas, a type of non-malignant tumor common CNS tumor in childhood, very rare in adulthood. A 12% increase in incidence rate was observed for an increase of 50 nSv/h increase in gamma radiation level. We used high quality data, based on validated models considering measured and precisely geolocated exposures, all over a territory with a large range of NBR exposure. The number of cases was sufficient to distinguish AL and CNS tumors subtypes. In mainland France, we did not observe any association between NBR exposure and the risk of childhood AL, considering the window of exposure around diagosis or around birth, although the perinatal period is commonly considered as a high radiosusceptibility time span. The association that we noticed between pilocytic astrocytomas and gamma radiation level in the municipality of residence at birth was still observed in several sensitivity analysis. Different designs were used in studies on NBR and childhood cancers studies, based on high quality incidence data and validated NBR exposure models, have shown discordant results : an association between gamma rays and incidence rate of AL was found in the UK and in Switzeland, there was no association in Germany or in France, as we show in this thesis work. The consideration of other factors of geographical variability of childhood cancers incidence may precise help to understand the heterogeneity between results. There are fewer studies about CNS tumours and our results need to be replicated. Attention should be paid to CNS tumor subtypes, since their etiology might be different.