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Le technétium 99 (99Tc)

 
   

Date de mise à jour : 29/07/2005

Mots clés : radionucléide
Généralités :

Premier élément chimique produit artificiellement, le technétium n’existe pas à l’état naturel. Il possède une trentaine d’isotopes, dont 99Tc de période longue et deux isotopes de courtes périodes : 99mTc et 95Tc utilisés comme traceurs. Les isotopes du technétium, dont les masses s’échelonnent de 85 à 117 sont  tous radioactifs.

Caractéristiques des principaux isotopes du technétium

Isotopes

Période radioactive

Activité
massique (1)  (Bq.g-1)

Émissions principales

Profondeur maximale*
dans l’eau ou les tissus mous

Couche de demi
atténuation dans
l’eau ou les tissus mous**

 

 

 

99mTc

99Tc

6 heures

1,95.1017

Électrons de conversion

    E = 120 keV (9%)

    E = 138 keV (1%)

Émission X

    E = 18 keV (6%)

    E = 21 keV (1%)

Émission γ

    E = 141 keV (89%)

 

0,18 mm

0,26 mm

 

-

-

 

-

 

 

 

 

0,25 cm

0,25 cm

 

4,6 cm

2,1.105 ans

6,3.108

Émission β

Emax = 294 keV (100%)

0,6 mm

-

 

* Valable uniquement pour les électrons
** Valable uniquement pour les photons

(1) L’activité massique AM d’un radionucléide, présent dans une masse m de matière, est le quotient de l’activité A du radionucléide par unité de masse.

Pour en savoir plus sur la profondeur maximale dans l’eau ou la couche de demi-atténuation voir « distance parcourue dans les tissus par un rayonnement ».

Sources de technétium :

La production naturelle de technétium par fission spontanée de l’uranium est extrêmement faible. L’origine de ce radioélément est essentiellement artificielle. Le technétium est produit à partir du molybdène au cours de réactions nucléaires.

Il existe 3 sources artificielles possibles de technétium :

  • Les retombées atmosphériques des explosions nucléaires (99Tc). Le technétium 99 présent dans l’environnement provient pour une faible part (~150 à 170.1012 Bq) des retombées des essais atmosphériques (de 1945 à 1980)
  • Le cycle du combustible (99Tc et 99mTc). Au cours du cycle du combustible, le 99Tc est présent dans les effluents liquides des centrales nucléaires, des usines d’enrichissement et de retraitement et lors du stockage des déchets de haute activité.
  • Les utilisations médicales (99mTc). Le 99mTc est l’un des principaux outils de la médecine nucléaire. Sa période physique (6 heures) et son énergie d’émission gamma en font un élément de choix pour une utilisation chez l’homme, compte tenu de la faible dose d’irradiation reçue par le patient.
Le technétium dans l’environnement :

Formes physico-chimiques

En conditions oxydantes et à pH supérieur à 4, la forme Tc(VII) est la plus stable, sous la forme de l’anion pertechnétate TcO4-. En conditions réductrices (anoxiques), ce sont les formes Tc(IV), principalement TcO2 et Tc2S7 qui sont des composés chimiquement stables.

En solution, le technétium est stable aux degrés d’oxydation (VII), (IV), (O), voire (III).

Le technétium est aussi présent sous forme de divers oxydes, hydroxydes et carbonate.

Concentrations et niveaux d’exposition du technétium dans l’environnement

Le technétium 99 présent dans l’environnement provient, pour une faible part des retombées des essais d’armes nucléaires, (environ 150 à 170 TBq) (P.Galle, 1997 ; Yoshihara, 1996) et localement des usines de retraitement du combustible. Une estimation à l’échelon mondial évalue la production cumulée de 99Tc à 235 tonnes (2.1017 Bq) en l’an 2000 (P.Galle, 1997). Il s’agit d’un radioélément particulièrement mobile et biodisponible dans l’ensemble de la biosphère.

Deux facteurs principaux contrôlent la mobilité du technétium dans les sols :

  • Les propriétés intrinsèques du technétium : en règle générale, on le trouve sous forme d’ion pertechnétate TcO4-. Il s’agit de la forme la plus mobile car sa sorption sur la phase liquide du sol est à la fois faible est réversible. Les formes réduites du technétium sont bien moins mobiles.
  • Les conditions d’oxydoréduction du sol : la sorption en milieu oxique est faible, rapide est réversible alors qu’en milieu anoxique elle est forte et quasiment irréversible. Dans le cas des sols très acides, la part de technétium fixé par les argiles ou complexée avec la matière organique peut atteindre 60% (Yoshihara, 1996) contre moins de 10% habituellement (Coughtrey et al, 1983). La sorption du technétium est corrélée principalement aux teneurs en carbone organique, en oxyde de fer et d’aluminium et en argiles des sols (Gu et Schulz, 1991).

Dans les eaux, le technétium est également très mobile, prédominant sous sa forme anionique.

Concentrations du technétium 99 dans les eaux
[IRSN, 2004 / P. Galle, 1997]

Eaux océaniques (vers les Açores - valeur de bruit de fond) 5 mBq.m-3
Mer d'Irlande (usine de Sellafield) 10 à 1850 Bq.m-3
La Manche (usine de la Hague) 0,1 Bq.m-3

 

Sa forte mobilité sous forme anionique fait que son absorption par les plantes est très importante. Les facteurs de transfert racinaire, variables selon le sol et le végétal, sont très élevés, avec des valeurs (relatives au végétal sec) comprises entre 1 et 1.103 (Echevarria et al., 1997). 

Le technétium chez l’homme :

Voies d’exposition

L’incorporation de technétium peut se faire selon plusieurs voies : l’ingestion, l’inhalation et la contamination cutanée.

Biocinétique

Le technétium est considéré comme l’analogue chimique du rhénium (Re).

Le technétium ingéré est absorbé via le tractus gastro-intestinal avec un facteur d’absorption f1 = 0,5. Quelle que soit la forme sous laquelle il a été incorporé, le technétium est présent dans les fluides circulant sous la forme d’ion pertechnétate.

Une fois dans le sang, le technétium aurait une biocinétique initiale similaire à celle de l’iode, sauf en ce qui concerne la sécrétion dans le lait (moins importante pour le technétium).

Une fois absorbé, il s’accumule temporairement dans le rein ainsi que dans d’autres glandes (glandes salivaires…). La rétention du technétium se fait principalement au niveau de la thyroïde, du foie et du tractus gastro-intestinal.

D’après la CIPR (1980), 4 % du technétium absorbé est retenu dans la thyroïde avec une période biologique de 0,5 jours, 10% dans l’estomac et 3% dans le foie. Le reste de la fraction absorbée se distribue de façon homogène dans le reste du corps.

Biocinétique du technétium
[CIPR 67, 1993]

Distribution (%)

Période biologique (jours)
 

Tissus autres que thyroïde

Âge

f1

Thyroïde

Estomac

Foie

Autres

Thyroïde

Comp.* A
(75%)

Comp.* B
(20%)

Comp.* C
(5%)

Comp. transfert

3 mois

1 an

5 ans

10 ans

15 ans

Adulte

1

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

4

4

4

4

4

4

10

10

10

10

10

10

3

3

3

3

3

3

83

83

83

83

83

83

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1,6

1,6

1,6

1,6

1,6

1,6

3,7

3,7

3,7

3,7

3,7

3,7

22

22

22

22

22

22

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

* Compartiments déterminés en fonction de la vitesse d’élimination
Ratio excrétion urinaire / excrétion fécale : 1/1

L’élimination du technétium, retenu dans les organes et tissus autres que la thyroïde, est tri-exponentielle avec 3 compartiments ayant des périodes de rétention respectives de 1,6, 3,7 et 22 jours (Beasley et al, 1966).

Ceci signifie que la durée d’exposition à du technétium 99 après contamination unique n’excède pas quelques mois.

Une étude a montré que le technétium est très rapidement éliminé dans les urines dont l’activité quotidienne est de 1% et 0,06% de l’activité initiale respectivement 3 et 28 jours après l’exposition. L’élimination fécale atteint un maximum vers le 4e jour puis diminue (Beasley, 1966).

Le ratio excrétion urinaire / excrétion fécale du technétium dans le compartiment de transfert est de 1/1 (Archimbaud et al, 1992).

Pour en savoir plus sur la biocinétique et le métabolisme des radionucléides voir « biocinétique des radionucléides (1) ».

Conséquences biologiques :

Toxicité chimique

La toxicité chimique du technétium 99 est considérée comme prépondérante par rapport à sa toxicité radiologique.

La DL50 (2) à 30 jours chez la souris a été évaluée à 130 mg.kg-1. Par extrapolation, en se basant sur la surface corporelle et non sur le poids, une même dose est considérée comme étant 10 fois plus toxique chez l’homme que chez la souris. La DL50 chez l’homme est donc estimée à 13 mg.kg-1 (Coffey et al., 1984).

Des études ont montré qu’une contamination chronique alimentaire par du 99Tc (10 mg.g-1 d’aliments/jours pendant 13 semaines) pouvait être à l’origine d’une diminution du taux plasmatique des hormones thyroïdiennes ainsi que des lésions histologiques de la thyroïde chez le rat (G.B Gerber, 1989).

(2) La DL50 (dose létale 50) est la dose qui, délivrée à un groupe, entraîne 50% de mortalité.

Toxicité radiologique

Il n’a pas été observé d’effets radio-induits après exposition au technétium 99.
Il n’a pas été observé d’effet sur la santé avec le technétium 99m, de courte période radioactive (6 heures) principal isotope utilisé en médecine nucléaire (diagnostic et thérapie).
Il existe très peu de données sur les effets biologiques et/ou cliniques tardifs après une contamination chronique par du technétium

Facteurs de dose pour le public :

(DAMA = 1 mm)

Technétium 99

Facteur de dose efficace engagée (Sv.Bq-1), ingestion et inhalation de technétium 99
[CIPR 72, 1996]

Âge au moment de l’incorporation

3 mois

1 an

5 ans

10 ans

15 ans

Adulte

Ingestion

1,0.10-8

4,8.10-9

2,3.10-9

1,3.10-9

8,2.10-10

6,4.10-10

Inhalation

*F

*M

*S

4,0.10-9

1,7.10-8

4,1.10-8

2,5.10-9

1,3.10-8

3,7.10-8

1,0.10-9

8,0.10-9

2,4.10-8

5,9.10-10

5,7.10-9

1,7.10-8

3,6.10-10

5,0.10-9

1,5.10-8

2,9.10-10

4,0.10-9

1,3.10-8

* Nature des composés, fonction de leur solubilité, Fast, Moderate, Slow

Facteurs de dose équivalente à l’organe (Sv.Bq-1), ingestion et inhalation de technétium 99
Type M
[CIPR 67, 1993 et CIPR 71, 1995]

Âge au moment de l’incorporation

3 mois

1 an

5 ans

10 ans

15 ans

Adulte

Ingestion

Thyroïde

Estomac

Foie

Reins

2,5.10-8

5,1.10-8

9,1.10-10

8,6.10-10

1,1.10-8

1,5.10-8

3,2.10-10

2,8.10-10

5,9.10-9

6,6.10-9

1,6.10-10

1,4.10-10

2,6.10-9

3,8.10-9

1,0.10-10

8,2.10-11

1,6.10-9

2,8.10-9

6,6.10-11

4,8.10-11

1,0.10-9

2,2.10-9

5,2.10-11

3,9.10-11

Inhalation

Thyroïde

Estomac

Foie

Reins

3,5.10-9

6,8.10-9

1,2.10-10

1,1.10-10

2,5.10-9

3,4.10-9

7,1.10-11

6,2.10-11

1,3.10-9

1,5.10-9

3,5.10-11

3,0.10-11

5,5.10-10

8,4.10-10

2,3.10-11

1,8.10-11

3,6.10-10

6,2.10-10

1,5.10-11

1,1.10-11

2,4.10-10

5,2.10-10

1,2.10-11

9,2.10-12

Technétium 99m

Facteur de dose efficace engagée (Sv.Bq-1), ingestion et inhalation de technétium 99m
[CIPR 72, 1996]

Âge au moment de l’incorporation

3 mois

1 an

5 ans

10 ans

15 ans

Adulte

Ingestion

2,0.10-10

1,3.10-10

7,2.10-11

4,3.10-11

2,8.10-11

2,2.10-11

Inhalation

*F

*M

*S

1,2.10-10

1,3.10-10

1,3.10-10

8,7.10-11

9,9.10-11

1,0.10-10

4,1.10-11

5,1.10-11

5,2.10-11

2,4.10-11

3,4.10-11

3,5.10-11

1,5.10-11

2,4.10-11

2,5.10-11

1,2.10-11

1,9.10-11

2,0.10-11

* Nature des composés, fonction de leur solubilité, Fast, Moderate, Slow

Facteurs de dose équivalente à l’organe (Sv.Bq-1), ingestion et inhalation de technétium 99m
Type M
[CIPR 67, 1993 et CIPR 71, 1995]

Âge au moment de l’incorporation

3 mois

1 an

5 ans

10 ans

15 ans

Adulte

Ingestion

Thyroïde

Estomac

Foie

Reins

1,3.10-9

8,7.10-10

3,7.10-11

3,3.10-11

4,7.10-10

3,2.10-10

2,7.10-11

2,3.10-11

2,5.10-10

1,6.10-10

1,6.10-11

1,5.10-11

1,1.10-10

9,8.10-11

9,7.10-12

9,9.10-12

7,4.10-11

7,1.10-11

5,6.10-12

6,6.10-12

4,7.10-11

5,6.10-11

4,4.10-12

5,5.10-12

Inhalation

Thyroïde

Estomac

Foie

Reins

8,9.10-11

1,2.10-10

1,5.10-11

1,1.10-11

5,7.10-11

6,8.10-11

1,1.10-11

8,3.10-12

2,7.10-11

2,9.10-11

5,6.10-12

4,4.10-12

1,3.10-11

1,8.10-11

3,5.10-12

2,9.10-12

7,9.10-12

1,1.10-11

2,0.10-12

1,7.10-12

5,4.10-12

9,0.10-12

1,6.10-12

1,4.10-12

Pour en savoir plus voir « facteurs de dose (DPUI) ».

En bref :
 Le technétium est un élément d’origine artificielle dont tous les isotopes sont radioactifs. Les isotopes les plus fréquemment retrouvés sont le 99Tc, de période longue (2,1.105 ans) issu des retombées atmosphériques et du cycle du combustible et le 99mTc, de période courte (6 heures), isotope le plus utilisé en médecine nucléaire en tant que traceur. Le technétium est considéré comme l’analogue chimique du rhénium (Re). Chez l’homme, une fois dans le sang, le technétium aurait un devenir biologique similaire à celui de l’iode. Une fois absorbé le technétium est principalement retenu au niveau :
  • de la thyroïde (4%)
  • de l'estomac (10%)
  • du foie (3%)
Le reste de la fraction absorbée se distribue de façon homogène dans le reste du corps.
  • La toxicité chimique du 99Tc est prépondérante à sa toxicité radiologique. Par extrapolation de données obtenues chez l’animal, la DL50 chez l’homme a été estimée à 13 mg.kg-1
  • Il n’a pas été observé d’effets radio-induits après exposition au technétium 99
  • Aucun effet sur la santé n’a été mis en évidence après exposition au 99mTc, utilisé comme radiotraceur en médecine nucléaire.
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