Rayons X : Une erreur scientifique qui sauve encore des vies

Vous tombez ! Crac : une douleur parcourt votre bras. Question importante : est-ce une fracture ? Aujourd’hui, une radiographie vous donne la réponse en quelques secondes… Mais… Qu’auriez-vous fait il y a 150 ans ?

Votre médecin vous aurait tripoté le bras en se demandant ce qu’il pourrait bien se passer à l’intérieur de ce membre meurtris. S’il passait à côté du diagnostic, votre fracture pourrait s’aggraver et… Qui sait ? Une infection invisible vous emporterait bientôt. Ou alors il voudrait vérifier l’état de vos os ! Je ne vous l’aurais pas souhaité non plus, car il vous aurait ouvert, à l’aveugle, et sans doute pour rien !

Ce médecin que nous imaginons, savez-vous à quoi il rêve ? De voir à travers votre peau ! Mais, ce n’est qu’une utopie…

Et puis, un jour, un physicien allemand fit de ce rêve une réalité, révolutionnant, non seulement la médecine, mais bien plus encore…

Hélas, combien sont les rêves technologiques qui ont été payés du prix du sang ? Car oui, la découverte extraordinaire des rayons X à coûté la vie à la plus grande physicienne de l’histoire du monde : Marie Curie. Première femme à avoir reçu un prix Nobel, seule femme à en avoir reçu deux, et seule et unique personne Nobelisée dans deux disciplines distinctes.

Aujourd’hui, je vous raconte la formidable histoire de la découverte des rayons X, révolution scientifique, médicale et industrielle, malgré la perte inestimable qu’elle nous a infligée.

CH. 1 : la découverte des rayons x

Tout commence en 1895, dans un laboratoire en Allemagne. Wilhelm Conrad Röntgen, un physicien spécialisé dans l’étude de l’électromagnétisme, travaille sur les faisceaux d’électrons invisibles voyageant dans des tubes sous vide. Il observe ce phénomène mal compris nommer « rayons cathodiques ». Oui oui, cela à un rapport avec vos vieux écrans de télévision. Mais c’est une autre histoire !

Röntgen mène ses expériences en utilisant un tube de Crookes. Il s’agit d’un dispositif en verre sous vide dans lequel on applique une tension électrique. Pour éviter que la lumière visible ne vienne parasiter ses résultats, il recouvre son tube d’un carton noir opaque.

Et là, quelque chose d’incroyable se produit.

Imaginez une boîte complètement fermée et parfaitement hermétique qui laisse pourtant une lumière s’échappée d’elle. Impossible ! Moi je me dirais que j’ai simplement mal fermé la boîte. Mais non, Wilhelm avait parfaitement calfeutré son tube, et pourtant, il en émanait une lumière. Voilà ce qu’il s’est passé dans ce laboratoire d’Allemagne ce jour de l’année 1895 : un phénomène absolument nouveau et inexplicable.

Bien sûr, Röntgen n’en reste pas là. Le scientifique réfléchit… Si cette étrange lumière passe à travers la protection opaque du tube… passerait-elle à travers… Un livre ? Elle passe ! Une fine plaque de métal ? Le rayon passe encore ! Si cette lumière traverse la matière… pourraient-elle aussi traverser le corps humain ?

Le cœur battant, il tend lentement sa main devant l’écran fluorescent… Et là… Devant ses yeux incrédules : il voit sur le mur opposé à la source lumineuse, comme en ombre chinoise, son propre squelette ! Son sang se glace devant le spectacle macabre de son propre intérieur ! Mais bien vite, son sang se réchauffe, car il a maintenant le pouvoir de révéler ce qu’il y a d’invisible. 

Pour vérifier qu’il ne vit pas un rêve éveillé, il décide de tester sa découverte sur… Anna Bertha ! Sa femme ! De nouveau, il lui demanda sa main, qu’il plaça devant son dispositif. Il put alors admirer les os fins de sa tendre épouse, ainsi que l’alliance en or qui scellait leur union !

Qu’est-ce que cela fait à une femme du XIXème siècle de regarder son squelette d’après vous ? « J’ai vu ma propre mort », ce sont ces mots, en tout cas tels qu’ils sont rapportés par les légendes urbaines. Mettez-vous à sa place, qu’auriez-vous dit ? Les commentaires sont là !

Quoi qu’il en soit, Röntgen à très bien compris que sa découverte est monumentale, et primauté oblige, c’est lui qui baptise le phénomène : rayon X. X car, en mathématiques, cette lettre symbolise l’inconnu.

La communauté scientifique tout entière s’est immédiatement passionnée pour ces rayons dont le mystère devait être percé. Et rendez-vous compte, les première radiographies médicales apparaissent dès 1896 !

Même, quelques ingénieurs s’attèlent déjà à créer des lunettes à rayons X ! Oui oui, des lunettes, mais je vous en reparle tout à l’heure.

En 1901, Wilhelm Röntgen reçoit le tout premier Prix Nobel de Physique. La fortune de ce génie était faite ! Il ne lui restait plus qu’à déposer le brevet. Mais son génie n’a d’égal que son altruisme car il eut un geste resté exceptionnel : il a refusé de breveter sa découverte, estimant que cette avancée devait profiter à l’humanité entière.

Un choix qui changera la médecine et la science à jamais. Mais… dans l’euphorie, les effets secondaires d’une exposition au rayons X passèrent inaperçus…

CH. 2 Les applications des rayons X

Maintenant que la production de rayons X est à la portée de tous, on se demande que faire de cette lumière qui passe si facilement à travers les matières molles ?

Revenons à notre médecin imaginaire, il rêvait de voir à travers nos chaires. Maintenant, il le peut ! Cela va changer toute sa pratique médicale, notamment traumatique.

La médecine est une discipline empirique qui oscille entre la science et l’art. Pour poser un diagnostic sur une pathologie qui atteint un être vivant, il faut émettre des hypothèses sur son état. Les médecins utilisent différents tests et examens pour vérifier ou éliminer des hypothèses et affiner leur diagnostic. Mais puisque la médecine est à destination d’un humain qui souffre, on ne peut pas lui infliger tout et n’importe quoi, simplement pour vérifier une idée ! C’est pourquoi, l’on se contente souvent d’observations extérieur. Mais certaines situations nécessitent une connaissance sur l’état interne du corps : c’est le cas avec notre fracture de tout à l’heure. Pour savoir, pas le choix, le médecin est obligé de pratiquer une chirurgie exploratoire, souvent douloureuse et inutile.

Vous comprenez que la communauté médicale se soit emparée avec beaucoup de joie et d’espoir de la découverte de Röntgen ! Si un scientifique à cru voir sa mort en observant son squelette, les médecins quant à eux, y ont vu la vie !

Effectivement, grâce aux rayons X, on peut observer les fractures sans attendre le gonflement caractéristique ou sans espérer une déformation visible. Les mauvaises consolidations sont vaincues. Avec les rayons X, on peut détecter les infections internes sans incisions exploratoires. Adieu les amputations, qui constituaient des remèdes pour le moins drastiques. Encore, avec ces mêmes rayons on peut repérer un corps étranger sans subir des interventions invasives aveugle et infructueuses. Imaginez, un enfant qui ingère une pièce de monnaie ou une aiguille. Cela peut être très dangereux !

La radiographie permet de localiser précisément l’objet. Cela permet d’une part d’éviter des opérations exploratoires inutiles, et d’autre part de prescrire directement la solution la plus adapté.

Ajoutons que les rayons X permettent également l’observation des organes internes, bien que cela soit plus délicat qu’avec les os. Mais, on peut tout de même jeter un œil sur les poumons et détecter des pneumonies ou des tuberculoses plus précocement. On peut tout autant demander aux intestins de livrer leurs secrets, surtout quand ils ne livrent plus leurs déchets ! Je veux bien sûr parler de l’identification des occlusions intestinales. 

Et puis, bien sûr, et ironiquement aussi, les tumeurs qui apparaissent sous forme de zones d’opacité inhabituelles… Nous allons malheureusement devoir y revenir...

Vous l’aurez compris, la découverte des rayons X signe l’essor de la radiographie. Celle-ci ne sera jamais autant de progrès fulgurants que lors de la grande guerre 14-18 qui fit des millions de blessés. 

Or, les blessures de guerres sont particulières : balles, éclats d’obus et autres fragments de métaux pouvant se loger au plus profonds du corps du combattant. Par ailleurs, la médecine de guerre, c’est-à-dire la médecine pratiquée en situation de guerre, est pratiqué dans l’urgence absolue, avec peu de moyens, et trop de monde à soigner.

Les médecins doivent prendre des décisions, et on pour cela plus que besoin d’une information prompt et décisive. Où est la balle ? Peut-on opérer ? Où est l’éclat d’obus ? Doit-on amputer ?

C’est terrible mais… avant les rayons X, ces choix sont souvent le fruit du hasard. Combien de jambes ont été découpées par ignorance ? Ou pour ne pas maintenir un médecin dans une opération longue et difficile ? Trop.

Ici, Marie Curie a une nouvelle fois brillée, puisqu’elle a conçu les « petites curies », des unités de radiographie mobiles. Impossible d’amener un soldat dans un hôpital ? 

Qu’à cela ne tienne ! Amenons l’hôpital au soldat. Des dizaines de milliers de vie sauvées, et pourtant Marie Curie n’en tirera ni gloire ni salaire. Il faudra attendre longtemps pour que l’armée et le monde médical reconnaissent son rôle capital dans la médecine de guerre.

Vous ne le saviez pas ? C’est peut-être que son action n’est pas connue à la hauteur de son mérite ? Dites-moi ce que vous en pensez en commentaire.

Bon, les rayons X sont formidables, d’accord. Mais ils ne sont pas sans risques. Et comme un poison qui à faible dose sert de remède, en abuser peut-être mortel.

CH. 3 : Les dangers des rayons X

Les scientifiques ne sont pas toujours très précautionneux. Les premiers radiologues, ignorant des dangers, effectuaient leurs examens à mains nues et sans aucune protection. Il n’hésitait pas à s’exposer sous les rayons, pour ajuster la machine par exemple, alors même qu’ils pouvaient pratiquer des centaines de radio par semaine !

Plus la technologie se développe et plus son usage se répand. Plus il se répand, plus on compte d’utilisateurs, jusqu’à ce que les usagers réguliers commencent à présenter des brulures cutanées, des rougeurs, des cloques et puis des plaies ouvertes. 

Cela n’a rien d’anodin, les lésions chroniques pouvaient donner lieu à des amputation de doigts voir du membre entier !

Et pourtant, à partir des années 1920, la technologie commence à être employée dans un cadre commercial.

Les plus fort étaient sans doute les marchands de chaussures qui proposaient à leurs clients de passer leurs pieds chaussés sous un scanner à rayon X pour vérifier de leurs propres yeux l’exact ajustement du soulier ! Un gadget commercial bien dangereux…

On s’amuse, on rigole et puis… Les premières études d’impacts révèlent les dommages biologiques que causent les radiations.

À partir des années 1930, les cancers liés aux expositions répétées aux rayons sont largement documentés. De nombreux radiologues ont développées des cancers de la peau sur les mains et les bras. Certains souffrent de leucémies causées par des mutations génétiques. Et puis, les premiers travailleurs du nucléaire sont aussi touchés par des brulures internes et des cancers agressifs.

La cause est commune : une exposition à de fortes doses de radiations.

Marie Curie reste la plus regrettés des victimes de la radiation, elle qui l’a connue mieux que personne. Henri becquerel, un autre grand physicien français, croyait qu’il existait un lien entre les rayons X de Röntgen et la phosphorescence de l’uranium. C’est sur cette thématique que Marie Curie consacra sa thèse de doctorat à partir de 1897. 

Elle devient l’une des plus éminente spécialiste de la radiation et du radium. C’est notamment elle qui nomma l’élément chimique polonium, en hommage à sa Pologne natale.

Mais son objet d’étude est fatal. Surtout, elle s’est énormément exposée aux rayons X en pratiquant des radiographies. Car oui, n’oublions pas ses exploits lors de la grande guerre : c’est elle-même qui pratiquait les radiographies aux soldats ! Sa santé commença à se dégradée vers les années 20. Son esprit brillant lui fit soupçonner les effets du radium. Mais il était trop tard. Elle finit par mourir en 1934 d’une anémie aplasique déclenché par suite d’une leucémie radio-induite.

La vie de cette brillante scientifique pouvait-elle être épargnée ? Oui ! Car un cas, resté célèbre, aurait pu très tôt alerter la communauté scientifique : le cas de Clarence Dally. Monsieur Dally était l’un des assistant de Thomas Edison, et il travaillait sur les premiers prototypes de lampes à rayons X, dès 1896. Il est constamment exposé aux radiations des rayons X et ne se protège jamais. Après quelques années, des lésions graves apparaissent sur ses mains.

Il faut l’amputer. Mais… Le cancer progresse encore, alors, il faut amputer plus bas, et puis plus bas encore, mais le cancer avance, et avance. Il finit par mourir en 1904, 30 ans avant Marie Curie. C’est la première victime connue des rayonnements ionisants.

Pas de quoi alerter les scientifiques ? Bien sûr que si, et Thomas Edison lui-même abandonne ses recherches en déclarant : « Ne parlez plus jamais des rayons X devant moi » ! Pourtant, ce n’est qu’à partir des années 40 que les dangerosités des rayons X est parfaitement connues et que des normes de sécurité strictes sont imposées pour protéger travailleurs et patients.

Cela commence par des tabliers en plomb qui bloquent les rayons X. Et puis on diminue les doses de rayons X projetés. On diminue, drastiquement. Dites-vous qu’en 1950, un simple examen dentaire, comparé au même examen aujourd’hui, vous exposait à 600 fois plus de radiation !

Rapidement, les professionnels sont soumis à des quotas annuels d’exposition. Ils portent des dosimètres pour mesurer la radiation accumulée et vérifier qu’ils ne dépassent pas leurs quotas. Des mesures somment toutes de bon sens, que les morts nous on appris à respecter scrupuleusement.

CH. 4 Suite et fin

Bon, les rayons X sont dangereux. En même temps, nous avons vu que, bien sûr, ils servent à sauver des vies. Mais ils ne servent pas qu’à la médecine : voir à travers la matière n’est pas qu’un rêve de médecin ! Pour terminer sur une note plus réjouissante, parlons des applications industrielles des rayons X et puis, du futur ! Rappelez-vous, on a parlé de lunettes à rayons X tout à l’heure !

Le corps humain est une machinerie pleine de rouages invisibles. Mais c’est le cas de nombreuses constructions de l’Homme. C’est pourquoi on utilise les rayons X dans la métallurgie pour vérifier si des soudures inaccessibles sont parfaitement réalisées, pour détecter les fissures invisibles sur les ponts ou encore les pipelines. 

Et même en aéronautique : les rayons X permettent de s’assurer de la qualité des turbines d’avion ou des fusées spatiales. Enfin, le comble : la radiation qui rencontre la radiation : on ausculte les réacteurs nucléaires aux rayons X pour en vérifier la parfaite intégrité.

Avec ce genre d’industrie, on comprend bien que la moindre microfissure dans une minuscule soudure peut déclencher l’explosion d’une conduite de gaz, l’effondrement d’une infrastructure, voir un accident nucléaire ! 

Il existe d’autres menaces invisibles que les rayons X révèlent. Avez-vous déjà pris l’avion ? Depuis les années 70, les scanners à rayons X font parties des éléments essentiels des contrôles de sécurité dans les aéroports et les douanes.

Les armes, couteaux armes à feu et explosifs, les drogues cachées dans des compartiments secrets, les produits dangereux comme les produits chimiques inflammables, tout cela est aisément détecté. 

Certains systèmes de sécurité plus avancés utilisent même des scanners 3D a rayons X, capables de générer une image ultra-détaillée du contenu d’un bagage. Grâce à cette technologie, des milliers d’attentats et de trafics illicites ont été déjoués. Merci Wilhem Röntgen !

Décidément, le monde de l’invisible paraît bien menaçant, entre les cancers et les armes escamotés. Mais les rayons X servent aussi à des activités plus douces. L’histoire de l’art et l’archéologie les utilisent fréquemment pour révéler les secrets d’une œuvre.

Avec des dosages fins, il est possible de détecter les différentes couches de peintures sur un tableau, d’identifier les falsifications, les restaurations, de trouver des signatures cachées, ou de révéler les esquisses d’origine sur lesquels l’artiste aura peint son œuvre finie. 

C’est grâce aux rayons X que nous sut que Johannes Vermeer avait employé une camera obscura pour peindre la célébrissime Jeune fille à la perle ! Vous ne savez pas ce qu’est une camera obscura ? J’en ai déjà fait la biographie, le lien vers la vidéo est en description.

Et puis, il en va de même en archéologie : on peut observer des momies sans les endommager (et elles ne craignent plus le cancer elle !), il est possible d’étudier le contenu d’objets scellés sans briser le sceau, comme des vases ou des coffres. Ou l’on peut étudier l’envers d’une sculpture, et trouver, derrière elle, des inscriptions cachées usées par le temps. 

Vous l’aurez compris, voir à travers la matière est un pouvoir fantastique. Et ce n’est pas terminé. La technologie progresse encore. Les scanners modernes, basés sur la tomographie par rayons X (CT-scan) capturent des centaines de coupes du corps, permettant d’offrir une version détaillée, et en 3D, des organes et tissus. L’amélioration de la détection d’anomalie ne cesse pas de s’améliorer.

Qui plus est, aujourd’hui, on peut donner les radiographies à lire à des intelligences artificielles : ce sont toujours les mêmes rayons qui produisent l’image, mais en changeant son interprète humain par un algorithme surentraîné, on fait des miracles.

Vous aussi vous voulez l’œil de lynx ? Je dérive, mais l’expression œil de lynx ne vient pas de l’animal, mais de l’argonaute Lyncée, un héros de la mythologie grec, qui avait le pouvoir de voir à travers la matière. Et oui, la vision aux rayons X de superman vient du mythe de la Toison d’or. Mais alors, cet œil de lynx, vous le voulez ? Eh bien pour quelques billets vous pouvez vous procurer des lunettes à rayons X pour voir à travers les murs, et même les vêtements ! 

Encore une publicité mensongère et un usage absolument dangereux des rayons ionisants ? Bien sûr ! Si vous avez regardé cette vidéo, vous savez que de telles lunettes seraient absolument nocives ! Heureusement qu’elles n’existent pas, même si, c’est totalement vrai, certains ont essayé de les créer !

Les rayons X nous permettent de voir à travers le monde. Et vous, vous voulez voir à travers le monde des objets ? Alors abonnez-vous et activez la cloche pour ne rien rater ! Et dites-moi en commentaire : quelle invention aimeriez-vous que j’explore dans une prochaine vidéo ?

À très vite sur Biographie des Objets !