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RISC-UV

Nom du projet : 
Impact du changement climatique sur le rayonnement ultra-violet
Période : 
mars 2008 - février 2010
Nom du coordinateur : 
Sophie GODIN-BEEKMANN

Objectifs
Le projet RISC-UV visait à déterminer s'il existait un lien entre l'augmentation observée de l'incidence des cancers cutanés et les variations du rayonnement UV causées par les modifications chimiques de l'atmosphère, et à évaluer la part relative des facteurs comportementaux et environnementaux dans l'augmentation des cancers cutanés.

Résultats majeurs
Le projet RISC-UV, réalisé en collaboration entre les physiciens de l'atmosphère de l'IPSL (LATMOS et SIRTA) et des médecins de l'unité l'EA4339 « Peau, environnement cancer » de PIFO - UVSQ s'est décliné en trois axes avec (1) l'organisation de deux colloques réunissant des physiciens de l'atmosphère, des dermatologues, des épidémiologistes et des acteurs de santé publique (InVS, AFSSAPS, CIRC, DGS ), (2) la réalisation de campagnes de mesures destinées à évaluer les différents types d'instruments mesurant l'indice UV, du dosimètre personnel à l'instrument satellitaire et (3) l'évaluation de l'exposition au rayonnement UV dans différents environnements géographiques et lors d'activités sportives ou touristiques. Parmi les principaux résultats du projet, les campagnes ont mis en évidence la dispersion des mesures de l'indice UV : certains capteurs commerciaux vendus en grande surface surestiment l'indice UV d'un facteur 2 à 3 (Correa et al. 2010) tandis que certaines mesures satellitaires sous-estiment l'indice UV et/ou ne prennent pas correctement en compte l'effet des  nuages. Le projet a également montré que le rayonnement UV reçu au sol n'est atténué significativement qu'à partir d'une couverture nuageuse supérieure à 70 %, certains types de nuages fractionnés pouvant même jouer un rôle amplificateur du rayonnement UV (Jégou et al., 2011). L'évaluation de la dose d'UV nécessaire à la synthèse de la vitamine D à partir des mesures de rayonnement UV a montré qu'en région parisienne en automne, la durée d'exposition au rayonnement UV nécessaire pour cette synthèse était supérieure à la durée d'exposition susceptible d'induire un érythème chez les phototypes clairs. En mai et juin 2009, une campagne de mesure de l'indice UV organisée avec des volontaires en différents lieux touristiques de Paris a permis d'évaluer les différences d'exposition suivant la configuration du lieu. Des écarts d'indice UV d'environ 40 % ont été relevés entre les mesures obtenues sur des parvis, dans les rues ou dans les jardins, qui se sont traduits par des différences de plus de 50 % sur la dose érythémateuse cumulée après 4 heures d'exposition et des variations de 20 à 45 mn de la durée d'exposition nécessaire à l'apparition d'un érythème chez les personnes de phototype clair. Ces écarts sont illustrés dans la Figure 1 qui représente les doses érythémateuses cumulées dans les différents environnements de Paris sondés le 27 mai 2009.  L'étude a aussi montré que même à l'ombre, dans les jardins et parvis de Paris, les conditions d'apparition d'un érythème peuvent être réunies pour ces personnes après 100 à 160 minutes d'exposition (Mahé et al., 2012).
Voir le diaporama sonorisé du projet.

Dimension interdisciplinaire
RISC-UV s'appuie sur la collaboration scientifique entre une communauté médicale concernée par les problèmes relatifs à l'exposition aux ultraviolets (médecins dermatologues et cancérologues, épidémiologistes) et des physiciens de l'atmosphère s'intéressant à l'évolution du rayonnement solaire à la surface en réponse aux changements environnementaux.

Figure clé







Évolution de la dose érythémateuse reçue dans différents sites parisiens le 27 mai 2009 en conditions ensoleillées.
Source : campagne RISC UV












Projets induits / implications

Projet GIS Climat EREBUS (Évaluation des risques et bénéfices de l'exposition aux rayonnements ultra-violets).
2011-2013 - Porteur : S. Godin Beekmann

Laboratoires impliqués
Extérieurs au GIS : 
LOA : Laboratoire d’Optique Atmosphérique
CNRM : Centre National de Recherches Météorologiques
Collaborations internationales:CIRC : Centre International de Recherche sur le Cancer. Dans le cadre du projet, il fournira les statistiques relatives à l’incidence des cancers cutanés.
Groupe Mélanome de l’EORTC (European Organisation for Research and Treatment of Cancer)


Description du projet


Contexte

L’exposition au rayonnement UV peut être bénéfique ou néfaste suivant la dose reçue. Ainsi, une exposition quotidienne courte (10 à 15 minutes) est essentielle pour favoriser la synthèse de vitamine D, une hormone nécessaire à la régulation du métabolisme du calcium. Par ailleurs, certaines maladies dermatologiques sont traitées par des expositions contrôlées aux UVA et UVB. En revanche, une surexposition au rayonnement UV peut induire de nombreux problèmes de santé d’ordre ophtalmologique (cataractes, kératites, dégénérescences maculaires) ou dermatologiques (coups de soleil, vieillissement accéléré, photocarcinogenèse cutanée, immunosuppression). La photocarcinogenèse cutanée induit deux types de cancers :
Le mélanome : causé par des expositions intermittentes aux UV, il est très difficile à soigner à un stade avancée. Son incidence double tous les 10 ans dans le monde chez les populations à peau blanche.
Les carcinomes cutanés : causés par des expositions chroniques aux UV, ces cancers sont rarement mortels mais laissent des séquelles inesthétiques après exérèse chirurgicale. Leur incidence est également en augmentation.

Les causes potentielles de l’augmentation de ces cancers sont plurielles :
Changements comportementaux induisant des expositions plus longues et/ou plus intenses (fréquence accrue des vacances en lieux ensoleillés, phénomène de mode valorisant le bronzage) ;
Allongement de l’espérance de vie ;
Modifications de l’intensité des rayonnements UV à la surface en réponse aux perturbations de paramètres environnementaux (ozone stratosphérique, nébulosité, aérosols, réflectivité) dues au changement climatique ou aux activités anthropiques.
Relativement peu d’études épidémiologiques ont été menées sur ces causes possibles.

Objectifs

Le projet RISC-UV vise à déterminer s’il existe un lien entre l’augmentation observée de l’incidence des cancers cutanés et les variations du rayonnement UV causées par les modifications chimiques de l’atmosphère, et à évaluer la part relative des facteurs comportementaux et environnementaux dans l’augmentation des cancers cutanés. Il s’appuie sur la collaboration scientifique entre une communauté médicale concernée par les problèmes relatifs à l’exposition aux ultraviolets (médecins dermatologues et cancérologues, épidémiologistes) et des physiciens de l’atmosphère s’intéressant à l’évolution du ayonnement solaire à la surface en réponse aux changements environnementaux.

Mélanome de la peau Evolution de l'incidence et de la mortalité en France (1980-2005)Mélanome de la peau Evolution de l'incidence et de la mortalité en France (1980-2005)

Méthodologie

Volet 1 : Organisation d’un colloque visant à décrire l’état de l’art de la problématique au sein de chaque communauté et à définir de nouveaux projets collaboratifs

Au cours de ce colloque, prévu en novembre 2008, des experts viendront s’exprimer sur l’état de l’art concernant :
les méthodes de mesure du rayonnement UV et leurs artéfacts éventuels ;
les modèles épidémiologiques relatifs à l’exposition aux UV ;
les études sur le comportement social relatif à l’exposition aux UV ;
la modélisation de l’évolution du rayonnement UV sous l’effet du changement climatique et des risques associés pour les cancers cutanés.
Les discussions issues de ce colloque pourraient permettre de faire émerger d’autres projets collaboratifs spécifiques au niveau national ou européen.

Volet 2 : Mesure du rayonnement ultraviolet et études associées

Campagne de mesure du rayonnement UV et des paramètres annexes

Une campagne expérimentale aura lieu du 8 septembre au 8 octobre 2008 au SIRTA. Elle permettra d’obtenir, d’analyser et de relier quantitativement les valeurs du rayonnement UV obtenues à différentes échelles spatiales (mesures satellites, au sol et individuelles) et par différents systèmes de mesure :

- Mesures satellites : Capteurs TOMS, OMI

- Mesures au sol:

Spectroradiomètre UV (instrument de référence offrant une haute résolution spectrale, prêté par le LOA)
Pyranomètre UV-E et UV-A (mesure du rayonnement UV hémisphérique permettant une estimation de la dose érythémateuse et du rayonnement UV dans la gamme des UV-A)

- Mesures individuelles : différents types de dosimètres (patch-UV, montre UV, UV-strip)

- Résultats de modèles et prévisions : index UV de Météo France


Des mesures de paramètres annexes ayant une influence sur le rayonnement UV de surface seront également réalisées : mesures de la colonne totale d’ozone, du profil vertical et de l’épaisseur optique des aérosols, de la couverture nuageuse et de l’albédo du sol.

La campagne a pour objectif d’évaluer la cohérence des mesures restituées simultanément par les instruments satellitaires, les mesures au sol et les dosimètres individuels. Dans cet objectif, les études suivantes seront réalisées :

Analyse des doses érythémateuses et du rayonnement UV-A mesurés par le pyranomètre UV-E et UV-A pour différentes situations (angle zénithal solaire, concentration d’ozone, d’aérosols, et couverture nuageuse), comparaison aux mesures issues du spectroradiomètre UV et aux mesures satellitaires (transfert d’échelle).
Analyse de mesures par dosimètres individuels, comparaison aux estimations de doses érythémateuses par pyranomètre UV et mesures satellitaires

Ozone Monitoring Instrument (OMI)Ozone Monitoring Instrument (OMI) Pyranomètre UVPyranomètre UV Dosimètre individuelDosimètre individuel

 

 

Analyse de la cohérence des séries de données concernant le rayonnement UV et les paramètres annexes sur le long terme

Etude bibliographique visant à faire le bilan des nombreuses validations de mesures satellitaires par les instruments au sol ;
Etude basée sur les mesures effectuées au LOA et à l’Observatoire de Haute Provence, visant à évaluer sur le long terme l’influence des aérosols, de la nébulosité et de la colonne totale d’ozone sur le rayonnement UV de surface restitué par les instruments au sol ou satellitaires.

Volet 3 : Analyse des paramètres médicaux, comportementaux et environnementaux intervenant dans la carcinogenèse cutanée

Si les facteurs incriminés dans le développement de cancers cutanés sont pour beaucoup identifiés, la part relative des paramètres médicaux, comportementaux et environnementaux reste méconnue. Un travail en deux étapes sera mené pour tenter de résoudre cette question :

Une analyse bibliographique réalisée selon une méthode de méta-analyse visera à identifier et à préciser les parts relatives des paramètres humains (caractéristiques médicales, démographiques et comportementales) sur le risque de cancers cutanés. Plusieurs populations seront ciblées : la population générale et des populations à risque accru de cancers cutanés tels que les transplantés d’organe et les patients infectés par le VIH.
Dans un second temps l’exposition UV et les variations de température mesurées entre régions et dans le temps seront intégrées aux facteurs de risque humains identifiés grâce à l’analyse bibliographique. Ce travail sera réalisé sur des cohortes de patients rétrospectives (Mélan-cohorte, cohortes de transplantés avec/sans carcinome…).
On pourra alors estimer, plus ou moins précisément, la part relative des paramètres humains, comportementaux et environnementaux dans la carcinogenèse cutanée. Cette information devrait permettre de proposer des modèles épidémiologiques pronostiques de l’évolution des cancers cutanés en fonction des modifications à venir des différents paramètres.

Documents complémentaires et liens : 


Outils pour la recherche (réseaux, infrastructures, services...)


COST 726 de la Commission Européenne : « Long term changes and climatology of UV radiation over Europe » : collaboration européenne destinée à mettre au point une climatologie européenne du rayonnement UV.

NDACC (Network for the detection of atmospheric composition change) : ce réseau international est composé de plus de 70 stations de télédétection pour l’observation et la compréhension de l’état physique et chimique de la stratosphère et de la troposphère supérieure, et pour l’évaluation de l’impact des modifications de la stratosphère sur la troposphère et le climat global.

SoDa (Services pour professionnels en énergie solaire et rayonnement) : le Service SoDa a pour objet de répondre aux besoins en information sur le rayonnement et l'énergie solaires pour différents usages : étude de systèmes solaires énergétiques, efficacité énergétique dans les bâtiments, environnement, climatologie, changement global, santé humaine, qualité de l'air, océan, eau (réservoir, eutrophisation), production primaire, végétation, agriculture, sylviculture, horticulture, vieillissement des matériaux ... Il offre un point d'accès unique à un ensemble d'informations ayant trait au rayonnement solaire et à ses usages.

Projets

Projet intégré européen SCOUT-O3 (Stratospheric-Climate Links with Emphasis on the Upper Troposphere and Lower Stratosphere) visant à fournir des prédictions sur l’évolution du système couple chimie/climat, plus particulièrement sur les modifications de l’ozone dans la basse stratosphère et leurs impacts sur le climat et le rayonnement UV. Une des huit activités scientifiques du projet vise à décrire les impacts de l’ozone, des aérosols et des nuages sur le rayonnement UV de surface.

Rapports/publications

Rayonnements ultraviolets - État des connaissances sur l'exposition et les risques sanitaires (Rapport AFSSE, juin 2005)

Ozone layer - climate change interactions. Influence on UV levels and UV related effects
Global Change NOP-NRP report 410200112

Sites web

Soleil, Terre et UV (www.soleil.info : site web de l'association française "Sécurité Solaire")

Glossaire : 


Capteur TOMS
: le capteur Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) fourni des mesures qui permettent aux scientifiques d’estimer précisément la quantité d’UV-B (290 à 320 nm) atteignant la surface terrestre. Situé sur une orbite polaire qui passe sur l’équateur tous les jours à midi heure locale, il permet la mesure de la quantité totale d’ozone présente dans une colonne de l’atmosphère tout comme la couverture nuageuse sur l’ensemble de la planète. L’ozone et les nuages absorbent la majeure partie des ultraviolets traversant l’atmosphère. Le capteur TOMS mesure également la quantité de rayonnement solaire réfléchie par la partie supérieure de l’atmosphère. C’est la réunion de ces trois mesures qui permet aux scientifiques d’estimer précisément la quantité de rayonnement UV atteignant la surface terrestre.

Colonne totale d’ozone : quantité d'ozone présente dans une colonne qui s’étend de l’instrument de mesure jusqu’au sommet de l'atmosphère.

Dose érythémateuse : rayonnement UV reçu au sol pondéré par le spectre d’action de l’érythème. Le spectre d’action varie en fonction de la longueur d’onde, il quantifie la sensibilité de la peau relative à l’apparition de coup de soleil (érythème).

Méta-analyse : méthode consistant à rassembler les résultats de plusieurs études conduites séparément sur un problème donné.

Contact projet : 
Coordination
Sophie GODIN-BEEKMANN
Directrice de recherche CNRS au Service d'Aéronomie, Institut Pierre Simon Laplace
Sophie.Godin @ aero.jussieu.fr
Mesures de télédétection de l'atmosphère
Martial HAEFFELIN
Ingénieur de recherche CNRS, directeur scientifique et technique du SIRTA
Martial_haeffelin @ lmd.polytechnique.fr
Cancers cutanés
Philippe SAIAG
Dermatologue, professeur à l’UFR de Médecine de l’UVSQ

Philippe.Saiag @ apr.aphp.fr