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Effets sur la santé des champs électromagnétiques basse fréquence Jean-louis Lilien (Ulg)

Effets sur la santé des champs électromagnétiques basse fréquence Jean-louis Lilien (Ulg) (with informations obtained from L. Verschaeve(VITO), M. De Ridder (RUG), G. Decat(Vito)). unités. Volt : voltage unity (V) Ampere : current intensity unity (A) Tesla, Gauss : magnetic flux density

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Effets sur la santé des champs électromagnétiques basse fréquence Jean-louis Lilien (Ulg)

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  1. Effets sur la santédes champs électromagnétiques basse fréquence • Jean-louis Lilien (Ulg) • (with informations obtained from L. Verschaeve(VITO), M. De Ridder (RUG), G. Decat(Vito))

  2. unités • Volt : voltage unity (V) • Ampere : current intensity unity (A) • Tesla, Gauss : magnetic flux density (1mT=10 mG) • Rms (root mean square) : used in alternative values. For sinusoïdal shape, rms value equal peak value divided by 1.41

  3. . m for micro (x 1/1.000.000), ex : mT • m for milli (x 1/1000) , ex : mV, mA • k for kilo (x 1000), ex : kV • M for Mega (x 1.000.000), ex : MHz • G for Giga (x 1.000.000.000), ex : GHz

  4. Electromagnetic fields • What is a field ? • Electric field E (Volt/mètre) • Magnetic field strength H (Ampère/mètre) • Magnetic field flux density B (Teslas) • B shortly named « magnetic field » and expressed in microteslas (mT)

  5. Notion de champs E et B

  6. Champs électromagnétiques NON ionisants

  7. Extremely low frequency fields (ELF) =NON ionising radiation • Non ionising = energy level such that it is impossible to ionize molecules (in particular living material). • Typical non-ionizing radiation : • Power electricity • Radio waves, infra-red, visible

  8. Natural fields • Light : with a splendid sensor of electromagnetic field : the eyes, • Earth magnetic field (30 à 60 mT, direct), lightning (10 mT à 1 km, fast transient) • Earth electric field 100 V/m (10 kV/m during thunderstorm, direct)

  9. Natural fields • Human being : endogenous fields (electro-cardiogram, encephalogram) • gamma wave(30 à 100 Hz) • Waves: alpha, beta, theta, delta (3 à 45 Hz) • Endogenous electric field : 0.1 V/m No way to disturb human being below 1 mV/m (1% of endogenous field)

  10. Artificial fields • deliberate : radio emission, TV, GSM (MHz, GHz) • Non-deliberate : overhead power lines(50 Hz) , railways catenaries, household apparatuses,… • Example : magnetic field of 10 mT under a 400 kV and electric field of 5 kV/m at ground level, (50 Hz) • For these two last cases : unknown human sensors, if any.

  11. Un exemple de mesure en continu • - trajet en tramway : 13.4 µT • - machine à café : 0.06 µT • - portique anti-vol dans un centre commercial : 18.6 µT • - moyenne au domicile : 0.01 à 0.1 µT + bruit de fond

  12. Extreme low frequency (ELF) fields CEM de très faibles fréquences(<300 kHz) • Wertheimer & Leeper (1979)  risque de leucémie chez l’enfant • Énormément de recherches dans tout les domaines (in vitro, in vivo, épidémiologie, etc.) • ELF champs électriques, ELF champs magnétiques et champs statiques

  13. ELF: CEM de très faibles fréquences Très faibles énergies Pas d’effets thermiques Champ magnétique induit des courants électriques dans le corps  dosimetrie: (µ)T plutôt que V/m

  14. Typical E-field under power lines(400 kV)

  15. Typical magnetic flux density under HV power lines (400 kV, 2000 A)

  16. B field in Belgium near lines

  17. Allure du champ d’induction magnétique B en microteslas (cas Tihange-Avernas, 150 kV, 1300 A, deux ternes, SOUTERRAIN)

  18. exemples d'exposition aux ELF champ électrique (tension > 150 kV) • sous le conducteur 1000 - 6000 V/m • à 30 m de l'axe 100 - 2000 V/m • à 100 m de l'axe 10 - 200 V/m champ magnétique Tension 0 m 30 m 100m 400 kV 30 µT 12 µT 1 µT 225 kV 20 µT 3 µT 0,3 µT 90 kV 10 µT 1 µT 0,1 µT télévision à 1 m 0,1 µT perceuse à 30 cm 3 µT microordinateur 0,5 µT couverture élec. 3,5 µT

  19. Allure du champ d’induction magnétique B en microteslas (résidentiel)

  20. ELF (< 300 kHz) • Peut-on s’attendre à des effets biologiques? (< 300V/m et <50µT)

  21. Effets biologiques (et nuisibles) donc pas impossibles, Cependant les mécanismes proposés sont peu plausibles à faibles “doses” HYPOTHESES: Most cited are: the induction of electrical currents within tissues free radical reactions the effect of transients The creation of a resonance condition on the cell’s surface The presence of small magnetic particles (magnetite) in animal (including) human tissues resulting in direct magnetic field effects

  22. ELF: effets biologiques? • Oui, en situations extrêmes: stimulation directe du tissu nerveux ou musculaire qui est possible à partir d’un certain seuil. • Une exposition faible (normale) peut influencer les tissues biologiques dans certains cas précis (conditions expérimentales). Généralement il n’y a pas d’effets nuisible reconnus.

  23. Effets in vitro? • Surtout champs magnétiques et expositions élevées. -Résultats non concluants -Peut être le type cellulaire et le mode d’exposition peuvent-ils être importants?

  24. Études in vivo? • Études à court et long terme • Initiation, promotion, cancer  Les études ne semblent pas démontrer que les ELFs sont cancérigènes (ni initiateur, ni promoteur)

  25. Études in vivo? Reproduction et développement, immunologie, hématologie, neuroendocrinologie, génétique et autres effets La conclusion générale est que les CEM (ELF) n’ont pas d’effets biologiques décelables dans ces domaines

  26. Etudes chez l’homme? • Etudes en laboratoire sur volontaires mélatonine Rythme cardiaque Electrophysiologie et études du sommeil Effets sur le système immunitaire et les hormones & hypersensibilité Résultats négatifs, controversés, non concluants

  27. taux de mélatonine nocturne chez l'hommeexposition à un champ de 50 Hz ; 10 µT mélatonine (pg/ml) 70 champ 60 témoin 50 40 30 20 10 0 heure 12 14 16 18 20 22 02 06 08 10 00 04 d'après Selmaoui 1996

  28. Etudes chez l’homme? • Etudes épidémiologiques

  29. Beperkingen van epi-studies: hoogspanningslijnen en kanker Etudes épidémiologiques: -résultats controversés - résultats positifs controversés -nombre d’individus limité – (statistiques!) -mesures des champs? Quand? Où? Pendant combien de temps? -controverse entre valeurs mesurées et le ‘wire –code’ -influence d’autres facteurs -mécanisme d’action inconnu

  30. cancérogenèse agents génotoxiques erreurs de replication de l'ADN c. pré-cancéreuses c. normales agents génotoxiques erreurs de replication de l'ADN agents épigénétiques temps... agents épigénétiques c. cancéreuse cancer

  31. Two models for ALL Step 1 Initiation • Prenatally, during fetal development a chromosome translocation resulting in a fusion gene TEL + AML 1 • A clinically silent and covert preleukaemic clone Step 2 Promotion • In 1 in 100 : a conversion of the preleukaemic clone to a full blown leukemia • 2 months – 14 years: an additional postnatal event

  32. Causes of ALL • As ALL is not a single biological entity or disease (wide variety of subtypes: precursors B-cell and T-cell) it seems highly improbable that its aetiology will be attributable to a single causal mechanism. • The major causes of childhood cancer are unknown. 5 – 15 % : familial and genetic factors 5 – 10 % : known exogenous factors • A risk factor is a specific agent statistically associated with a disease. The weight of evidence can be: • established • suggestive • limited

  33. Suggestive risk factors associated with ALL: • Maternal fetal loss • Mother older than 35 years at pregnancy, father older then 40 years • Birth weight > 4000 gram (RR = 1.26) (high rate of cell proliferation) • First born Limited evidence: • Paternal cigarette smoking before conception and maternal marijuana use before and during pregnancy • Paternal occupational exposure to hydrocarbons, pesticides • Motor vehicle exhaust gases, pesticides • Postnatal chloramphenicol use • Decreased risk with breastfeeding (RR = 0.76) • 50 Hz magnetic fields > 0,4 µT (RR = 2)

  34. Kroll et al 2006ALL and influenza epidemics (UK)

  35. ODDS ratio • L' odds ratio (OR) ou " rapport des cotes " est une autre mesure de la force de l'association entre une exposition et la survenue d'un événement. • Soit Pt la probabilité d'avoir l'événement dans le groupe traité et Pc la probabilité d'avoir l'événement dans le groupe non exposé.   L'odds ratio vaut: OR= [Pt x (1-Pc)]÷ [Pc x (1-Pt)].  • L'odds-ratio est une approximation acceptable du risque relatif lorsque la probabilité de survenue de l'événement est faible (Pt<10%). (le cas des ELF)

  36. méta-analyse leucémies de l ’enfantAhlbom 2000 Br J Cancer – ODDS ratio < 0,2 mT 0,2 - < 0,4 mT ≥ 0,4 mT Mesures 1,05 1,14 1,83 5 études [0,86 - 1,28] [0,85 - 1,53] [1,08 - 3,11] Calcul 1,58 0,79 2,13 4 études [0,77 - 3,25] [0,27 - 2,28] [0,93 - 4,88] Total 1,08 1,10 2,00 9 études [0,89 - 1,31] [0,83 - 1,47] [1,28 - 3,14]

  37. Exposed children in Belgium (Decat) > 0.2 µT : 5.7 % > 0.3 µT : 2.7 % RR = 1.7 Greenland > 0.4 µT : 1.3 % RR = 2.0 Ahlbom If epidemiologic observation would be correct, that would mean an increase of about 1.5 case of ALL leukaemia in Belgium per year. Typical incidence being about 4 to 5 case/100.000 or 500 cases per year  two of them being potentially induced by ELF

  38. Modelling EMF in living environment

  39. Measurements of EMF in dynamic environment

  40. Leucémie chez l’enfant > 0.4 µT IARC Pas d’autres effets cancer chez l’adulte autres effets chez l’adulte autres effets chez l’enfant pas d’effets des champs statiques (sauf très hautes intensités) exposition > 0,4 µT - en Angleterre 0,4 % population - dans 20 % des cas en raison de lignes HT

  41. Group 1: The agent (mixture) is carcinogenic to humans. The exposure circumstance entails exposures that are carcinogenic to humans. Group 2 (two classifications): Group 2A: The agent (mixture) is probably carcinogenic to humans. The exposure circumstance entails exposures that are probably carcinogenic to humans. Group 2B: The agent (mixture) is possibly carcinogenic to humans. The exposure circumstance entails exposures that are possibly carcinogenic to humans. Group 3: The agent (mixture, or exposure circumstance) is unclassifiable as to carcinogenicity in humans. Group 4: The agent (mixture, exposure circumstance) is probably not carcinogenic to humans.

  42. IARC classification Carcinogenic to humans (75) (usually based on strong evidence of carcinogenicity in humans) Probable carcinogenic to humans (59) (usually based on strong evidence of carcinogenicity in animals) Possible carcinogenic to humans (225) (usually based on evidence in humans which is considered credible but for which other explanations could not be ruled out) Examples of agents Asbestos Alcoholic beverages Benzene Mustard gas Solar radiation Tobacco X-rays, gamma rays, … Creosotes Diesel engine exhaust Formaldehyde PCB Coffee ELF magnetic fields Gazoline exhaust Glass wool Pickled vegetables styrene Agents classified by IARC (834)

  43. Childhood leukemia in Flanders 1997 - 2001 38 cases/ year (mean over 5 years) 75 % : ALL (Europe : 75 – 80 %) Age-standardised incidence rate: 29,8/1.000.000 children < 15 years (Europe: 27,9 – 46,5) Cumulative risk to develop leukemia before the age of 15 is about 0.05 % (1/2.000) 5 year-survival: 84,8 % boys 88,1 % girls

  44. Incidence • High rates in North-West Europe, North America and Oceania • Lower rates in Asia and Africa • Sharp incidence peak of ALL during childhood has only been observed in the UK and USA since the 1930’s • The age peak is absent in many developing or underdeveloped countries, suggesting a leukemogenic contribution from factors associated with industrialisation • Yearly increase of incidence (0.7 – 1.4 %); now plateau of incidence curve is reached

  45. Health policy must be science based • A single study can form the basis of an hypothesis, but does not provide the basis for hazard identification. • Confirmation of the results of any study are needed through replication and/or supportive studies. • The resulting body of evidence forms the basis for science-based judgments by defining exposure levels for • adverse health effects and • no observable adverse effects.

  46. CONCLUSIONS • Manque de résultats clairs et sans équivoques • Généralement les données sont insuffisantes pour conclure que les CEM-ELF sont nuisibles. Des effets biologiques ont néanmoins été observés. • Il existe un lien entre une exposition aux CEM-ELF et la leucémie chez l’enfant (>0.3-0.4µT) • Les études épidémiologiques ne peuvent s’expliquer par les résultats d’expériences en laboratoire. • Etudes de répétition nécessaires.

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