Rayonnement optique
De l’énergie rayonnante à laquelle nous sommes quotidiennement exposés, nous n’en percevons qu’une petite partie, entre autres sous forme de lumière ou de chaleur. La plus grande partie de ces énergies électromagnétiques demeure cependant inaperçue; les rayons ultraviolets en font entre autres partie.
Ces énergies peuvent être expliquées à l’aide d’un modèle de longueurs d’ondes: les rayons se différencient par leur fréquence; c’est ainsi que les ondes radio par exemple sont très longues, tandis que les rayons optiques appartiennent à la plage des ondes courtes. La plage de fréquence du rayonnement UV ne comprend à cet effet qu’une très petite partie du spectre électromagnétique.
Rayonnement UV
Les rayons ultraviolets (UV) sont des énergies à ondes courtes appartenant au groupe des rayons optiques. On peut ainsi les courber, diffracter, casser et refléter.
La désignation "ultraviolet" (au sens de "au-delà du violet") se base sur le fait que le spectre UV commence par des longueurs d’onde plus courtes que les longueurs d’ondes que l’être humain peut reconnaître comme la couleur bleu violacé. Ils sont néanmoins invisibles pour l’œil humain.
Les rayons UV se divisent en trois plages:
| UV-A (ondes longues): UV-B (ondes moyennes): UV-C (ondes courtes): |
400 - 315 nm 315 - 280 nm 280 - 200 nm |
Les rayons UVA à ondes longues atteignent la surface de la terre comme partie du rayonnement solaire. Ils déclenchent différents procédés photochimiques, ont un effet de pigmentation à court terme (brunissement solaire) et peuvent causer des dommages ADN indirects et des mélanomes. Les rayons UVA traversent le verre et les synthétiques transparents.
Les rayons UVB à ondes moyennes montrent un effet de pigmentation retardée qui s’exprime par une production accrue de mélanine. Ils peuvent en outre causer des formations d’érythèmes sur la peau sous forme de coup de soleil.
Les rayons UVB sont également responsables de la formation de prévitamine D dans le corps humain. Ce rayonnement est en autres utilisé à des fins thérapeutiques, car il a un effet antirachitique. Au niveau de la mer, le pourcentage de rayons UVB est en général plus faible qu’en haute montagne. Le verre de vitre normal n’est plus transparent à ces rayons UV plus courts.
Les rayons UVC sont d’ondes plus courtes et plus riches en énergie que les rayons UVA et UVC. Ils comprennent la plus grande partie de la plage UV complète et ont un effet fortement bactéricide. Comme les longueurs d’ondes visibles de la lumière, les rayons UVC ne se déplacent qu’en ligne droite et perdent nettement de leur intensité avec un éloignement croissant de la source. Les rayons UVC ne traversent aucun tissu, le verre de vitre non plus!
Quels sont les rayons bactéricides?
Depuis toujours, on attribue des forces curatives au soleil. Mais ce n’est qu’en 1878 que les chercheurs Arthur Downes et Thomas P. Blunt découvrirent que les microorganismes ne se reproduisaient plus sous une forte irradiation.
Après cette découverte, cela dura encore un certain temps jusqu’à ce que l’on identifie une dépendance spécifique de longueur d’onde avec un maximum de réaction pour la plage de 250 à 270 nm, une partie du rayonnement UV de la bande C à ondes courtes (UVC).
Ce n’est que depuis les années 50, avec la découverte de la constitution structurelle de l’ADN (acide désoxyribonucléique) comme double hélice par les chercheurs James Watson et Francis Crick ("Molecular structure of nucleic acids. A structure for deoxyribose nucleic acid ", que la clé à une explication existe.
Pourquoi le rayonnement UVc est-il bactéricide?
La structure en double hélice de l’ADN repose sur un accouplement de bases purine et pyrimidine. Ces accouplements de bases sont les véritables vecteurs d’information de l’ADN, alors que l’on différencie les quatre bases suivantes : adénine, thymine, guanine et cytosine.
La recherche des années suivantes révéla que le rayonnement UVc à ondes courtes et riche en énergie génère un effet photochimique en premier pour les thymines. Celles-ci dimérisent (autrement dit: enchaînent ou collent deux vecteurs d’information côte à côte).
Par cette modification moléculaire, l’ADN devient réellement inutilisable pour le procédé biologique essentiel de la transcription (maintien du métabolisme) et de la réplication (séparation des cellules). Une cellule ainsi suffisamment endommagée meurt en ultime conséquence.
Rapport dose-effet
L’efficacité d’une méthode de désinfection basée sur les rayons UVc est en rapport direct avec la dose utilisée C (= temps x énergie irradiée / surface). De fortes intensités pendant une courte durée ou de faibles intensité pendant une longue durée sont pratiquement interchangeables et pratiquement de valeur identique dans l’effet de désinfection. La dose en tant que grandeur fondamentale est indiquée en µW*s/cm², souvent aussi en J/m².
En principe: Plus la constitution d’un microorganisme est simple, plus son inactivation par rayonnement UV est aisée. Ainsi, les virus ou les bactéries (cellules procaryotes) peuvent être détruites bien plus facilement que les microorganismes complexes comme par exemple les levures et les cellules de champignons végétatives (cellules eucaryotes). Les spores des champignons dont l’ADN entre autres est protégé par une membrane cellulaire pigmentée et un cytoplasme concentré ne peuvent être que difficilement combattue par cette technique.
Effet sur l’être humain
En cas de dose d’irradiation élevée, les rayons UVC provoquent des rougeoiements de la peau sur l’être humain (érythèmes) et des maladies des yeux douloureuses (conjonctivite). Pour cette raison, ne pas dépasser les valeurs limites fixées par l’UE (Directive 2006-25-CE) de 0.6 mJ/cm² ou 60 J/m² de dose d’irradiation quotidienne (254 nm). Toujours veiller à une protection suffisante!
A la différence du rayonnement UVA ou UVB, la profondeur de pénétration du rayonnement UVC dans la peau humaine est cependant très faible. Le risque de cancer de la peau est ainsi extrêmement faible, même en cas d’irradiation UVC intense (parties du corps non protégées). Une preuve scientifique sur le rapport directe jusqu’à présent pas pu être apportée.
Utilisation sans risque des UVC
Les rayons UVc ne traversent en principe aucun tissu, même le verre de vitre - aussi (borosilicate, Duran) ou synthétique transparent (verre acrylique, polystyrène, etc.)!
Comme les longueurs d’ondes visibles de la lumière, les rayons UVc ne se déplacent qu’en ligne droite et perdent nettement de leur intensité avec un éloignement croissant de la source. Plus on est éloigné de la source UV, plus cette dernière est inoffensive. Un risque direct ne peut ainsi jamais provenir des appareils à lamelles de protection du regard ou des carters entièrement fermés.
Dans la mesure où un contact direct du regard ou de la peau avec une source UV de rayonnement libre est inévitable, il suffit amplement de prendre des mesures simples comme par exemple des lunettes de protection un une crème solaire à facteur de protection élevé.
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