Les atouts de
l'irradiation gamma

Les insectes et les espèces fongiques sont les ravageurs les plus dangereux. A l’échelle de quelques années, les insectes à larve xylophage (vrillettes, lyctus, capricornes…) ou les champignons lignivores (pourritures du bois, mérules…) sont capables de désagréger complètement un morceau de bois. Quels que soient les matériaux d’origine végétale ou animale, il existe ainsi de nombreux insectes ou champignons, spécialisés on non, à même de les décomposer.

Ce sont les chimistes qui, les premiers, se sont intéressés à la conservation de nos collections en matériaux biodégradables, en particulier dans les muséums. L’arsenic, le mercure, les bromures furent leurs premiers outils pour la conservation des animaux naturalisés, sources de nourriture appétissante s’il en est pour de nombreux hôtes. Au début du XX^e siècle, à la demande de Pierre Loti, la momie de Ramsès II subit un bain de vapeur de sel de mercure pour enrayer les mycoses favorisées par l’ambiance chaude et humide et la charge biologique de l’air après son déplacement depuis son tombeau dans le désert jusqu’au Caire. Aujourd’hui, la chimie est encore utilisée à titre curatif contre les espèces fongiques, principalement par fumigation à l’oxyde d’éthylène (EtO). Sa très haute toxicité associée à une grande facilité de diffusion le rend efficace, mais cela reste un produit extrêmement dangereux et polluant et dont la réglementation drastique tend à en réduire l’usage. Son pouvoir oxydant n’est pas non plus sans risque pour certains matériaux présents dans les collections. L’anoxie sous azote, bien qu’inefficace contre les champignons, est aussi utilisée contre les insectes. A quelques rares exceptions près, elle présente peu de risques pour les collections, mais sa fiabilité reste son point faible. En effet, il très difficile de s’assurer que la diffusion de l’azote est telle que les conditions létales requises soient effectivement atteintes pour l’ensemble de l’objet considéré…

Les traitements physiques par irradiation gamma combinent quant à eux efficacité, fiabilité et facilité de traitement. Grâce à son pouvoir de pénétration, la certitude d’atteindre tous les volumes de la pièce à traiter est sans comparaison possible avec celle associée aux processus basés sur la diffusion d’un composé gaz ou liquide. Ce n’est pas par hasard si l’irradiation est de nos jours l’outil auquel les professionnels des services sanitaires accordent le plus leur confiance. Et il en va de même pour la conservation du patrimoine. Avec l’irradiateur gamma du CEA-Grenoble, la désinsectisation et la désinfection curatives par irradiation sont effectivement utilisées avec succès depuis près de cinquante ans à ARC-Nucléart. Ce sont des dizaines de milliers de mètres cube d’objets de notre patrimoine qui ont déjà subi ces traitements, à Grenoble et maintenant aussi ailleurs dans le monde. Ainsi, quand en 1976, du fait de l’absence de véritable politique préventive il a fallu refaire un traitement fongicide pour la momie de Ramsès II, c’est cette technique qui a été retenue au terme d’une campagne d’essais de grande ampleur qui a montré qu’elle présentait un niveau d’innocuité satisfaisant. n

La dose de rayonnement nécessaire au traitement biocide varie selon les espèces vivantes ciblées. Elle est de 500 gray (Gy) minimum pour les traitements insecticides (effet déterministe à seuil) et doit être adaptée selon les cas pour les traitements fongicides (désinfection, effet statistique), pouvant atteindre jusqu’à 10 000 Gy (10 kGy). Ces grandeurs sont à comparer à 4 Gy pour la dose létale chez l’humain et à 25 000 Gy (25 kGy), la dose normalisée pour la stérilisation médicale.

Cette irradiation ne provoque en aucun cas l’apparition d’une radioactivité induite : le rayonnement gamma, comme les rayonnements X et bêta, est physiquement incapable de déstabiliser le noyau des atomes qu’il rencontre, donc de les rendre radioactifs même s’il peut avoir d’autres effets secondaires (voir article « De la compatibilité des matériaux »). L’absence de rémanence de quelque sorte que ce soit, chimique ou autre, est d’ailleurs un des points forts de la technique, même si elle est aussi synonyme d’absence de pouvoir préventif. Parmi les autres avantages de cette méthode, il y a le fait de pouvoir traiter en masse, sans contact, et le cas échéant, au travers même l’emballage, ce qui évite les manipulations directes répétées et les risques d’endommagement pour les objets fragiles.

Ce traitement est donc très adapté à la désinsectisation de mobilier, statuaire, objets ethnographiques, spécimens naturalisés, momies et autres objets du patrimoine en matière organique. Quant aux désinfections visant les espèces fongiques, on les emploie quand la simple maîtrise du climat n’est pas suffisante pour en interrompre la prolifération et les effets dévastateurs associés. On va exceptionnellement jusqu’au traitement bactéricide, non plus pour des raisons directes de conservation, mais plutôt sanitaires, celui-ci étant évidemment a fortiori efficace contre les ravageurs classiques. Ce fût le cas par exemple pour le bébé mammouth congelé Khroma retrouvé en Yakoutie mais dont les chairs bien conservées étaient susceptibles d’être contaminées par une forme ancienne de type Bacillus anthracis. Ce faisant, ce traitement a aussi retardé les phénomènes de bio-décomposition qui n’auraient pas manqué de surgir au plus vite lors de la phase de décongélation nécessaire à son étude. De nouvelles applications ont récemment été testées avec succès (voir article « Nouvelles applications de l’irradiation gamma »). n

Gray (Gy) : unité de dose de rayonnements absorbée

Bacillus anthracis : bacille responsable de la maladie du charbon, ou anthrax suivant le terme anglo-saxon

Pergélisol : sol gelé depuis des milliers d'années, typique des régions arctiques (on parle aussi de permafrost)

La notion de compatibilité des matériaux est donc bien sûr étroitement liée à la dose. Les matériaux transparents sont les premiers à réagir. Les verres, cristaux ou gemmes transparents peuvent s’opacifier ou se teinter sous irradiation et ce parfois dès les doses de l’ordre du kGy. Ces variations d’apparence optique liées à des piégeages d’excitations électroniques radio-induites au voisinage des impuretés formant des centres de couleur sont cependant souvent réversibles, au moins en partie. Quoiqu’il en soit, la règle reste de les exclure de ces traitements. D’autres matériaux moins translucides mais particulièrement clairs comme le marbre, l’ivoire, l’os, la porcelaine blanche peuvent aussi jaunir ou griser de manière perceptible aux doses de désinfection approchant la dizaine de kGy, mais cela reste quasiment invisible à des doses de désinsectisation. Les pigments et les liants classiques utilisés dans les polychromies anciennes sont quant à eux stables jusqu’à des doses bien supérieures.

Aux doses utilisées, il n’y a pas de réels problèmes d’intégrité au sens mécanique. Si on constate une diminution du degré de polymérisation de la cellulose à des doses de désinfection, celle-ci ne se traduit en aucun cas par une détérioration des propriétés macroscopiques du matériau papier. De manière similaire, on relève un début d’altération de la structure protidique du cuir à des doses à peine plus élevées mais, en pratique, cela n’occasionne pas de dégradation observable. Bien que ces modifications d’ordre chimique puissent être considérées comme indésirables, devant le peu d’alternative, le traitement de documents graphiques ou d’archives est aujourd’hui pratiqué même à des doses de désinfection. Il est à noter cependant qu’aucune de ces modifications structurelles décrites sur la cellulose ou sur le collagène n’a été observée aux doses plus basses de désinsectisation. Comme en médecine, c’est finalement l’enjeu, ici de conservation, qui doit présider à toute décision de traitement. Et s’il n’est bien sûr pas recommandé d’irradier à des doses importantes (de l’ordre de 10 kGy) quand le besoin n’est pas avéré, il n’est pas non plus raisonnable de ne pas irradier quand ne rien faire est largement plus dommageable que d’éventuels effets secondaires. n

En mars 2014, deux bâtiments des Archives Nationales du site de Fontainebleau ont été fermés en raison de désordres structurels. Les premiers intervenants autorisés à entrer à nouveau dans l’un d’entre eux quinze mois plus tard découvrirent un sinistre de grande ampleur : la totalité du 5^e sous-sol, abritant entre autres les archives privées d'architectes et les dossiers de naturalisation depuis les années 30, étaient inondés par 5 cm d’eau. Les moisissures, conséquence de la présence de l’eau pendant plusieurs mois, touchaient gravement plus de la moitié des archives. Confrontés à plus de 11 km linéaires de rayonnages à traiter (plus d’un millier de m³), les Archives Nationales s’aperçurent rapidement que les délais de traitement dans les unités de traitement à l’oxyde d’éthylène qu’elles utilisaient jusqu’alors n’étaient pas acceptables. Malgré la crainte d’effets secondaires induits par l’ionisation pour le traitement par irradiation des archives, les Archives Nationales envisagèrent et finalement retinrent cette technique pour cette opération de grande ampleur.

Les résultats des analyses microbiologiques avaient révélé quatre souches majoritaires appartenant à deux genres différents, Aspergillus et Penicillium, pour lesquelles une dose de 3 kGy se révélait suffisamment efficace. Il a alors été décidé de traiter l’immense majorité des archives en irradiateur industriel selon les processus automatisés appliqués en stérilisation médicale. Les fonds d’architectes qui présentaient d’une part des matériaux divers pour lesquels des compléments d’études sur leur comportement sous irradiation étaient nécessaires, d’autre part des formats non palettisables, furent traités à Grenoble dans l’irradiateur d’ARC-Nucléart. Au total, 54 « unités de traitement » regroupant 482 rouleaux et 443 portefeuilles de plans ainsi qu’une vingtaine de boîtes de grande dimension, dite « cercueil », ont été irradiées entre 3 et 10 kGy à Grenoble et 1 170 palettes pour 56 000 boites à archives standards en irradiateur industriel à Marcoule, et aux mêmes doses.

Traités en moins d’un an, ces fonds d’architectes anciens et récents et ces dossiers de naturalisation sont maintenant disponibles, à la fois pour les démarches administratives des particuliers qui en ont besoin ou pour les chercheurs qui traitent par exemple des différentes politiques de naturalisation sur les périodes autour de la seconde guerre mondiale. n