Faits: A. A.a Par jugement du 3 décembre 1998, le Tribunal criminel du district d'Echallens a condamné X._ pour viol, contrainte sexuelle, lésions corporelles graves et pornographie à une peine de réclusion de douze ans, sous déduction de cinq cent quatorze jours de détention préventive. Il a déclaré l'intéressé débiteur de A.Y._ et de B.Y._ de la somme de 40'000 fr. chacune, à titre de réparation du tort moral. Par arrêt du 12 avril 1999, la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal vaudois a libéré X._ de l'accusation de pornographie et réduit la peine à onze ans et demi de réclusion, sous déduction de cinq cent quatorze jours de détention préventive. Par arrêt du 1er décembre 1999, le Tribunal fédéral a rejeté le recours déposé par X._. A.b Le jugement du 3 décembre 1998 retient notamment qu'entre l'été 1985 et le printemps 1990, X._, né en 1941, a violé, à de nombreuses reprises, les deux filles de sa compagne, A.Y._ et B.Y._, nées en 1971 et 1972. Il a aussi commis sur elles des actes d'ordre sexuel de tous genres, parfois même en présence de leur mère, n'hésitant pas à filmer certaines de ces scènes et à réaliser des cassettes vidéo de photos montages pornographiques impliquant ses victimes. Ces actes ont causé de graves perturbations mentales chez les jeunes filles, de sorte que X._ a été également condamné pour lésions corporelles graves. A l'époque, X._ a fait l'objet d'une première expertise psychiatrique, confiée au Département universitaire de psychiatrie adulte. Les experts ont posé le diagnostic d'épisode dépressif léger avec syndrome somatique, d'autres troubles spécifiés de la personnalité et du comportement chez l'adulte avec traits pervers et de troubles de la préférence sexuelle sans précision. Le diagnostic posé était assimilable à un développement mental incomplet, qui n'avait toutefois pas atténué la faculté d'apprécier le caractère illicite de l'acte ou de se déterminer d'après cette appréciation. Les experts n'ont pas exclu que X._ puisse à nouveau commettre des actes punissables dans un contexte semblable. Selon eux, un traitement ambulatoire était envisageable, dans la mesure où il en ferait la demande. Il n'était pas nécessaire d'interner l'expertisé, dès lors que, compte tenu de son état mental, il ne compromettait pas la sécurité publique et ne risquait pas de mettre autrui en danger. B. Le condamné est détenu depuis le 8 juillet 1997 aux Etablissements de la plaine de l'Orbe (ci-après: les EPO). Alors qu'il était en exécution de peine, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de La Broye et du Nord vaudois l'a condamné, par jugement du 7 février 2007, pour pornographie, à une peine privative de liberté de dix mois et a ordonné un traitement ambulatoire sous la forme de la poursuite des entretiens psychothérapeutiques déjà entrepris. Ce jugement retient notamment qu'au milieu de l'année 2000, X._ a acquis un ordinateur qu'il a conservé dans sa cellule. Depuis lors et jusqu'au 10 décembre 2004, date à laquelle cet appareil a été saisi, il a confectionné plusieurs centaines de fichiers-images relevant de la pornographie dure. La police a relevé 3'545 fichiers à connotation sexuelle sur son ordinateur. X._ s'est notamment servi de photos de ses anciennes victimes A.Y._ et B.Y._, qu'il avait prises entre 1986 et 1987, pour faire des montages pornographiques, ceux-ci représentant environ 30 % de l'ensemble des fichiers créés. Pour le reste, il a en particulier mis en scène des fillettes âgées de dix ans au plus. Dans le cadre de l'instruction ayant abouti au jugement du 7 février 2007, le condamné a été soumis à une nouvelle expertise psychiatrique confiée au Professeur B._. Dans son rapport du 5 octobre 2005, l'expert a posé le diagnostic de troubles multiples de la préférence sexuelle et de trouble de la personnalité narcissique. Il a relevé que le risque de récidive était considérable et s'est dit certain qu'une fois libéré, X._ chercherait à entrer en contact avec la cadette des victimes. Il a précisé que, dans un tel cas, les conséquences pour cette dernière seraient catastrophiques. Il a considéré que le risque de récidive était très élevé pour des délits sexuels relativement "mineurs" et "moins élevé, mais loin d'être nul" pour les abus sexuels. Il a ajouté que les motifs qui avaient poussé l'expertisé à exercer cette relation d'emprise, morale et sexuelle, sur deux adolescentes restaient à ce jour inchangés et non reconnus par X._ comme problématiques. On ne pouvait donc de loin pas exclure que, libéré, il ne cherche à recréer une telle relation d'emprise sur d'autres victimes. Entendu aux débats de février 2007, l'expert a déclaré qu'il ne pouvait plus se prononcer de manière aussi catégorique qu'en 2005 sur la nécessité d'un internement à l'endroit de l'expertisé, compte tenu, d'une part, de la privation des moyens matériels qui avait pu changer la position du condamné et, d'autre part, du fait que celui-ci avait repris ses entretiens avec la psychothérapeute. Il a relevé que le risque de récidive devait être relativisé, puisque l'expertisé n'avait focalisé son attention que sur ses deux victimes et non sur toutes les adolescentes de leur âge et qu'aucun acte punissable n'avait été commis entre 1990 et l'arrestation en juillet 1997. C. Dans son rapport du 24 juin 2008, la direction des EPO a donné un préavis négatif pour la libération conditionnelle de X._. Elle a évoqué la possibilité d'appliquer l'art. 65 al. 2 CP, dès lors que la dangerosité de l'intéressé était majeure, que les possibilités thérapeutiques étaient quasi inexistantes et que les risques encourus au moment d'une éventuelle remise en liberté étaient socialement inacceptables. Par jugement du 20 novembre 2008, le Collège des juges d'application des peines a refusé d'accorder la libération conditionnelle à X._ et préconisé d'examiner la possibilité d'ordonner un internement en application de l'art. 65 al. 2 CP. Par courrier du 10 février 2009, l'Office vaudois d'exécution des peines a saisi le Ministère public vaudois pour que celui-ci introduise une procédure de révision, conformément à la disposition précitée. Le 24 février 2009, le Ministère public vaudois a requis la révision du jugement du 3 décembre 1998. D. Par arrêt du 15 juin 2009, la Chambre des révisions civiles et pénales du Tribunal cantonal vaudois a admis cette demande de révision et transmis la cause au Tribunal correctionnel de l'arrondissement de La Côte. Le 28 juillet 2009, le Tribunal fédéral a déclaré irrecevable le recours formé par X._ contre cette dernière décision (arrêt 6B_624/2009). E. Par jugement du 29 septembre 2009, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de La Côte a ordonné l'internement de X._. Avant de rendre son jugement, le Tribunal avait ordonné une expertise au Professeur C._. Selon ce rapport d'expertise, daté du 17 septembre 2009, X._ est atteint de troubles multiples de la préférence sexuelle et de trouble de la personnalité narcissique. S'aidant de nouveaux outils d'évaluation du risque de récidive, l'expert a considéré que ce risque était "modéré à élevé" (à savoir environ de 50 à 75 %) et que les mesures thérapeutiques pour éventuellement diminuer ce risque n'étaient pas d'actualité. Il a relevé que l'âge de X._ et l'importance de ses problèmes de santé devraient restreindre le risque de récidive. Il a ajouté que le risque que X._ tente de reprendre contact avec les victimes de ses actes lui semblait important et potentiellement très destructeur pour ces dernières. Selon l'expert, les conditions d'un internement étaient probablement déjà remplies au moment du jugement de 1998. Statuant le 3 novembre 2009, la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal vaudois a confirmé le jugement de première instance du 29 septembre 2009. F. X._ dépose un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral contre l'arrêt du 3 novembre 2009 de la Cour de cassation pénale vaudoise et la décision incidente du 15 juin 2009 de la Chambre vaudoise des révisions civiles et pénales. Il conclut à la réforme de la décision incidente du 15 juin 2009 en ce sens que la demande de révision est déclarée irrecevable ou rejetée et à la réforme de l'arrêt du 3 novembre 2009 en ce sens qu'il est renoncé à l'internement a posteriori. En outre, il sollicite l'assistance judiciaire. Le Ministère public vaudois conclut au rejet du recours. La Cour de cassation pénale vaudoise et la Chambre vaudoise des révisions civiles et pénales se réfèrent à leur arrêt.