I NTRODUCTION GENERALE
1. L’aluminium : généralités et effets sur la santé humaine
1.1. Généralités
L’aluminium est le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre (qui en est composée à 8 %massique) après l’oxygène (42 %massique) et le silicium (28 %massique). A l’état naturel, il est combiné avec d’autres éléments, par exemple l’oxygène (sous forme d’alumine, Al2O3), le silicium ou le fluor. Il est principalement présent dans les roches (bauxite, kaolin, feldspath, mica, corindon, rubis, saphir…) et
38 dans les minerais argileux. La bauxite contient entre 40 et 60 % d’alumine et est le principal minerai utilisé pour la production d’aluminium [9].
L’aluminium est un élément naturellement présent dans l’eau (souterraine ou de surface) suite à l’érosion des roches. Suivant leurs origines, les eaux sont plus ou moins concentrées en aluminium :
- eau douce de surface : < 100 µg/L
- eau de mer : < 1 µg/L
- eau souterraine : < 100 µg/L.
Suivant le pH de l’eau, la température et la concentration en aluminium, cet élément chimique peut être sous différentes formes : (i) sous forme ionique (soluble) pour des pH < 6, i.e. Al3+ pour des pH <
4, Al(OH)2+ et Al(OH)2+ pour des pH compris entre 4 et 6, (ii) sous forme solide Al(OH)3 pour des pH
compris entre 5 et 8, et (iii) sous forme ionique pour pH > 8, i.e. Al(OH)4- pour des pH compris entre 8
et 11 et Al(OH)52- pour des pH > 11 (Figure 1).
D’après la directive européenne en vigueur, le pH d’une eau potable est compris entre 6,5 et 9,5. A ces
pH, l’aluminium est présent sous la forme d’Al(OH)3 et d’Al(OH)4-. Lorsque l’aluminium est complexé
aux nitrates, sulfates ou chlorures, cet élément est soluble dans l’eau [9].
Figure 1 : Diagramme de répartition des espèces de l’aluminium en fonction du pH, concentration totale en Al3+ de 1,85 x10 -6 mol /L [10]
Au cours des siècles, les matériaux contenant de l’aluminium solide (métallique) ont été de plus en plus utilisés pour leurs propriétés physiques, chimiques et mécaniques intéressantes : basse densité, grandes malléabilité et ductilité, bonne conductivité électrique et chimique, résistance à la corrosion, à la traction et pratiquement recyclable à l’infini. L’aluminium est ainsi utilisé pour fabriquer des cannettes, des barquettes alimentaires ou encore des ustensiles de cuisine.
39 L’aluminium est également utilisé dans l’industrie pharmaceutique (pansements gastriques, antiacides, adjuvants de vaccins, verre pharmaceutique), en chirurgie (céramiques en chirurgie orthopédique et dentaire, alliages dans les implants orthopédiques), en cosmétologie (antiperspirants, produits de maquillage…) ainsi que dans le traitement des eaux d’alimentation (agent floculant et clarifiant) [9] et dans le génie civil pour la fabrication du ciment : le clinker et les principales additions cimentaires (laitier, métakaolin…) en contiennent.
L’aluminium est donc un métal très présent dans notre environnement.
1.2. Les effets de l’aluminium sur la santé
L’aluminium a longtemps été considéré comme inoffensif pour l’homme car il est peu absorbé par l’intestin. Cependant, cet élément peut être toxique.
Les effets de l’aluminium sur la santé ont été surtout observés sur des personnes dialysées qui sont fortement exposées à l’aluminium lors de leurs traitements (le liquide de dialyse est riche en aluminium et une prescription médicamenteuse contenant de l’hydroxyde d’aluminium est réalisée) [9]. Ces effets sont divers :
- Effets neurologiques : des encéphalopathies (pathologie de l’encéphale) ont été observées sur
des sujets dialysés. Il n’y a pas eu d’encéphalopathies observées liées à l’ingestion d’aluminium en population générale.
- Effets osseux : l’aluminium se fixe principalement sur les os. Différentes maladies osseuses
(ostéodystrophie, par exemple) ont été observées chez les patients dialysés et plus rarement en population générale après plusieurs années de prise d’antiacide, riche en aluminium.
- Anémie : de rares études cliniques et épidémiologiques ont montré la présence d’une anémie
hypochrome (diminution du taux d’hémoglobine dans les globules rouges) chez les insuffisants rénaux chroniques présentant une charge importante en aluminium.
D’autres pathologies ont été étudiées sans que l’on puisse conclure à un effet de l’aluminium :
- Cancers : des cancers du poumon et de la vessie ont été mis en évidence chez les
professionnels de l’industrie de l’aluminium. Cependant, des facteurs autres que l’aluminium peuvent également être mis en cause.
- Système respiratoire : des fibroses pulmonaires ont été observées chez les professionnels de
l’industrie de l’aluminium lors d’expositions massives à de l’aluminium pulvérulent sous formes de vapeurs. Des symptômes (asthme et bronchite de type irritatif) peuvent être
40 observés dans les fonderies d’aluminium. Cependant, d’autres produits utilisés peuvent également être responsables de ces symptômes.
- Maladie d’Alzheimer : actuellement, le lien entre l’aluminium et la maladie d’Alzheimer repose
sur la présence plus importante d’aluminium dans le cerveau de malades d’Alzheimer que dans la population générale, ainsi qu’à des associations observées entre l’exposition hydrique à l’aluminium et la fréquence des démences ou de la maladie d’Alzheimer dans certaines études épidémiologiques. Toutefois, il n’y a pas assez d’éléments scientifiques pour considérer que l’aluminium a un lien causal avec la maladie d’Alzheimer. Chez l’homme, aucune étude ne peut permettre d’explorer si la formation des dégénérescences neurofibrillaires (où est accumulé l’aluminium) est une conséquence ou non de l’accumulation de l’aluminium dans le cerveau [9], [11]. En revanche, des éléments suggèrent que l’accumulation d’aluminium dans le cerveau des malades d’Alzheimer serait un phénomène secondaire de la maladie, notamment du fait d’une plus grande absorption intestinale d’aluminium chez ces malades. Les études réalisées parmi les populations plus fortement exposées (personne dialysées, professionnels de l’industrie d’aluminium), ne permettent pas d’affirmer le rôle exact de l’aluminium dans la maladie d’Alzheimer. Dans les cerveaux des personnes dialysées, les concentrations en aluminium sont élevées, mais des dégénérescences neurofibrillaires sont rarement retrouvées [9]. D’autres études montrent que la consommation chronique d’aluminium peut accroître le risque de développer la maladie d’Alzheimer ([12], [13], [14], [15]).
1.3. Limitations de la teneur en aluminium dans les eaux de consommation humaine
Depuis 1998, la concentration en aluminium dans les eaux potables destinées à la consommation humaine est limitée à 200 µg/L par la directive européenne 98/83/CE [4]. Plus récemment, l’arrêté du 11 janvier 2007 relatif aux limites et références de qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la consommation humaine complète la législation sur la qualité des eaux potables. L’organisation mondiale de la santé a également publié des directives concernant la qualité pour l’eau de boisson [16].Cette partie a permis de mettre en évidence que l’eau destinée à la consommation humaine est susceptible de contenir naturellement de l’aluminium. Pour les eaux douces de surface et les eaux souterraines, la concentration en aluminium est inférieure à 100 µg/L. Entre le moment de sa captation (nappe, eau de surface) et celui de sa consommation, l’eau peut s’enrichir en aluminium lors de son transport, son traitement en usine ou son stockage dans des infrastructures et des canalisations qui peuvent être revêtues intérieurement avec des matériaux cimentaires. Les tuyaux d’adduction d’eau potable faisant l’objet de cette thèse utilisent un revêtement cimentaire composé de ciment CEM III.
41 L’eau de consommation circulant à l’intérieur est donc susceptible de s’enrichir en ions provenant de ces revêtements cimentaires et plus particulièrement en aluminium.