Toxicité/Ecotoxicité et biodégradabilité des mono et diacides gras à chaînes paires et impaires

• La toxicité et l’écotoxicité des mono- et diacides gras linéaires saturés ou insaturés sont données dans les fiches toxicologiques des produits. Elles sont exprimées en utilisant les termes suivants :

- DL50 :dose létale médiane qui correspond à la dose de substance causant la mort de 50% d’une population animale donnée. Elle s’exprime en milligramme de matière active par kilogramme d’animal.

- CL50 : concentration létale médiane qui correspond à la concentration dans l’eau de substance causant la mort de 50% d’une population animale donnée. Elle s’exprime en milligramme de matière active par litre de solution.

- CE50 : concentration efficace médiane qui correspond à la concentration dans l’eau de substance entrainant un effet sur 50% d’une population animale donnée après une durée d’exposition spécifique. Elle s’exprime en milligramme de matière active par litre de solution.

Ces différentes caractéristiques sont rassemblées dans le Tableau 1-2 pour les monoacides gras linéaires saturés ou insaturés et dans le Tableau 1-3 pour les diacides gras linéaires.

Tableau 1-2 : Toxicité/Ecotoxicité d’acides gras saturés ou insaturés [18]_.

Acide gras Caractéristique C5:0 DL50(orale) – souris : 600 mg.kg-1 CE50 – daphnie : 45 mg.L-1 (48 h) C6:0 DL50(orale) – rat : 1,9 mg.kg-1 CL50 (inhalation) – souris : 4,1 mg.m-3 (2 h) DL50(dermale) – lapin : 584 mg kg-1 CL50 – poisson : 88 mg.L-1 (96 h) CE50 – daphnie : 22 mg.L-1 (24 h) C7:0 DL50(orale) – rat : 7 mg.kg-1 C8:0 DL50(orale) – rat : 10,08 mg.kg-1 DL50(dermale) – lapin > 5,0 mg kg-1 C9:0 DL50(orale) – rat > 5 mg.kg-1 DL50(dermale) – rat > 2 mg.kg-1 CE50 – daphnie : 64-119 mg.L-1 (48 h) CL50 – poisson : 68-121 mg.L-1 (96 h) C10:0 DL50(orale) – rat > 10 mg.kg-1 C11:0 DL50(intraveineuse) – souris : 140 mg.kg-1 C12:0 DL50(orale) – rat : 12 mg.kg-1 CL50 – poisson : 27-45 mg.L-1 (96 h) CE50 – daphnie : 13-22 mg.L-1 (48 h) C13:0 DL50(intraveineuse) – souris : 130 mg.kg-1 C14:0 DL50(orale) – rat > 10 mg.kg-1 C15:0 DL50(intraveineuse) – souris : 54 mg.kg-1 C16:0 DL50(orale) – rat > 10 mg.kg-1 C17:0 DL50(intraveineuse) – souris : 36 mg.kg-1 C18:0 DL50(orale) – rat > 2 mg.kg-1 DL50(dermale) – lapin > 5 mg kg-1 C18:1 DL50(orale) – rat : 74 mg.kg-1 DL50 (intraveineuse) – rat : 2,4 mg.kg-1 DL50 (intrapéritonale) – souris : 282 mg.kg-1 DL50 (intraveineuse) – souris : 230 mg.kg-1 CL50 – poisson : 205 mg.L-1 (96 h) C18:2 DL50(orale) – souris > 50 mg.kg-1

Tableau 1-3 : Toxicité/Ecotoxicité de diacides carboxyliques [18]_.

Acide gras Caractéristique Diacide en C5 DL50(orale) – souris : 6 mg.kg-1

CL50 – poisson : 330 mg.L-1 (24 h)

Diacide en C6 DL50(orale) – rat : 5,05 mg.kg-1

DL50(dermale) – lapin : 7,94 mg kg-1

CL50 – poisson : 97 mg.L-1 (96 h)

CE50 – daphnie : 85,7 mg.L-1 (48 h)

Diacide en C7 DL50(orale) – rat : 7 mg.kg-1 Diacide en C8 DL50(orale) – rat > 2,0 mg.kg-1 Diacide en C9 DL50(orale) – rat > 5 mg.kg-1 Diacide en C10 CL50 (inhalation) – rat > 4,5 mg.m-3 Diacide en C15 DL50(orale) – souris : 6 mg.kg-1

CL50 – poisson : 330 mg.L-1 (24 h)

L’échelle de Hodge et Sterner distingue les catégories suivantes sur la base des tests sur les rats par injection orale :

- Extrêmement toxique : DL50 <1 mg.kg-1

- Hautement toxique : 1 mg.kg-1 < DL50 <50 mg.kg-1 - Modérément toxique : 50 mg.kg-1 < DL50 <500 mg.kg-1 - Légèrement toxique : 500 mg.kg-1 < DL50 <5000 mg.kg-1 - Presque pas toxique : 5000 mg.kg-1 < DL50 <15000 mg.kg-1 - Relativement inoffensif : DL50 >15000 mg.kg-1

Les valeurs des DL50 indiquent que la plupart de ces acides présentent une toxicité relativement aigüe pour les rats après injection orale.

Cependant, d’après le centre international de la recherche pour le cancer (CIRC), aucun de ces composés n’a été déclaré comme cancérigène probable, possible ou reconnu pour l’Homme ; ce sont des acides gras inoffensifs par voie buccale pour le corps humain [19]. Ils sont pour la plupart répertoriés comme additifs alimentaires et figurent en tant que matière première de produits cosmétiques.

A titre comparatif pour les substances chimiques, l’Union Européenne distingue les catégories suivantes sur la base des tests avec les poissons et les daphnies (Directive 93/21/CEE) [20] :

- Très toxique : CE50 <1 mg.L-1

- Toxique : 1 mg.L-1 < CE50 <10 mg.L-1 - Nocif : 10 mg.L-1 < CE50 <100 mg.L-1 - Non toxique : CE50 >100 mg.L-1

Les valeurs présentées indiquent que tous ces acides présentent une faible toxicité pour les poissons et les daphnies dans un environnement aqueux.

En complément, l’écotoxicité des acides mono- et dicarboxyliques a été comparée en fonction de la parité de leur chaîne hydrocarbonée : elle a été évaluée sur le microorganisme Chlorella pyrenoidosa, une algue verte d’eau douce qui envahit les étangs [21]. Pour cela, la concentration létale médiane (CL50), ou dite concentration toxique, qui réduit de moitié la quantité de chlorophylle dans les cellules algales a été déterminée pour chaque composé.

Dans un premier temps, la toxicité de huit acides monocarboxyliques à chaîne courte (de 1 à 8 atomes) a été testée (Figure 1-14). Les acides possédant un nombre impair d’atomes de carbone sont plus toxiques que leurs homologues à chaînes paires.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 2 3 4 5 6 7 8

Nombre d'atomes de carbone Concentration

toxique (mg/L)

Figure 1-14 : Toxicité des acides gras sur l’algue Chlorella pyrenoidosa [21]_.

Dans un second temps, la toxicité de six acides dicarboxyliques à chaîne courte (de deux à sept atomes) a été déterminée (Figure 1-15). Dans ce cas, aucune alternance des valeurs n’est observée en fonction de la parité de la chaîne carbonée.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2 3 4 5 6 7

Nombre d'atomes de carbone Concentration

toxique (mg/L)

Figure 1-15 : Toxicité des acides dicarboxyliques sur l’algue Chlorella pyrenoidosa [21]_.

La toxicité diminue avec l’augmentation du nombre d’atomes de carbone pour les trois premiers acides dicarboxyliques étudiés. En revanche, au-delà de quatre atomes de carbone, la toxicité des diacides augmente.

• La biodégradabilité

Les huiles végétales et les acides gras sont connus pour être facilement biodégradables [22], notamment par activité microbienne, volatilisation, et absorption dans les sols et sédiments. Les composés insaturés se dégradent plus vite que les saturés pour un nombre d’atomes de carbone donné [22, 23].

Par exemple, l’acide pélargonique (C9:0) a une courte durée de vie dans l’environnement et disparaît rapidement selon plusieurs voies. Dans le sol, l’activité microbienne est le premier processus de dégradation entraînant pour l’acide pélargonique une durée de demi-vie de moins d’une journée en conditions aérobies [24]. En deux jours, 97% de l’acide pélargonique introduit dans des terreaux est totalement dégradé.

Ainsi, les mono- et diacides carboxyliques sont largement utilisés dans la composition de nombreux produits biodégradables : chewing-gum [25]_{, lubrifiants} [26]_{, polyesters…}

II.3. Applications des acides gras et diacides à chaîne impaire