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Les dioxines : revue des connaissances, diaporama
Mathilde Bayet-Robert
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Mathilde Bayet-Robert. Les dioxines : revue des connaissances, diaporama. Sciences pharmaceu-tiques. 2005. �dumas-01332119�
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UNIVERSITÉ JOSEPH FOURIER FACULTÉ DE PHARMACIE DE GRENOBLE
Année 2005
LES DIOXINES
Revue des connaissances
-Diaporama-THÈSE
PRESENTÉE POUR L'OBTENTION DU TITRE DE DOCTEUR EN PHARMACIE DIPLÔME D'ÉTAT
Mathilde Bayet-Robert
THÈSE SOUTENUE PUBLIQUEMENT À LA FACULTÉ DE PHARMACIE DE
GRENOBLE
Le 20 décembre 2005
DEVANT LE JURY COMPOSÉ DE
Président du jury : M. Vincent Danel, directeur de thèse Membres:
M. Jean-Louis Benoit-Guyod M. Yves Jouanneau
La faculté de Pharmacie de Grenoble n 'entend donner aucune approbation ni improbation aux opinions émises dans cette thèse; ces opinions sont considérées comme propres à leurs auteurs.
'1
BAKRI BURMEISTER CALOP DANEL DECO UT DEMENGE DROUET FA VIER GOULON GRILLOT LECLERC MARIOTTE PEYRIN RIBUOT ROUSSEL SEIGLE-MURANDI STE IMAN WOUESSIDJEWE
UNIVERSITE JOSEPH FOURIER
FACULTE DE PHARMACIE DE GRENOBLE
Domaine de la Merci 38700 LA TRONCHE Doyen de la Faculté: M. le Professeur P. DEMENGE
Vice-Doyenne : Mme A. VILLET
PROFESSEURS DE PHARMACIE
Abdelaziz Pharmacie Galénique Wilhelm Biophysique
Jean Pharmacie Clinique et Bio-Technique Vincent Toxicologie
Jean-Luc Chimie Bio-Inorganique Pierre Physiologie / Pharmacologie
Emmanuel Immunologie/ Microbiologie/ Biotechnologie Alain Biochimie I Biotechnologie
Chantal Biophysique Renée Parasitologie Gérard Chimie Organique Anne-Marie Pharmacognosie Eric Chimie Analytique
Christophe Physiologie I Pharmacologie Anne-Marie Biochimie
Françoise Botanique et Cryptogamie Régine Biologie Cellulaire Denis Pharmacie Galénique
PROFESSEUR ASSOCIE (PAST)
MAITRESDECONFERENCESDEPHARMACIE
ALDEBERT Delphine Parasitologie
ALLENET Benoit Pharmacie Clinique
BARTOLI Marie-Hélène Pharmacie Clinique et Biotechn.
BOUMENDJEL Ah cène Pharmacognosie
BRETON Jean Parasitologie
CHOISNARD Luc Pharmacotechnie et génie de la formulation
DELETRAZ Martine Droit Pharmaceutique Economie
DEMEILLERS Christine Biochimie
DESIRE Jérôme Chimie Bioorganique
DIJOUX-FRANCA Marie-Geneviève Pharmacognosie
DURMORT-MEUNIER Claire Virologie
ESNAULT Danielle Chimie Analytique
FAURE Patrice Biochimie
FAURE-JOYEUX Marie Physiologie-Pharmacologie
FOUCAUD-GAMEN Jacqueline Immunologie
GEZE Annabelle Pharmacotechnie Galénique
GERMI Raphaële Bactériologie
GILLY Catherine Chimie Thérapeutique
GODIN-RIBUOT Diane Physiologie - Pharmacologie
GROSSET Catherine Chimie Analytique
GUIRAUD Pascale Biologie Cellulaire et Génétique
HININGER-FA VIER Isabelle Biochimie
KRIVOBOK Serge Botanique - Cryptogamie
MORAND Jean-Marc Chimie Thérapeutique
NICOLLE Edwige Chimie Organique I Chimie Thérapeutique
PINEL Claudine Parasitologie
RAVEL Anne Chimie Analytique
RA VELET Corinne Chimie Analytique
RIO ND EL Jacqueline Physiologie - Pharmacologie
SEVE Michel Ens. Physique I Rech. Biochimie
TARBOURIECH Nicolas
VANHAVERBEKE Cécile Chimie Bio-Inorganique
VILLEMAIN Danielle Mathématiques I Informatique
VILLET Annick Chimie Analytique
PROFESSEUR AGREGE (PRAG)
« Chacun a le droit de vivre dans un environnement équilibré et respectueux de la santé», Article 1 de la Charte de !'Environnement adoptée par l'Assemblée Nationale le 1er juin 2004.
Je remercie
Le président du jury,
Monsieur Vincent Danel
Pour son accueil enthousiaste, son enseignement et sa confiance ainsi que pour l'honneur qu'il m'a fait de diriger cette thèse et d'en présider le jury.
Les membres du jury,
Monsieur Jean-Louis Benoit-Guyod
Pour sa disponibilité, ses compétences et ses conseils sur ce sujet ainsi que pour l'honneur qu'il m'a fait de juger ce travail.
Et
Monsieur Yves Jouanneau
Qui m'a fait l'honneur de sa présence au sein du jury.
Je remercie de tout mon cœur ma mère, mes soeurs, mes amis et mon Amour pour leur soutien constant, tout au long de mes études.
Table des matières
Introduction : Historique et état actuel des connaissances
Première partie : Démarche suivie pour l'élaboration de ce travail 1- Définition des objectifs et choix du sujet
2- Détermination de la population cible
3- Choix de la forme de présentation et du plan suivi 4- Sélection des données bibliographiques
Deuxième partie : Commentaires accompagnant les diapositives (présentées sur CD Rom)
1- Pourquoi s'intéresser aux dioxines? _________ _ 2- Nomenclature, structure et classification des PCDD et PCDF 3- Propriétés physicochimiques des PCDD et PCDF
4- Mécanismes de formation des PCDD et PCDF
5- Principaux réservoirs et sources d'émissions de dioxines 6- Méthodes de dosage et expression des résultats de dosage 7- Rejets environnementaux et mesures de réduction de ces rejets 8- Contamination des compartiments environnementaux
9- Transfert dans les chaînes alimentaires 10- Imprégnation des populations
11- Toxicocinétique des dioxines
12-Toxicodymanie et mécanisme d'action impliquant le récepteur Ah 13-Effets des dioxines chez l'animal et chez l'homme
14- Mécanismes de cancérogenèse
15-Problènies environnementaux et alimentaires liés aux dioxines 16- Évaluation du risque des expositions chroniques à faibles doses 1 7- Prévention des risques pour la santé humaine
Conclusion
Références bibliographiques Annexes
Abréviations Diapositives
Introduction
Historique et état actuel des connaissances
Au sortir de la seconde guerre mondiale, l'Europe a subi une formidable transformation inaustrielle et agricole. Il s'agissait en effet de fournir de l'énergie, des matériaux, mais aussi des aliments, des vêtements et des médicaments après les destructions massives et les privations subies pendant plus de cinq ans. Cette transformation a été fortement basée sur l'industrie chimique, en particulier la pétrochimie et la chimie du chlore. En effet, l'utilisation des produits chlorés a permis de relever les enjeux liés au mauvais état sanitaire et alimentaire de nombreux européens. On peut dire que le DDT ( dichlorodiphényltrichloroéthane) a été un produit majeur ayant permis de surmonter cette période critique. Paul Müller, qui découvrit les propriétés insecticides du DDT, a reçu le prix Nobel de Médecine en 1948. De même, les polychlorobiphényles (PCB) ont été associés au développement économique par leur utilisation dans de nombreuses activités industrielles (huiles diélectriques, fluides caloporteurs, huiles de coupe, matières plastiques, colles, encres d'imprimerie ... ). Ainsi, l'utilisation massive de ces composés a amené leur dispersion dans l'environnement sans préoccupation des impacts possibles à la fois pour l'homme et pour l'environnement.
Dès le début des années cinquante, on a vu augmenter le nombre d'oiseaux retrouvés morts, en particulier les rapaces. De plus, leur capacité de reproduction était fortement altérée. Les recherches pour identifier les agents causaux ont révélé des fortes teneurs en DDT et en mercure (aussi utilisé dans l'industrie et l'agriculture). Ces premières constatations ont été suivies de la recherche de ces composés dans d'autres types d'échantillons, ce qui a montré leur large distribution dans tous les compartiments de l'environnement. Ainsi, la contamination ne touchait par seulement quelques espèces sauvages d'oiseaux ou de poissons mais atteignait même l'alimentation humaine avec des conséquences éventuelles sur la santé publique. Dans plusieurs pays, les autorités se mobilisèrent pour mettre en place des plans de surveillance. C'est en effectuant des analyses de DDT que Jensen, dans les années soixante, mit en évidence la présence de pics de chromatographie non identifiés dans les chromatogrammes de DDT. Ces pics furent identifiés comme étant ceux des PCB, ce qui fut confirmé en spectrographie de masse par Widmark en 1967. Vers la fin des années soixante, la chromatographie sur colonne capillaire permit une séparation de plus de 200 congénères de PCB. Dans les échantillons environnementaux, l'utilisation de cette technique analytique
montra la présence de nombreux pics inconnus et l'utilisation de la CPG-MS (chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse) puis d'isotopes stables (carbone 13) mettra en évidence la présence de PCDD (polychlorodibenzodioxines) et PCDF (polychlorodibenzofuranes) à la fin des années soixante-dix. En effet, les PCDD et PCDF, nommés trivialement «dioxines», impuretés présentes dans de nombreux produits chlorés, apparaissaient au moment de la synthèse chimique. Il n'est donc pas surprenant de trouver une étroite relation entre présence de DDT, de PCB et de dioxines. Parallèlement à ces progrès analytiques, des effets toxicologiques étaient mis en évidence. Dans les années trente, des atteintes hépatiques étaient signalées chez les travailleurs produisant des PCB. En 1954, une première étude en milieu industriel a été effectuée sur des ouvriers travaillant dans une usine de fabrication de 2,4,5-trichlorophénol, précurseur d'un puissant herbicide, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxyacétique (2,4,5-T). L'apparition d'éruptions cutanées (ou chloracné) est alors constatée. Ce n'est que bien plus tard, dans les années quatre-vingt, que la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzodioxine (2,3,7,8-TCDD) est reconnue comme agent causal de l'apparition de chloracné.
Entre les années soixante et quatre-vingt, plusieurs faits historiques faisant intervenir les dioxines ont laissé de mauvais souvenirs. Durant la période de 1962 à 1970, au cours de la guerre du Viêt-N am, 20 000 tonnes du défoliant « Agent Orange » ont été épandues par l'armée américaine sur les forêts vietnamiennes. Ce défoliant contenait jusqu'à 50 ppm (partie par million), soit 166 Kg, de 2,3,7,8-TCDD. La population ainsi que l'unité américaine «Ranch Hand », responsable alors de l'épandage de ce produit sont depuis à l'origine de suivis médicaux et épidémiologiques. En 1968, suite à l'empoisonnent accidentel de plusieurs milliers de Ja12onai_s_par de l'h_uile_de_riz_e_ontaminée_par_le_fluide-caloporteur-des-presses («maladie de Yusho »),la toxicité des PCB et des PCDF fut démontrée chez l'homme. Un cas similaire a été révélé 10 ans plus tard à YuCheng (Taïwan) où les victimes présentaient les mêmes symptômes (chloracné, céphalées et vertiges). Parallèlement, les constations d'effets toxiques sur les poissons, les oiseaux et les mammifères (phoques) se multipliaient.
Le 10 juillet 1976, l'accident industriel de la société ICMESA, située à proximité de la ville italienne de Seveso, marqua davantage les esprits et devint le symbole du risque chimique non maîtrisé. En effet, l'emballement d'un réacteur permettant la fabrication de 2,4,5- trichlorophénol, intermédiaire de synthèse de !'hexachlorophène, désinfectant-médical, provoqua l'émission d'un nuage toxique contenant une grande quantité de 2,3,7,8-TCDD et contaminant plus de 300 hectares. Dès lors, cette molécule toxique sera surnommée « dioxine
1800 hectares. En regard des analyses de sols effectuées, trois zones ont alors été définies dont la zone A, la plus fortement contaminée, qui sera rapidement évacuée. Cet accident est à l'origine de nombreuses études et surtout d'une directive européenne concernant les sites industriels représentant un danger pour l'homme: la« directive Seveso» naît alors en 1982.
A partir du début des années quatre-vingt furent prises des mesures d'intervention et de restrictions d'emploi de certains composés devant l'ampleur des effets constatés. Suite à ces restrictions d'utilisation, les niveaux de présence de ces composés dans l'environnement ont régulièrement diminué. L'évolution des composés chlorés rémanents a été suivie dans certaines espèces sentinelles d'oiseaux ou de poissons. La Slliveillance la plus poussée en Europe a été effectuée en Suède, en particulier à cause des problèmes posés par l'utilisation du chlore dans le procédé du blanchiment de la pâte à papier. Le dosage régulier du DDT, des PCB et des dioxines dans les œufs de guillemots a permis de suivre l'histoire de la présence de contamination de l'environnement par ces substances. Ainsi, la teneur en DDT a fortement diminué dès le début des années soixante-dix (environ 10% par an). De même, les PCB ont commencé à décroître significativement à partir de 1975 (de 5 à 9% par an), ce qui n'a pas empêché la médiatisation importante des problèmes de PCB dans l'environnement, suite aux accidents de Reims en 1985 et de Villeurbanne en 1986 (incendies de transformateurs contenant des PCB). Concernant les dioxines, on observe également une diminution dès le début des années soixante-dix mais on note une remontée des concentrations à la fin de cette décennie, le retour à la croissance reprenant dans les années quatre-vingt. Une constatation identique a été rapportée en Grande-Bretagne par analyse d'herbiers. Ce rebond des concentrations est probablement lié à la mise en service de nombreux incinérateurs d'ordures ménagères, forts émetteurs de dioxines. Depuis le milieu des années quatre-vingt, la maîtrise des procédés industriels d'incinération et de traitement des métaux pourrait expliquer la reprise de la diminution des teneurs dans l'environnement. Cependant, la pollution antérieure a permis la constitution de « réservoirs de pollution », en particulier les sols et les sédiments. Cette observation reste préoccupante en ce qui concerne la mer Baltique, comme l'ensemble des milieux aquatiques, qui connaissent des niveaux de contamination élevés, pour une voire plusieurs décennies, et cela malgré la réduction drastique des émissions.
Plus récemment, la détection de fortes concentrations en dioxines dans des argiles ou kaolins situés dans des zones géographiques ou dans des strates du sol peu accessibles à une pollution récente a focalisé les recherches sur les sources naturelles de dioxines. Ainsi, des études p01iant sur des échantillons collectés aux Etats-Unis (argile de Mississipi), en
Allemagne (kaolins), en Australie et en Asie (sédiments profonds) confirment l'existence de contaminations antérieures à 1900. Les profils analytiques montrent une forte prédominance de l'OCDD (octachlorodibenzodioxine) et suggèrent la possibilité de formation naturelle de dioxines dans les sédiments marins.
Héritage de deux siècles d'activités humaines et industrielles et d'une gestion des déchets sans contrôle environnemental, la contamination des sols n'est identifiée que depuis une vingtaine d'années comme une question environnementale porteuse d'un risque sanitaire. Le développement de l'urbanisation à proximité ou sur d'anciens sites industriels et les évènements largement médiatisés qui l'ont parfois accompagné, ont contribué à renforcer cette prise de conscience. De nombreuses activités sont sources potentielles de contamination des sols et nombreux sont les contaminants possibles. En effet, les contaminants peuvent être des substances chimiques classées cancérogènes, mutagènes ou reprotoxiques (arsenic, chrome, benzène, solvants chlorés, dioxines, HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) ... ), des substances neurotoxiques (notamment le plomb), et des substances ayant des effets sanitaires divers (sur le système immunitaire, sur la fonction rénale ... ). En effet, déjà à la fin des années soixante-dix, nous comprenons que les dioxines sont produites certes par l'industrie chimique, mais aussi par les processus de combustion telle que l'incinération des ordures ménagères (actuellement principale source environnementale de dioxines). Les UIOM (unités d'incinération d'ordures ménagères) se retrouvent donc au centre de nombreux débats et de textes réglementaires européens et nationaux. Au niveau européen, la directive 2000/76/CE portant sur l'incinération des déchets fixe une valeur limite à l'émission pour les dioxines de 0, 1 ng TEQ/m3 ; le TEQ (toxic equivalent quantity ou
quantité d'équivalence toxique) étant une échelle d'évaluation de la toxicité d'un mélange de dioxines. D'une manière plus générale, l'Union Européenne a défini une stratégie communautaire en matière de dioxines depuis octobre 2001. Cette stratégie vise à diminuer la contamination en dioxines le long des chaînes alimentaires. A cet effet, plusieurs textes ont été publiés (la directive 2001/102 du 27/11/2001, le règlement 2375/2001 du 29/11/2001 et la recommandation 2002/201 du 04/03/2002). En ce qui concerne la réglementation nationale en vigueur, l'arrêté du 20/09/2002 portant sur l'incinération des déchets (transcription de la directive 2000/76/CE) reprend la valeur limite à l'émission de 0,1 ng TEQ/m3 • Ces
dispositions sont d'ores et déjà en vigueur pour les nouvelles UIOM et entreront en vigueur en décembre 2005 pour les UIOM pré-existantes.
France. Les denrées végétales et animales ne sont pourtant pas à l'abri de contaminations d'origine environnementale, un grand nombre des contaminants chimiques ou biologiques de l'air, de l'eau et des sols pouvant se retrouver dans les plantes et dans les produits animaux. Il faut dire qu'aujourd'hui, la situation ne s'aggrave pas; l'information est simplement plus transparente, ce qui n'empêche pas le fait que les dioxines représentent le risque alimentaire typique pour l'opinion publique. La nouveauté de ces crises n'est pas le risque alimentaire lui-même, mais la connaissance de ces risques. En effet, les progrès des moyens de communication permettent aux informations (en particulier les mauvaises) de circuler rapidement et largement. Ceci conduit à un niveau d'information plus élevé, voire parfois plus alarmiste. Ainsi, les problèmes gastriques qui autrefois seraient passés inaperçus, sont désormais décrits comme des cas d'empoisonnement alimentaire. Par ailleurs, outre les moyens de communication, les progrès des outils utilisés pour repérer et mesurer les contaminations alimentaires, ainsi que la constitution des acteurs et institutions susceptibles de les identifier et de les dénoncer, sont aussi à l'origine de ces nouvelles crises. Un exemple type est l'augmentation du nombre de cas d'ESB (encéphalopathie spongiforme bovine) détectés sur le continent. Ces chiffres ne signifient pas qu'il y ait plus d'animaux malades, mais sont directement liés au nombre croissant de tests de dépistage réalisés. En fait, il semble que les inquiétudes sociales augmentent à mesure que les risques sanitaires s'amenuisent. Dans le cas des dioxines, la contamination est d'abord environnementale et, à partir des sols et des végétaux contaminés, les animaux sont nourris. Ces animaux et les denrées alimentaires qui en dérivent se retrouvent in fine dans nos assiettes. La contamination animale peut être
également accidentelle, lorsque les aliments qui leur sont destinés sont accidentellement contaminés. Ce fut le cas en Belgique au cours de l'année 1999, où les poulets avaient été accidentellement nourris par des aliments contaminés. Cette crise a pris des proportions sans précédents, plaçant la Belgique en quarantaine alors que la population était confrontée à des étals vides. Cinq ans après la crise de la vache folle, l'alimentation reste au centre des préoccupations et semble représenter un réel danger aux dires de certains médias, majorant la crainte exprimée par l'opinion publique.
Les études cherchant à mettre en évidence une association entre exposition aux dioxines (chez les personnes habitant à proximité d'un incinérateur par exemple) et un excès de risque sanitaire ne donnent pas de résultats concordants. Dans l'épisode récent de l'incinérateur de Gilly-sur-Isère, en Savoie, malgré l'affolement des savoyards de cette commune suite à l'annonce des taux d'émission de dioxines cinquante fois supérieurs à la valeur limite tolérée, l'étude épidémiologique menée a posteriori n'a pas mis en évidence
d'excès de cancer dans la population riveraine exposée, par comparaison avec celle du département de la Savoie. Autour de cet incinérateur, les taux de dioxines mesurés dans les laits maternels n'ont pas montré de différence significative par rapport au taux moyen français, de l'ordre de 16 pg TEQ/g de matières grasses (MG). Cependant, l'étude parue en 2003 concernant les émissions de dioxines par l'UIOM de Besançon conclut que l'association est positive entre l'exposition aux dioxines et le risque de lymphome malin non-hodgkinien (LMNH), l'hypothèse étant qu'une exposition environnementale aux dioxines augmente le risque de LMNH dans la population.
Force est de constater que le champ santé-environnement présente une grande complexité et reste encore très largement du domaine de l'incertitude. Dans l'opinion, l'incertitude est génératrice d'insécurité et les expériences du passé, marquées de catastrophes ou de scandales, façonnent la perception que la société a des risques, en particulier d'un risque émergent. Comme le relève une étude faite sur le compte de l' ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie) sur le thème« Déchets et Santé», une nouvelle figure du risque s'inscrit dans une histoire et les représentations élaborées sur des images sociales disponibles (par exemple, l'accident de Seveso lorsqu'il s'agit d'implantation d'un incinérateur de déchets) offrent une filiation à une menace émergente. Les crises sanitaires récentes montrent qu'un nouveau risque suspecté génère d'autant plus facilement des criantes et des spéculations que le danger vient de technologies complexes, d'un agent invisible ou insidieux comme les dioxines et que l'information apparaît insuffisante et contradictoire. La perception du risque par l'opinion se trouve parfois décalée par rapport à sa véritable ampleur. Les politiques doivent cependant s'attacher à gérer le risque et non sa perception, ce qui pourrait conduire à des mesures d'un coût social disproportionné. Ceci ne doit pas conduire à négliger l'aspect perception qui constitue un élément du bien-être social et une condition d'efficacité des mesures qui sont prises. Identifier et gérer le risque ne dispensent nullement la communauté scientifique et les pouvoirs publics du devoir d'information du public.
Dans un contexte où l'environnement est au centre des réflexions et des préoccupations pour la France et pour la plupart des pays industrialisés, l'objectif de ce travail est de faire un tour d'horizon des connaissances actuelles concernant les dioxines, polluants environnementaux persistants.
Première partie
Démarche suivie pour l'élaboration de ce travail
La démarche que j'ai suivie pour élaborer ce travail comporte quatre phases. A mon sens, cette démarche peut s'appliquer également à toute mise en place d'enseignement, quelque soit sa forme.
Dans un premier temps, une étude préliminaire doit être réalisée afin de choisir un sujet à traiter et de définir clairement les objectifs et les limites de ce sujet abordé.
Dans un second temps, il est indispensable de déterminer la population à laquelle s'adresse cet enseignement. Celui-ci doit être spécifique de cette population ciblée et homogène quant aux connaissances et capacités intellectuelles du public visé.
Puis, le sujet doit être structuré, le support ou la forme de présentation définis et le plan de la présentation établi.
Ensuite, la rédaction débute, se basant sur les références bibliographiques préalablement et spécifiquement choisies.
Enfin, la dernière étape, qui n'a pu être réalisée pour ce travail, est celle de la validation de l'enseignement sur une population à laquelle celui-ci est destiné. Il s'agit alors de mesurer l' « efficacité » de l'enseignement, selon des critères les plus objectifs possibles. Cette étape peut correspondre à celle de l'enseignement proprement dit, suivie éventuellement d'un contrôle des connaissances sur le sujet enseigné.
1- Définition des objectifs et choix du sujet
En 1792, Condorcet dit dans un projet qui fera de lui le Père de l'Éducation : «L'instruction doit être universelle, c'est-à-dire s'étendre à tous les citoyens. Elle doit, dans ses divers degrés, embrasser le système entier des connaissances humaines et assurer aux hommes dans tous les âges de la vie, la faculté de conserver leurs connaissances et d'en acquérir de nouvelles. On instruira le peuple des lois nouvelles, des observations d'agriculture, des méthodes économiques, qu'il lui importe de ne pas ignorer: on lui montrera l'art de s'instruire lui-même. »
Cette citation m'a conduit à vouloir orienter mon travail en me fixant comme objectifs la transmission d'un message et la volonté de sensibiliser un maximum de personnes sur un sujet globalement peu connu mais qui, finalement, nous concerne tous. Avant le choix du
sujet, celui de la présentation m'a semblé important dans la transmission de ce message, avec l'idée que ce travail pourrait être utilisé pour un enseignement, sans difficultés excessives et avec des questions et des réponses précises. Néanmoins, le but de ce travail n'est pas l'exhaustivité mais le résultat tente de présenter des informations scientifiques pertinentes et récentes sur le sujet, tout en essayant de répondre au triple critère «utilité, originalité et actualité».
En ce qui concerne le choix du sujet que j'ai voulu développer dans ce travail, l'impact de l'environnement et plus particulièrement celui de la pollution environnementale sur la santé humaine me paraît primordial, quelque soit la nature des polluants considérés. Après lecture et confrontation de contenus d'articles scientifiques et médiatiques, dont les informations sont plus ou moins contradictoires, mon choix s'est porté sur le vaste sujet que représentent les
«
dioxines».2- Détermination de la population cible
Corrélée à la phase précédente de définition des objectifs, l'étape suivante correspond à celle de détermination de la population cible, pour laquelle ce travail d'
«
enseignement » pourrait être adressé. Il faut savoir qu'une thèse reste un outil pédagogique qui doit être utilisable par le pharmacien, l'enseignant, l'étudiant ou toute autre personne qui s'intéresse au sujet des dioxines.Cette thèse pourra être utilisée comme support de cours utilisé par l'enseignant, particulièrement dans les filières scientifiques et à partir de la première année de licence (L 1 ), où sont enseignées la Santé Environnementale et l'Écotoxicologie, qui, à mon sens, devraient prendre de l'ampleur dans les filières médicales et paramédicales telle que la Pharmacie.
3- Choix de la forme de présentation et du plan suivi
Bien qu'étant non conventionnelle dans le cadre d'une thèse de Pharmacie, la forme que j'ai choisie pour présenter ce sujet est le diaporama, qui me semble être le plus approprié pour une utilisation dans le cadre d'un enseignement. En effet, la présentation sous forme de diapositives (format PowerPoint ou .ppt) accompagnée d'informations complémentaires consiste à diviser la matière à enseigner en éléments de petite taille mais aussi à classer les notions en commençant par les objets les plus simples et les plus aisés à comprendre jusqu'à
du sujet, puisqu'il s'agit d'une longue séquence de petits éléments successifs, les diapositives, dont chacune correspond à une brève unité d'information. Cette architecture générale permet de faire des liens hypertextes (non réalisé dans ce travail) tout en gardant une trame linéaire et progressive suivant un plan prédéfini.
À chacun des 17 paragraphes de cette partie (diaporama) sont attribuées une ou plusieurs diapositives, suivant l'importance que j'ai portée au thème abordé. Le plan suivi pour élaborer les diapositives est le suivant :
1- Pourquoi s'intéresser aux dioxines?
2- Nomenclature, structure et classification des PCDD et PCDF 3- Propriétés physicochimiques des PCDD et PCDF
4- Mécanismes de formation des PCDD et PCDF
5- Principaux réservoirs et sources d'émissions de dioxines 6- Méthodes de dosage et expression des résultats de dosage 7- Rejets environnementaux et mesures de réduction de ces rejets 8- Contamination des compartiments environnementaux
9- Transfert dans les chaînes alimentaires 10- Imprégnation des populations
11-Toxicocinétique des dioxines
12-Toxicodymanie et mécanisme d'action impliquant le récepteur Ah 13-Effets des dioxines chez l'animal et chez l'homme
14- Mécanismes de cancérogenèse
15- Problèmes environnementaux et alimentaires liés aux dioxines 16- Évaluation du risque des expositions chroniques à faibles doses 17- Prévention des risques pour la santé humaine
En ce qui concerne le contenu de ce travail, celui-ci est de deux sortes, à savoir le document écrit dans ce fascicule accompagnant le CD Rom et le CD Rom. Le document écrit comporte, entre autres, la partie détaillant l'élaboration des diapositives et les commentaires complémentaires accompagnant ces diapositives, nécessaires à la compréhension du contenu de certaines d'entre elles. Le CD Rom comporte le diaporama seulement. Le contenu du CD Rom est potentiellement transposable sur Internet, dans un fichier de type « Document Adobe Acrobat » (format .pdf ou portable document format). Le CD Rom et Internet sont les médias permettant une utilisation pratique de données, mais le CD Rom est généralement plus fréquemment et plus facilement utilisé pour les formations initiale et continue.
Toutes les images et photos présentées sur les diapositives ont été trouvées grâce au moteur de recherche Google™ «Recherche d'images».
4- Sélection des données bibliographiques
Après recherche du terme « Dioxins » sur www.google.fr, à la date du 1 <li septembre 2005, on obtient, sur le Web, 1 700 000 références contre 155 000, après sélection des pages francophones uniquement. Cette abondance de références et de documents se rapportant aux dioxines nécessite une sélection des sites et des articles utilisés pour la rédaction de cette thèse.
Le contenu de cette thèse est construit principalement à partir des références bibliographiques issues de l'expertise collective de l'INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale). En effet, j'ai préféré choisir en amont une bibliographie assez récente, de qualité, basée sur des ouvrages ou des journaux de référence comme celle sur laquelle se base l'expertise collective de !'INSERM, mais de ne pas faire figurer ces références bibliographiques (plus de 1 000 références), étant donné l'ampleur du sujet et les connaissances actuelles relativement larges sur le sujet.
En complément, j'ai sélectionné plusieurs études et sites Web apportant «un plus» pour certains paragraphes du sujet. Le choix de ces références se base sur des critères de qualité qu'il me paraît essentiel de respecter (en particulier pour les sites Web) tels que:
La crédibilité avec le nom, le logo, la référence de l'institution, le nom des auteurs et leur champ d'expertise, la date de la dernière mise à jour ou de l'étude menée, l'actualisation des données par rapport à l'état de l'art, le financement et la nature du parrainage éventuels, la nature publicitaire, la pertinence et l'utilité, ainsi que la cible du site (grand public ou professionnels de santé).
Le contenu (validité scientifique, recherche de l'opinion d'experts, citation des sources originales, présence d'index général, etc ... ).
Les références bibliographiques utilisées pour la rédaction de ce travail sont présentées à la fin du manuscrit, classées par paragraphe, suivant le thème abordé. Quoique atypique, cette présentation des références m'a semblé être plus logique et plus appropriée pour mêler les références utilisées pour la construction des diapositives et celles utilisées pour la rédaction des commentaires complémentaires à ces diapositives.
Deuxième partie
Commentaires accompagnant les diapositives (presentées sur CD Rom)
1- Pourquoi s'intéresser aux dioxines? (Diapositives 1, 2 et 3)
Etant donné leur impact planétaire, les Polluants Organiques Persistants (POP) ont été listés nominativement et sont visés par deux textes internationaux: le protocole d' Aarhus, signé en juin 1998 et l'Accord de Stockholm signé en mai 2000. Au nombre de douze (auxquels sont associées d'autres molécules ayant des propriétés similaires, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques ... ), les POP sont des espèces chimiques présentant une toxicité reconnue, une forte persistance dans l'environnement, des propriétés de bioaccumulation et de transport longue distance.
2- Nomenclature, structure et classification des PCDD et PCDF (Diapositives 4 à 11) Parmi les différents POP, on distingue deux classes de composés, selon le type de production. Dix POP sont ou ont été produits intentionnellement par les industries chimiques et pharmaceutiques. Neuf d'entre eux (DDT, chlordane, toxaphène, mirex, aldrine, diéldrine, endrine, heptachlore, hexachlorobenzène) sont des pesticides organochlorés dont la production est interdite dans les pays ayant ratifié la liste des douze POP. Concernant le DDT, sa production et son usage comme pesticide sont autorisés dans les pays en voie de développement pour lutter contre l'anophèle, moustique responsable de la transmission du paludisme.
L'utilisation de PCB, dixième POP produit intentionnellement, est interdite dès 1978 et certaines de leurs applications, dès 1986, suite à l'incendie de Reims. Cependant, leur utilisation en appareil clos est autorisée jusqu'en 2010. Ces composés servent principalement d'isolants électriques et de fluides caloporteurs dans les transformateurs électriques, présentant l'avantage d'être ignifuges.
Parmi les douze POP, deux sont produits non intentionnellement au cours de certains processus industriels: il s'agit des polychlorodibenzodioxines (PCDD) ou dioxines et des polychlorodibenzofuranes (PCDF) ou furanes. Les formules chimiques de ces douze POP sont présentées sur la diapositive 6.
..
Les
«
dioxines » regroupent deux grandes familles, les polychlorodibenzodioxines (PCDD) et les polychlorodibenzofuranes (PCDF) qui font partie, comme les PCB de la classe des hydrocarbures aromatiques polycycliques chlorés (HAPC). Dans la suite de cet exposé, on parle de dioxines pour désigner l'ensemble des PCDD et des PCDF (noté également PCDD/F).Les PCDD et PCDF sont très proches par leur structure moléculaire et leurs propriétés physicochimiques. Ce sont des composés aromatiques polycycliques oxygénés dont la structure présente deux atomes d'oxygène pour les PCDD et un seul pour les PCDF. Les positions numérotées 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 et 9 des cycles aromatiques peuvent être occupées par des atomes d'hydrogène ou de chlore, ces derniers étant au maximum au nombre de huit. Selon la position de ces atomes de chlore, on distingue plusieurs isomères nommés congénères dans chaque groupe (PCDD ou PCDF).
Il existe des composés de même structure et dont les atomes de chlore sont remplacés par d'autres halogènes comme le brome, le fluor ... , mais ceux-ci n'entrant pas dans la famille des dioxines (composés chlorés uniquement) ne seront pas présentés ici.
Parmi les PCB recensés (appelés pyralènes en France), douze d'entre eux ont une structure et une activité proches de celles des dioxines; ils sont nommés Dioxin-Lik:e PCB (ou DLPCB). Au total, on dénombre 75 PCDD, 135 PCDF et 209 PCB, soit 410 congénères. Parmi ceux-ci, seuls 29 composés sont référencés comme toxiques sur la liste de l'OMS (Organisation mondiale de la santé), créée en 1997, soit 7 PCDD, 10 PDCF et 12 DLPCB. On note que les PCDF comptent plus de congénères du fait de l'asymétrie du noyau furanique.
Selon le nombre d'atomes de chlore présent dans chaque molécule, un préfixe attribué à chaque molécule ~ésigne le nombre d'atomes de chlore qu'elle comporte et les chiffres
précédant le nom de cette molécule correspondent à l'emplacement de ces atomes sur le noyau de base. Parmi les 22 PCDD tétrachlorés, on retrouve la 2,3,7,8-TCDD (2,3,7,8-tétrachlorodibenzodioxine ), appelée communément « dioxine de Seveso », connue pour sa toxicité chez l'homme et l'animal.
3- Propriétés physicochimiques des PCDD et PCDF (Diapositive 12)
Il est primordial d'avoir une bonne connaissance des propriétés physiques et chimiques de ces polluants pour comprendre et prédire leur mobilité dans les écosystèmes, leur dégradation (biotique ou abiotique) et en final, leur capacité d'accumulation dans l'environnement. Etant donné qu'elles sont résistantes à la biodégradation et émises par des activités industrielles, qu'elles sont semi-volatiles et adsorbées aux particules des différents compartiments, les dioxines sont présentes universellement dans tous les compartiments de l'écosystème (en quantités non négligeables dans les sols et sédiments). Cela maintient un certain niveau de contamination de ces compartiments et donc de l'homme, malgré la réduction des émissions de PCDD/F depuis plus de 10 ans, qui se traduit par une baisse importante de l'exposition humaine.
Outre leur structure moléculaire et leur mécanisme d'action similaires, les PCDD et les PCDF possèdent également des caractéristiques physicochimiques semblables, pouvant varier avec le nombre d'atomes de chlore présents dans la molécule considérée. Ces composés sont incolores, indolores et possèdent une faible pression de vapeur, donc une faible volatilité (dispersion sous forme gazeuse négligeable). Du point de vue chimique, les dioxines présentent un poids moléculaire (PM) élevé, sont stables, très résistantes aux acides, aux bases, à l'oxydation et à l'hydrolyse. Elles sont quasiment insolubles dans l'eau mais très lipophiles (lipophilie exprimée par Log P = logarithme des coefficients de partage octanol/eau). Elles présentent également une résistance électrique et une stabilité thermique et chimique importantes. En effet, les dioxines sont en général stables jusqu'à 800°C. Leur destruction est totale-à-1-JQQQG-Eda:ns~ les torchères à plasma, utilisées pour la vitrification des
déchets). En laboratoire, il est possible de les détruire chimiquement, dans des conditions de traitement drastique.
Dans les compartiments environnementaux, la dégradation des PCDD/F par photolyse (UVB) se fait essentiellement par photodéchloration, surtout pour les congénères les plus chlorés (OCDD), pour former des composés moins chlorés. Cette réaction de photodéchloration se produit essentiellement en surface des sols, où se concentrent les dioxines. Une autre voie possible de dégradation des dioxines est la métabolisation en milieu anaérobie, œuvre de certains microorganismes (bactéries et/ou champignons), qui ont la capacité d'utiliser ces composés comme source d'énergie et accepteur d'électrons. On parle alors de biodégradation. Dans ces deux types de dégradation des PCDD/F, les positions 2, 3, 7
et 8 sont généralement épargnées, ce qui engendre la formation de molécules telles que la 2,3,7,8-TCDD, 10 000 fois plus toxique que l'OCDD.
4- Mécanismes de formation des PCDD et PCDF (Diapositive 13)
Afin de mieux prévenir et de lutter efficacement contre la production des PCDD/F, il paraît essentiel de comprendre leur processus de synthèse. Leur formation par oxydation lors de combustion incomplète de composés nécessite simultanément plusieurs conditions, à savoir une température de 250-450°C, une source de carbone (carbone résiduel et précurseurs adsorbés sur les cendres d'incinération), une source de chlore, un catalyseur (Cu,:.,_' Cd:,:,,
Alj-,-... ) et enfin du dioxygène, indispensable à la combustion des structures carbonées. Deux voies majeures sont connues :
- La voie dite des précurseurs (voie minoritaire): il s'agit de la synthèse de PCDD/F à partir de petites molécules organiques chlorées ou non (précurseurs).
- La voie dite synthèse de novo (voie majoritaire): synthèse à partir de structures moléculaires carbonées (présentes dans les cendres d'incinération).
En ce qui concerne l'incinération, les dioxines sont présentes dans les déchets avant l'incinération. Ces composés sont détruits dans l'incinérateur puis reformés dans les circuits de refroidissement et de traitement des gaz, sur les cendres d'incinération, entre 250°C et 450°C (optimum à 300-325°C).
5- Principaux réservoirs et sources d'émissions de dioxines (Diapositives 14 à 17)
Au cours de procédés de production chimique, certaines impuretés peuvent se former : c'est le cas de la 2,3,7,8-TCDD, formée lors de la production de l'herbicide 2,4,5-T (acide 2,4,5-trichlorophénoxyacétique ), du défoliant 2,4-D (acide 2,4-dichlorophénoxyacétique ), du bactéricide hexachlorophène ou encore de celle du PCP (pentachlorophénol), fongicide utilisé dans la conservation du bois. En effet, si la température de synthèse augmente au-delà de 125°C, les molécules de 2,4,5-trichlorophénol vont se condenser pour former la 2,3,7,8-TCDD sous forme d'impuretés. Il s'agit de la condensation qui s'est produite lors de l'accident de Seveso, avec l'émission d'un nuage toxique de 2,3,7,8-TCDD. Cette réaction s'est également produite lors de la fabrication d'un mélange de 2,4-D et de 2,4,5-T, pour créer le défoliant «Agent Orange», largement utilisé par les américains lors de la guerre du
Viêt-Nam. De même, par une réaction de condensation, certains PCB sont capables de produire des PCDF.
Les dioxines sont produites majoritairement au cours de processus de combustion (UIOM, procédés industriels ... ), faisant intervenir de fortes températures, mais aussi au cours de processus biologiques et de réactions photochimiques naturelles.
En 2001, le CITEPA (Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique) a recensé les différentes sources d'émissions de PCDD/F et de PCB. Actuellement les principales sources d'émissions des dioxines sont l'incinération des déchets et la métallurgie. Ces deux sources seraient à l'origine d'au moins 50% des émissions en France. Il s'avère que l'incinération de déchets reste, en proportion, la principale source d'émission de dioxines et PCB, malgré les améliorations technologiques entraînant une diminution croissante des quantités émises. Il faut savoir qu'en France, chaque personne produit entre 400 et 450 Kg de déchets par an, soit 1 à 1,5 Kg par jour. À ce niveau, l'objectif fixé par l' ADEME pour 2010 serait d'atteindre une production de 200 à 250 Kg de déchets par an et par personne, totalement retraitables.
Les améliorations entreprises par les industries émettrices de dioxines (métallurgie, sidérurgie ... ) se traduisent par une baisse significative des quantités de dioxines émises. En 2002, ces sources industrielles représentent un pourcentage plus faible que celui des combustions résidentielles de bois, sources importantes de PCDD/F (20%) et de PCB ( 40% ).
Parmi les sources de PCDD/F, on distingue les sources dites «classiques» (diapositive 16), mais également d'autres sources non négligeables de PCDD/F (diapositive 17). En effet, en plus des UIOM qui sont les principales responsables d'émissions de dioxines dans l'environnement, des sources naturelles existent telles que les éruptions volcaniques ou encore les feux de forêts. Ces différentes sources, naturelles ou anthropiques, sont à l'origine d'une pollution de l'environnement par divers gaz et métaux lourds. Elles émettent en particulier du dioxyde de carbone (C02), principal responsable du réchauffement de la planète par filtration de certains rayons solaires et réflexion vers ia Terre d'autres radiations, par « effet de serre ».
Pour information, l'acide chlorhydrique (HCl) gazeux, en présence de dioxyde de soufre (S02), forme de l'acide sulfurique (H2S04) et les oxydes d'azote (NOx), de l'acide nitrique. Ces deux acides sont en partie responsables de l'acidification de l'atmosphère. Ce fut le cas suite à l'éruption du volcan Pinatubo (Philippines), en juin 1991, dont l'émission dans
l'atmosphère a été estimée à 20 millions de tonnes de S02 (et des quantités non négligeables de dioxines !).
6- Méthodes de dosage et expression des résultats de dosage (Diapositives 18 à 22)
Les dioxines nécessitent une analyse spécifique et sensible car les concentrations sont
de l'ordre du picogramme et très largement inférieures à celles des PCB, ce qui engendre des
interférences et des résultats faux positifs.
Etant donné qu'il existe un grand nombre de congénères et que tous ne possèdent pas la même toxicité, les 17 congénères toxiques sont séparés des autres congénères considérés comme non toxiques, avec des limites de détection de l'ordre du ppt (partie par trillion) au ppq (partie par quatrillion).
Quatre étapes sont nécessaires au dosage: après prélèvement, les PCDD et PCDF sont extraits de la matrice considérée. Après purification (et parfois concentration de l'extrait brut), l'analyse des « traces » de PCDD/F est réalisée, nécessitant un appareillage complexe. Ces analyses qualitatives et quantitatives sont réalisées en couplant la chromatographie en phase gazeuse sur colonne capillaire à haute résolution (HRCG) à la spectrométrie de masse à haute résolution (SMHR) prenant en compte le rapport ~S'c1/" Cl. La haute résolution permet de séparer les PCB des PCDD/F et donc de les quantifier séparément. Le résultat, donné sous forme de profil chromatographique des différents congénères, peut être converti en quantité totale et en poids de chaque congénère présent dans l'échantillon analysé.
Il existe une vingtaine de laboratoires agréés COFRAC dans le monde, capables de
doser les dioxines à partir d'échantillons environnementaux ou biologiques, dont le
laboratoire CARSO (Centre d'analyses et de recherche de substances organiques) de Lyon. En Europe, toute la procédure d'analyse doit être obligatoirement calquée sur celle décrite par le CEN EN 1948 (Conseil européen de normalisation) sous la forme de normes, établies en décembre 1996.
- prélèvement : NF X 43-324
- extraction et purification: NF X 43-325 - identification et quantification: NF X 43-326
Les résultats obtenus pour une analyse présentent généralement des profils avec 20 à
40 pics identifiables, soit 20 à 40 dioxines différentes. Cependant, bien que les résultats ne renseignent pas sur le réel risque toxique pour l'homme, le caractère rémanent des dioxines
les classe parmi les contaminants à surveiller et donc à mesurer, afin que l'exposition à ces composés reste minimale.
Quelque soit la source, on retrouve généralement dans les émissions un mélange de PCDD, PCDF et de PCB en proportions variables. On cherche donc à évaluer la toxicité globale de ce mélange. Parmi les 409 structures possibles, seuls les 29 congénères (7 PCDD, 10 PCDF et 12 DLPCB) possédant au moins 4 atomes de chlore en 2, 3, 7 et 8 sont toxiques et sont pris en considération dans l'évaluation de la toxicité d'un mélange.
À chaque congénère toxique est attribué un TEF (Taxie equivalent factor ou facteur
d'équivalence toxique), défini par le rapport de la potentialité toxique d'un congénère sur la potentialité toxique de la 2,3,7,8-TCDD. Cette dernière, classée depuis 1997 comme cancérigène pour l'homme par l'IARC (International agency for research on cancer) sert de
référence avec une valeur de TEF fixée à 1.
Développé depuis 1976, le concept TEF est créé sur la base de tests de toxicité sur l'animal, sur l'hypothèse de l'additivité des doses et des effets tant en aigü qu'en chronique. Cependant, celle-ci reste controversée car les interactions entre congénères sont peu connues. Ces valeurs de TEF ont valeur d'approximation et fluctuent selon les données les plus récentes de la littérature scientifique. Il existe deux séries de TEF pour les PCDD/F: l'une a été proposée par l'OTAN (Organisation du Traité del' Atlantique nord) en 1988 et l'autre par l'OMS qui, depuis 1997, au vu de nouvelles données toxicologiques, a ajouté les TEF des 12 congénères DLPCB (soit au total 29 composés toxiques).
Concrètement, la fixation des TEF s'appuie sur des hypothèses toxicologiques et de structure chimique telles qu'une structure stéréochimique identique des congénères, la toxicité relative d'un congénère identique d'une espèce animale à l'autre, la toxicité relative d'un même congénère quel que soit l'effet considéré, l'additivité des effets, l'analogie avec les réponses toxiques et biochimiques spécifiques du composé le plus toxique pris comme référence, l'absence d'interaction toxicocinétique et toxicodynamique et la persistance et l'accumulation de ces composés dans les chaînes alimentaires.
Les congénères étant généralement en mélange dans les échantillons considérés, une échelle a été adoptée pour estimer le potentiel toxique de ces échantillons. On calcule pour cela le TEQ (Taxie equivalent quantity ou quantité d'équivalence toxique), nommé I-TEQ (International taxie equivalent quantity) par l'OMS, lorsqu'elle prend en compte les TEF des
L'expression des résultats de cette quantité dépend de la matrice considérée. Pour l'homme, la majeure contribution au 1-TEQ se fait à travers la chaîne alimentaire et les dioxines vont se retrouver dans le lait maternel. Sur la diapositive 22, les résultats de dosage dans le lait maternel de quelques congénères de PCDD et PCDF sont issus de l'étude menée par l'InVS (Institut national de veille sanitaire) et le CAREPS (Centre alpin de recherche épidémiologique et de prévention sanitaire) en 2000 et présentent un 1-TEQ partiel : toutes les dioxines présentes dans le lait maternel ne sont pas mentionnées sur cette diapositive, mais la teneur moyenne en dioxines dans le lait maternel français était de 16,5 pg 1-TEQ/g MG en 2000.
7- Rejets environnementaux et mesures de réduction de ces rejets (Diapositives 23 à 27) Aux États-Unis, la réduction des émissions a atteint environ 90% entre 1980 et 2000, grâce aux mesures adoptées pour réduire les émissions des unités d'incinération (OM (ordures ménagères) et déchets hospitaliers). Les émissions européennes suivent la même tendance de réduction avec l'exemple de la France qui connaît une diminution croissante des quantités de dioxines émises depuis 1995, grâce aux efforts faits dans les secteurs de l'incinération des déchets et de l'industrie métallurgique. En définitive, depuis une dizaine d'années, les émissions dans l'air par les sources connues de dioxines sont en baisse constante, dans les pays industrialisés.
La principale source de dioxines étant l'UIOM, des normes ont été appliquées pour les différentes unités, afin de réduire les quantités de PCDD et PCDF produites. En effet, depuis 1990, la réglementation fixe des conditions pour limiter les émissions de dioxines par les UIOM, telles que l'utilisation de quantités d'air (et donc de 02) pour la combustion
augmentées de 30 à 100% en excès (la pyrolyse, technique de combustion sans oxygène est actuellement à l'étude), l'augmentation des températures (en moyenne 1100°C), l'utilisation de charbon actif comme adsorbant des POP, la récupération des cendres d'incinération grâce à des filtres électrostatiques, la neutralisation des gaz acides (HCl, S02), l'augmentation du
temps de passage dans les chambres de combustion (de Y4 seconde à 2 secondes) et l'utilisation de tungstène-vanadium, détruisant les dioxines par catalyse.
D'autres sources connues de dioxines font également l'objet de mesures pour limiter les émissions. Dans l'industrie, l'utilisation de dichlore a été interdite pour le blanchiment de la pâte à papier (procédé « chlorine-free » ), tout comme la fabrication et l'utilisation de
La réduction des émissions passe également par l'utilisation d'essence sans plomb, remplaçant l'essence plombée, moins émettrice de dioxines lors de sa combustion. En parallèle, les moteurs automobiles sont actuellement équipés de pots d'échappement dits « catalytiques », contenant du rhodium, du platine ou encore du palladium, catalyseurs de dioxines.
Cependant, malgré les normes et les améliorations constatées dans certains domaines, il est indéniable que des efforts importants restent à faire dans le domaine de l'élimination des sources de dioxines, mais également dans l'éducation des populations. En effet, de nombreuses personnes ont l'habitude de brûler elles-mêmes leurs déchets. Cela représente, aux Etats-Unis comme en Europe, une source importante de dioxines (avec une émission de 1 Kg TEQ/an pour les Etats-Unis). De manière générale, la combustion résidentielle (feux de cheminée) est une source croissante d'émission de dioxines avec les bois de charpente traités par un antifongique à base de PCP (pentachlorophénol), les déchets ménagers ou encore les herbes traitées aux désherbants tels que le 2,4-D (encore en vente libre en France). À titre d'exemple, la combustion résidentielle de bois contribue à la production de dioxines, puisqu'elle représentait 7,6% des émissions en France. Elle est passée de 8% des émissions globales en 1995 à 36% en 2001. Une autre solution pour limiter les émissions de dioxines est de limiter le recours à l'incinération des déchets en favorisant le recyclage des matériaux. Cette action passe également par les ménages, à la fois consommateurs et usagers, principaux acteurs de la réduction de la production de déchets ménagers.
En plus des sources anthropiques citées ci-dessus, il existe des sources accidentelles d'émissions de dioxines. Ce sont surtout des incendies où les conditions de combustion y sont médiocres et les produits brûlés contiennent de nombreux éléments précurseurs de PCDD/F. Ce sont, par exemple, les incendies de décharges, les accidents de production de trichlorophénols et de dérivés chlorés, mais également les incidents mettant en cause la combustion de pyralènes contenus dans certains transformateurs.
Enfin, bien avant que les activités industrielles ne connaissent un essor important, des dioxines étaient émises dans l'environnement puisque l'activité volcanique, les feux de forêts et certains microorganismes produisent des PCDD/F.
Ainsi, le niveau zéro de dioxines est naturellement impossible, c'est-à-dire qu'il existe un «bruit de fond» et tous les compartiments environnementaux (masses d'air, sols et sédiments, eau, végétaux et animaux) semblent touchés.
8- Contamination des compartiments environnementaux (Diapositives 28 et 29)
Globalement, la concentration en PCDD/F dans les sols dépend de la présence dans le voisinage (actuel ou passé) de sources potentielles telles que les usines chimiques, métallurgiques et d'incinération. La contamination se fait essentiellement par dépôts des particules atmosphériques, plus de 90% des composés se retrouvant dans les 10 cm supérieurs des sols.
La contamination des sédiments dépend aussi des sources de pollution, de la circulation des masses d'eau et des capacités de dilution des systèmes d'eau douce ou marins. Pour les espèces végétales, différentes voies d'exposition et de pénétration des contaminants sont possibles. Mais, en milieu extérieur, la principale source de contamination reste le dépôt atmosphérique. Un taux moyen annuel de dépôt peut être calculé par unité de surface, en fonction de la contamination des masses d'air.
Dans le bois et les sols, dits « réservoirs », on retrouve des dioxines provenant de la dégradation ou de la transformation de certains pesticides rémanents comme le 2,4,5-T dans les sols et le PCP dans le bois. Issus des eaux de ruissellement ou de l'épandage des boues, les PCB se retrouvent aussi dans les sols.
9- Transfert dans les chaînes alimentaires (Diapositives 30 à 38)
Les dioxines font l'objet d'un processus de bioconcentration et de bioampli:fication dans les chaînes alimentaires, aboutissant à des taux élevés au niveau terminal, dont l'homme fait partie.
Ce phénomène de bioamplification s'explique par deux caractéristiques physicochimiques des dioxines : leur forte stabilité chimique et métabolique (enzymatique), qui explique leur faible dégradation dans le milieu et les organismes vivants et leur forte liposolubilité due à leur caractère peu polaire. Cette lipophilie entraîne un passage facile des dioxines par diffusion passive à travers les membranes biologiques (constituée d'une bicouche lipidique) des êtres vivants, entre le milieu et les organismes qui y vivent, mais aussi lors de l'ingestion d'un aliment végétal ou animal, à travers la muqueuse digestive. On parle alors de biodisponibilité élevée pour les dioxines qui sont dites contaminants « biocumulatifs ». On retrouve alors ces dioxines dans les lipides de différents tissus.
du fait des pertes énergétiques. Pour les contaminants stables et biocumulatifs comme les dioxines, les concentrations augmentent de façon inversement proportionnelle à la diminution de la biomasse, aboutissant à des teneurs élevées dans les niveaux supérieurs (animaux prédateurs, omnivores, hommes), qui seront les plus exposés aux effets toxiques à long terme. Cette représentation en pyramide de la chaîne alimentaire est une approximation car en réalité les chaînes alimentaires existent sous forme de «réseaux trophiques», compliquant les transferts.
Les teneurs dans l'air et dans l'eau en dioxines étant très faibles, la contamination animale se fait par l'intermédiaire des sols et des sédiments. Les dioxines peuvent se retrouver en surface des sols cultivés ou pâturés (ou déposées en surface des sédiments), reflétant une contamination à long terme, mais aussi à la surface des végétaux, contaminant les animaux herbivores et reflétant plutôt une contamination de faible antériorité.
Les animaux terrestres se contaminent donc en se nourrissant de végétaux contaminés (vaches, moutons, volailles), de sol contaminé (volailles en plein air) ou d'autres animaux (animaux prédateurs de la faune sauvage). En général, les bêtes à viande sont plus contaminées que les vaches laitières car elles éliminent moins de dioxines. Le niveau de contamination dépend aussi de la durée de vie de l'animal.
Pour la faune aquatique, les concentrations en dioxines et DLPCB sont en général plus élevées pour les espèces qui vivent plus longtemps (crabes et gros crustacées) ou qui vivent dans des zones plus fortement contaminées par les PCB (harengs de la mer Baltique), ainsi que pour les poissons« gras».
L'exposition humaine aux polluants des sols peut être directe, par voie orale ou par ingestion de terre (cas des jeunes enfants) ou de poussières mises en suspension et dispersées dans l'environnement avoisinant, par l'inhalation de poussières ou de gaz émis, ou encore par contact avec la peau. Elle est indirecte lorsqu'elle résulte de la consommation d'aliments contaminés (produits laitiers, œufs, viandes, fruits et légumes issus des exploitations agricoles ou des jardins familiaux). L'homme est exposé à 95% par voie alimentaire, les 5% restant étant les voies cutanée et respiratoire.
Il est à noter que la fumée de tabac fait partie des sources d'exposition par voie respiratoire, minime mais non négligeable. À titre d'exemple, fumer deux cigarettes revient à avaler autant de dioxine de Seveso que de boire un verre de 20 cl de lait comportant la dose maximale tolérée en dioxines. Selon le tabac considéré, celui-ci peut contenir de 0,1 ng à plus de 1 ng TEQ par paquet de PCDD (et 100 fois moins de PCDF).
En France, l'alimentation est constituée schématiquement par 113 de produits laitiers, 1/3 de poissons et 1/3 de fruits et légumes. La proportion représentée par la viande reste faible en France, à la différence de l'Allemagne et du Danemark.
Les dosages réalisés chez les différents animaux que l'on est susceptible de retrouver dans nos assiettes (poissons, mollusques, crustacés, oiseaux et mammifères), montrent des quantités de PCB bien supérieures à celles des dioxines. En effet, les PCB ont une aptitude supérieure à la biomagnification, probablement en relation avec une biodisponibilité et une stabilité plus importantes. On observe en général que les espèces aquatiques accumulent plus de dioxines et de PCB que les animaux terrestres.
On s'intéresse plus particulièrement aux dioxines et à la contribution des différents aliments à l'exposition humaine (en pourcentage) à ces contaminants. En France, des dosages de dioxines contaminant nos aliments ont été réalisés : avant 1998, les résultats indiquent que trois groupes d'aliments contribuent à la majeure partie de l'apport alimentaire en dioxines, à raison d'environ 30% chacun : le lait et les produits laitiers, les produits carnés et les ovoproduits, les produits de la pêche. Les produits végétaux ne compteraient que pour 10% environ de l'apport alimentaire total.
Toutes les mesures réalisées au sein des différents aliments donnent des résultats en dessous des valeurs réglementaires, fixées par l' AFSSA (Agence française de sécurité sanitaire des aliments).
Plusieurs chaînes alimentaires existent et doivent être prises en considération car l'homme est bien souvent le dernier maillon de ces chaînes, pour de nombreux aliments.
Même si on ne recense pas de source d'émission de dioxines et/ou d'utilisation de PCB, on en retrouve tout de même dans certaines zones arctiques. Adsorbés à de fines particules, les dioxines et les PCB ont la capacité d'être transportés sur de longues distances, par des courants atmosphériques voire des courants marins, généralement des milieux chauds (à forte activité humaine) vers les milieux froids, avant de retomber à la surface des sols et des milieux aquatiques. Après pénétration dans les systèmes aquatiques, ces polluants s'enfouissent à partir des couches superficielles des sédiments. Ils peuvent être remis en
des couches superficielles des sédiments par le faune aquatique). Ces dioxines et PCB peuvent alors entrer dans la chaîne alimentaire aquatique par le biais des poissons et du phytoplancton. Cette propriété (transport à longue distance) explique la présence de ces polluants mesurés dans le sang et les graisses des esquimaux et des ours blancs. Une étude récente a mis en évidence des teneurs élevées en PCB dans les tissus humains prélevés au cours d'autopsies pratiquées sur les populations Inuits du Groenland. Les résultats obtenus indiquent en effet que certains congénères sont environ 20 fois plus abondants chez les Inuits que chez les habitants de la ville de Québec.
Par leurs habitudes alimentaires et bien que consommateurs de poissons, les français représentent plutôt le maillon final des chaînes agro-alimentaires.
Les chaînes agro-alimentaires résultent de l'élevage d'animaux herbivores, sont généralement courtes mais fournissent des aliments largement consommés par l'homme, d'où leur importance sur le plan de la surveillance des taux de bioaccumulation des dioxines et de la compréhension des modalités de transfert.
La chaîne alimentaire passant par les bovins est la plus importante à considérer pour plusieurs raisons:
- le lait et les produits laitiers ainsi que la viande bovine occupent une place majeure et croissante dans la consommation de chaque individu ;
- les bovins sont élevés pratiquement toute l'année à l'extérieur et peuvent être exposés à diverses contaminations ;
- les bovins ont une durée de vie assez longue (8 à 10 ans pour une vache laitière).
On observe que la contamination chimique n'entraîne pas de manifestations cliniques chez les ruminants exposés, car les concentrations dans l'environnement sont faibles. Néanmoins, leur accumulation dans les produits (laits et viandes) peut représenter un risque pour la santé publique. Les bovins, particulièrement les vaches laitières, deviennent alors des
«
sentinelles»
de pollution par les dioxines.Par ailleurs, en bout de chaîne, le fœtus à travers le placenta, comme le nouveau-né par le lait maternel, peuvent être exposés aux dioxines. En effet, la contamination des graisses maternelles conditionne aussi la teneur en dioxines du lait maternel des femmes qui allaitent. Ce lait maternel constitue une voie d'excrétion de ces molécules et expose le nourrisson aux dioxines. Aussi, plusieurs campagnes de mesures ont été réalisées en France et dans les autres
pays européens sur les teneurs en dioxines dans le lait maternel pour évaluer l'exposition et le risque de contamination du nourrisson.
En France, l'étude réalisée en 2000 (In VS/CAREPS) auprès du réseau national des lactariums a montré que la teneur moyenne en dioxines dans le lait maternel des femmes :françaises était de 16,5 pg 1-TEQ/g MG. Cette valeur moyenne est comparable à celle des autres pays industrialisés. L'ensemble des mesures européennes ont mis en évidence une diminution des teneurs en dioxines dans le lait maternel d'environ 20 à 50% entre 1988 et 1993. Cette étude a également permis d'identifier certains facteurs influençant les niveaux de dioxines dans le lait maternel et de calculer un niveau moyen d'exposition pour un nourrisson de 5 Kg, consommant quotidiennement 700 mL de lait maternel contenant 3% de matières grasses, de 70 pg/Kg de pc/j. Les enfants au sein sont de loin la population la plus fortement exposée aux dioxines. Cependant, les taux estimés chez les nourrissons ne doivent pas être un frein à l'allaitement. Actuellement, les experts (OMS, 1998 et InVS/CAREPS, 2000) conseillent de maintenir l'allaitement maternel car, malgré sa contamination possible, les avantages de l'allaitement (protection immunitaire et protection contre les allergies, entre autres) dépassent les risques. De plus, même si l'exposition du nourrisson est supérieure à celle de la population générale, il faut rappeler que l'exposition par le biais de l'allaitement n'a lieu que durant quelques mois et que la dose tolérable est évaluée comme étant un risque acceptable sur une vie entière. En effet, pour une période d'allaitement de 6 mois, cela représente moins de 4% de la dose totale absorbée au cours d'une vie.
10- Imprégnation des populations (Diapositives 39 à 41)
Compte tenu du caractère cumulatif des dioxines, la mesure de ces substances fournit une bonne estimation de la charge corporelle, c'est-à-dire de la dose interne cumulée essentiellement par voie alimentaire dans les tissus graisseux.
