Etude de l' hépatotoxicité d'un Hydrocarbure Arômatique Polycyclique (HAP) "Le Naphtalène"

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République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de !'Enseignement Sypèrieur et de la Recherche Scientifique

Université de Jijel

Faculté des Sciences Exactes et Sciences de la Nature et de la Vie

Département de Biologie Moléculaire et Cellulaire

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Intitulé (...· oS ⁰

Etude del' hépatotoxicité d'un Hydrocarbure Arômatique Polycyclique (HAP) "Le Naphtalène"

Membres de Jury: Présenté par :

Examinateur: Kebsa Wided

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Encadreur : Kebieche Mohammed 1

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}Innée Vniversitaire: 2009- 2010

Remerciements

Nous remercions DIEU le tout puissant, maître des cieux et de la terre, qui nous a éclairé le chemin et permis de mener à bien ce travail.

Tout d' abord nous tenons surtout à adresser nos plus vifs Remerciements à Mr Kebieche Mohmmed, qui nous a permis de réaliser ce travail sous sa direction. Nous ne saurons

jamais oublier ses conseils judicieux pour nous.

Nos Remerciements vont aussi à Mme Kebsa Wided, pour avoir bien voulu examiner ce travail.

A Mr Bahri L et Mr Handis M nous adressons nos plus sincères gratitudes, pour leur générosité scientifique et soutien moral.

Nos remerciements au staff du laboratoire de biologie de l ' université de Jijel.

Une pense amicale aux collègues étudiants et étudiantes du Département de Biologie pour leur soutien et leur aide, surtout : Ismail, Ahmed et Fatima.

Un grand merci à toutes les personnes qui nous ont soutenu de près ou de loin au cours de la réalisation de ce modeste travail.

Radia Sana

Sommaire

Introduction ... ... ... ... . .. ... ... ... .... ... ... 01

PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPTRE 01: Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) 1- Définition ... 02

2- Sources des HAPs ... 02

3- Distribution des HAPs dans la nature ... 03

3-1- Dans l'air ... 03

3-2- Dans l'eau ... 04

3-3- Dans le sol. ... 04

3-4- Dans les matrices biologiques ... 05

4- Chimie des HAPs ... 06

4-1- Structure ... 06

4-2- Les nomenclatures ... 07

4-3- Propriétés physique et chimiques des HAPs ... 07

4-3-1- Les Propriétés chimiques ... 07

4-3-2- Les Propriétés physiques ... 08

5- Classification des HAPs ... 09

5-1- Selon le nombre de cycles benzyliques ... ... 09

5-1-1- HAPs légers ... 09

5-1-2- HAPs Lourds ... 09

5-2- Selon la cancérogénicité ... .... ... ... 09

5-2-1- Classification de l'Union Européenne (UE.2001) ... . ... ... 09

5-2-2- Classification du Centre International de Recherche sur le Cancer ... 09

5-2-3-Classification de l' Agence américaine de protection de l'environnement ... 09

5-3- Selon la toxicité ... 10

6- Toxico-cinétique des HAPs ... 11

6-1- Voies d'exposition ... 11

6-2- Voies d'absorption, distribution et élimination des HAPs ... 11

6-3- Métabolisme et mécanisme d'action des HAPs ... . ... 12

6-3-1-Voies de métabolisation des HAPs ... ... ... 12

6-3-1-1- La voie des CYP ... 13

6-3-1-2- Voie d'oxydation mono électronique par les peroxydases ... 15

7-Dégradation des HAPs ... 16

8- Effets toxiques des HAPs ... 16

8-1- Effets cutanés ... 16

8-2-Effets immunogènes et allergiques ... 17

8-3-Effets hématologiques ... 17

8-4-Effets sur la reproduction et le développement ... 17

8-5-Effets endocriniennes ... 17

8-6- Effets sur le système cardio-vasculaire ... 17

8-7- Néphrotoxicité des HAPs ... 17

8-8- Effets sur le système nerveux ... 18

8-9- Effets cytotoxiques ... 18

8-10- Effets cancérigènes ... 18

8-11- Les HAPs et le stress oxydant ... 18

8-12- Effets hépatotoxiques ... 18

9- les méthodes d'analyse et dosag ... 18

9-1-D ans l'environnement ... 18

9-1-1 Dans l'eau ... 18

9-1-2 Dans l'air ... 19

9-1-3 Dans le sols ... 19

9-2- Le lait maternel. ... 19

9-3- Le sang ... 19

10-Le naphtalène ... 20

10-1-Définition ... 20

10- 2-Propriétés physiques ... 20

10-3- Propriétés chiiniques ... 20

10- 4-La toxicité du naphtalène ... 20

10-5-Études toxico-cinétique du naphtalène chez l'animal.. ... 21

10-5-1-L' absorption ... 21

10-5-2-Le métabolisme ... 21

10-6-Toxico-cinétique du naphtalène chez l'homme ... 22

Sommaire

CHAPTRE 2 : Le foie

1- Définition ... 24

2- Histologie du foie ... 24

3-Cytologie du foie ... 25

4-Physiologie du foie ... .. 25

4-1-Fonctions du foie ... 25

4-1-1-Fonctions métabolique ... 25

4-1-1-1-Métabolisme protidique ... . ... 25

4-1-1-2-Métabolisme glucidique ... . .. 26

4-1-1-3- Métabolisme lipidique .. .. ... .. ... . ... . .... 26

4-1-2-Production de la bile ... .. ... . 26

4-1-3-Fonction de régulation ... . .. . ... ... . ... 26

4-1-4-Fonction de désinfection ... .. ... 26

5-L ' hépatotoxicité ... . . . ... .. . .. .. .. ... . ... 27

5-1-Mécanisme ... . ... ... . ... . . . .... 27

5-2-Molécules hépatotoxiques . . .... . ... . . ... .. ... .... . . . . . .... 27

5-3-Les intoxications hépatiques-aigues . ... .. . ... 27

5-4-Les intoxications hépatiques-chroniques . .... . . ... 27

6-Principales lésions hépatiques .. . . . ... ... . ... . . . .. . ... . .. .. ... . ... ... ... ... 28

6-1- Stéatose ... . .. . ... . ... . .... . ... .. ... .. ... .. ... 28

6-2-Nécrose hépatique .. . . . ... ... . ... . .. . ... .. ... . ... . .... . ... 28

6-3- Cholestase ... .. . . ... ... .. . . . . ... ... ... ... ... . . .. ... 28

6-4- Hépatite ressemblant à une hépatite virale ... . .. . . . ... . .... . ... .. 28

6-5- Cancérogenèse . ... . . . . ... .... .. . . . . . . .. ... . .. . ... ... . .. . . ... ... ... ... . ... .. 28

6-6- la cirrhose ... . ... . . . . ... . . . ... ... . .. . ... ... ... .. .. . ... .. . .. . 28

6-7- Atteint hépatique mixte .... .. . .. ... .. ... .. ... .... ... . ... .. ... . . 28

7- K ystes du foie et maladies associées .. . ... .. . ... ... ... . . . ... . ... 29

7-1- Les Kystes simples du foie ou kystes biliaires . . ... . ... .. ... 29

7-2- La maladie polykystique du foie .. ... ... . . .. .... ... .... . . .... . ... . ... . . 29

7-3- La physiopathologie, symptômes et diagnostic des kystes hydatiques .... . .. 29

7-3-1-Pathogénie .... .. ... .... ... . .... ... . . . ... . . ... . ... . . . . . ... ... .. 29

7-3-2- Clinique . . ... .. ... . .. ... .. . . . ... ... . .. . . . ... . . . . .. .. .. ... .. . .... 29

7-3-4- Biologie ... . ... . ... ... . ... .. . .... . .... . .... ... .. . . .... .. ... ... .. ... 29

7-3-5- Diagnostic ... . .... . ... .. .... . .... .. . ... ... ... . .. .. .. ... . .. . . . 29

7-5-6-Traitement ... 30

8- Effets des HAPs sur le foie ... 30

8-1- Effets des HAPs sur le métabolisme hépatique ... . ... 30

8-2-Effet des HAPs sur la lignée d'hépatocytes humain HepG2 ... . 30

8-2-1- Effet de B[a]P ... . .... . ... 30

8-2-2- Effet des différents HAPs ... 30

9- La sémiologie hépatique ... . ... . ... . ... 31

9-1-La sémiologie clinique du foie ... 31

9-2- Sémiologie biliaire ... . ... . ... . ... . ... . ... . .... 31

9-2-1- Signes fonctionnelles ... . .. ... .. . . ... 31

9-2-2- Signes physiques ... . ... . ... ... . .. . ... 32

9-2-3- Examen complémentaire .. ... . ... . ... 32

9-3-- Sémiologie des ictères ... . . . ... .. . .. ... ... ... ... . .. . ... .. 32

9-3-1- Définition ... . .. . . ... .. . ... . ... . . . . . ... . . .. ... .. . ... .. . .. 32

9-3-2-L' examen du patient ... .. ... .. . . . . .. . .... . .... ... ... . . .. .. .. .. . . . 32

9-4- Sémiologie biologique du foie . . . . . .. . .. .. .. . .. . . . .. . ... ... .... . .. . .. .. 32

9-4-1-les transaminases ... .. ... . . . ... ... . . . ... ... . ... . .. . ... .. .... .... 3 3 9-4-1-1-- les transaminases glutamate oxaloacétique ... 33

9-4-1-2- les transaminases glutamate pyruvate .. .... .. ... . ... ... .. .. 3 3 9-4-2 - Les Phosphatases alcalines .... .. . .. ... .... .. .... .... .... .. . ... . . ... ... .. ... . 33

9-4-3- la bilirubine totale . . . .. .... ... .... ... . . . . .... . ... . ... . . . . ... .... ... . .. . ... 3 3 9-4-4- gamma -glutamyl-transpeptidase ... . ... .. ... . .. . .. . .. ... .. . .. ... .. ... 33

PARTIE PRATIQUE 1-Matériel et méthodes .. ... .. .. ... .. . . .. ... ... . .. . .. ... . . . . ... ... ... .. . ... 34

1-1 -Matériel. .. ... . ... . .. .. . . . ... . .. .... . ... .. .. . . . . . . ... .. . ... ... . . . . ... . . . ... . . .. 34

1-2 -Méthodes . .. . .. ... .. .. .. ... .... ... ... . ... .. . .. ... . .... ... .. . . .. ... . .. .... . ... 34

1-2-1- Préparation de solutions administrées ... .. .. ... .... . . ... . .... . ... . ... 34

1-2-2- Traitement des animaux . .. .... . .. ... ... ... ... . . .. .... . ... 34

1-2-3 - voies d 'administration de naphtalène . ... . ... .. . ... . .. . . . ... ... 35

1-2-4 -Méthodes de prélèvement des échantillons . ... ... . .... .. . . . .. ... . .. .. 36

Sommaire

1-2-4-1 -Prélèvement du sang ... 36

1-2-4-2-Prélèvement du foie ... 36

1-2-5 - L'étude de l'hépatotoxité ... 38

1-2-5-1 Dysfonctionnement hépatique ... 38

1-2-5-1-1- Dosage des transaminases ... 38

1-2-5-1-2-Dosage du la bilurbine ... 40

1-2-5-1-3- Dosage de la phosphatase alcaline ... .41

1-2-5-1-4- Dosage du gamma-glutamyl- transpeptidase ... .41

1-2-6- L'analyse statistique ... 41

2- Résultats et interprétation ... 43

2-1 -L'évaluation du dysfonctionnement hépatique ... .43

2-1-1-Evaluation des transaminases ... 43

4-1-2- Evaluation de bilirubine ... . ... .44

2-1-3 - Evaluation de PAL ... 44

2-1-4 - Evaluation de GGT ... 45

3- Discussion ... . ... . ... 46

Conclusion ... 48

Annexes 1 ... .. .... . ... . .. ... .. . .. .. . ... ... . ... ... 49

Annexes 2 .... . ... . ... . ... . ... . . . .... . . ... .. . . ... . ... .. . ... . 5 1

Tableau 1 : Sources anthropiques des HAPs ... . 3

Tableau 2 : Les propriétés physiques des HAPs ... ... 8

Tableau 3 : Classification des HAPs selon la toxicité ... .. ... ... .. ... .10

Tableau 4 : Distribution des administrations pendant les 8 jours ... ... ... 35

Tableau 5: Variation de différents paramètres du dysfonctionnement hépatique chez les différents lots ... ... . . . ... ... ... .... .. .... . .... .. . . .. ... ... 43

Tableau 6: Résultats du dosage de la TGO ... . ... . . ... . ... ... . .49

Tableau 7 : Résultats du dosage de la TGP ... ... ... . ... ... .49

Tableau 8: Résultats du dosage de la BRB ... . . ... ... ... ... ... 50

Tableau 9 : Résultats du dosage de la PAL . .. .. . .. . . ... ... . .... .... . ... .. .. ... . .. ... 50

Tableau 10 : Les doses administré selon le poids des souris ... .... . ... . ... . ... 51

ADN AhR AKR ARN B (a) p

BPDE CYP 450

eu+

DD EH ERO Fe+

FID FL FLN GC-MS GGT GST HAPs HAPC Hi02

HPLC-FLUO HPLC/MS

Kd Koc Kow Kg Log M N02 OFSP OH 02 · -

PAL PCDD PCDF PM PPM PF TCDD

Liste des abréviations

: Acide désoxyribonucléique.

: Récepteur Aryl hydrocarbone . : Aldo -kéto- Réductases.

: Acide Ribonucléique . : Benzo (a) pyrène .

: Benzo (a) pyrène -7,8-dihydrodiol -9,10- époxyde.

: Cytochromes Peroxyde 450.

: Cuivre

: Dihydrodiol Déhydrogènases.

: Epoxyde hydrolase

: Espèces Réactives de l'Oxygène.

: Fér

: Détecteur à Ionisation de Flamme.

: Fluoranthène : Fluorène.

: Chromatographie Gazeuse Couplée à la Spectromètre de Masse.

: Gamma -glutamyl-transpeptidase.

: Gluthation-S-transférase.

: Hydrocarbures aromatiques polycycliques.

: Hydrocarbures aromatiques polycycliques chlorés.

: Peroxyde d'hydrogène.

: Chromatographie Liquide Haute Performance Fluor métriques.

: Chomatographie Liquide Haute Performance Couplée à la Spectrométrie de Masse en mode tandem.

: coefficient de partage sol:eau.

: coefficient d'adsorption sur le carbone organique.

: coefficient de partage octanol:eau.

: Kilogramme.

: Logarithme.

: Moins.

: Dioxyde d'azote.

: Office fédéral de la santé publique.

: Hydroxyle

: Anion superoxyde.

:Phosphatases alcalines.

: polychlorodibenzo-p-dioxines : polychlorodibenzofurannes.

: Poids Moléculaire : parties par million.

: Point Fusion.

: 2, 3 , 7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine.

µg µm XRE

: Microgramme.

: Micromètre.

: Elément de Réponse aux Xénobiotiques.

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Introduction

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Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs) 1- Définition

Les HAPs sont des composés organiques constitués de carbone et d'hydrogène possédants 2 ou plusieurs cycles benzéniques fusionnés. Cette famille chimique compte plus d' une centaine de composés (Lee et al., 1976).

Ce sont des polluants que l'on peut retrouver dans tous les constituants d'un écosystème aquatiques ou terrestre (Campanella et Perrin, 1997). Ils font partie des Polluants Organiques Persistants (POPs) car ils sont caractérisés par les quatre propriétés suivantes (Ademe , 2004) :

o Toxicité : leur accumulation dans les sols, les sédiments et les êtres vivants y cause des perturbations importantes.

o Persistante dans l'environnement : Ils sont généralement peu dégradés dan s l' environnement naturel ou par les organismes vivant.

o Bioaccumulation : Ces molécules s'accumulent dans les tissus vivants du fait de leur faible solubilité aqueuse et leur forte solubilité dans les lipides.

o Transport longue distance : Du fait de leurs propriétés de persistance et d e bioaccumulation, ces composés peuvent se déplacer sur de longue distance.

Ils sont classés aussi parmi les substances cancérogènes par l' Union Européenne ou le Centre International de Recherche sur le Cancer (Straif et al., 2005)

Dans l'environnement, les HAPs sont généralement présents sous forme de mélanges complexes dont la composition varie selon l'origine (Law et Biscayat, 1994).

2- Sources des HAPs

La formation des HAPs peut avoir de nombreuses origines qui peuvent être regroupées en 3 catégories, on peut distinguer les origines pyrolytiques, diagénétiques et pétrogeniques.

Cependant, les deux dernières sont négligeables dans l'atmosphère en comparaison aux sources pyrolytiques (Samanta et al ., 2002)

- HAPs d'origine pyrolytique: Avant l'utilisation du charbon, du pétrole et du gaz naturel comme sources d'énergie, l'apport en HAPs d'origine pyrolytique était principalement due à de s phénomènes naturels tels que les feux de forêts , les éruptions volcaniques, et les réactions biogènes dans les plantes et les bactéries (Juhasz et Naidu, 2000 ; Wilck, 2000).

Aujourd'hui, c'est l'origine pyrolytique anthropique qui est considérée comme la source majeure

des HAPs dans l' environnement. Les HAPs pyrolytiques sont générés par des processus de

combustion incomplète de la matière organique à haute température (Samanta et al. , 2002). Les

mécanismes mis en jeu lors de leur formation font intervenir la production des radicaux libre par

pyrolyse à haute température (2: 500°C) de la matière fossile (pétroles, fioul , matière organique)

dans les conditions déficientes en oxygènes. Les HAPs d'origine pyrolytique proviennent de la combustion du carburant automobile, de la combustion domestique (les cigarettes modernes de

"bas goudron" livrent 10 ng de BaP), de la production industrielle, de la production d'énergie (centrales électriques fonctionnant au pétrole ou au charbon (Tableau 1) (Menzie, 1992).

Tableau 1 : Sources anthropiques des HAPs (Menzie, 1992).

Sources stationnaires industrielles Sources domestiques Sources mobiles

- Production d'aluminium. - Naturel, Chauffage (gaz, -Voitures.

- Fabrication de pneu. bois, charbon). .-Avions

- Créosotes et préservation du bois. - Tabagisme. -Trains.

- Sidérurgie. - Cuisson des aliments -Bateaux.

- Industrie du bitume et goudrons. (barbecue, friture).

- Cimenteries.

- Moteurs à combustion.

- Industries pétrochimiques et similaires.

- Chauffage et électricité.

- Incinérateurs de déchets ménagers et industriels.

3- Distribution des HAPs dans la nature: La volatilisation, la photolyse , l'hydrolyse, la dégradation microbienne sont les mécanismes qui déterminent le devenir des HAPs dans l'environnement (Southworth, 1979).

3-1- Dans l'air

Dans l'atmosphère, les concentrations des HAPs particulaires sont très variables. En effet, les concentrations peuvent être très différentes entre un lieu très reculé (quelques dizaines de pg/m3), et un lieu très urbanisé (quelques centaines de ng/m3) (Leoz-Garziandia, 2003). On remarque également une variabilité saisonnière masquée par des concentrations plus importantes en hiver (Leoz-Garziandia, 2000) à cause de :

* L'augmentation des émissions dues au chauffage domestique.

*Les processus de dégradation des HAPs qui sont moins importants en hiver qu ' en été .

* La température plus faible donc les HAPs auront tendance à rester en phase particulaire.

Dans l' air, ils peuvent réagir avec les ultraviolets et avec d 'autres polluants comme

l'ozone, le dioxyde d'azote (N02) et le dioxyde de souffre (S02) pour produire des diones, des

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polvcvcligues (HAPs)

nitrite- HAPs et des acides sulfoniques. Les composés ainsi formés peuvent être parfois plus dangereux que les composés parents (Nikolaou, 1984) :

• Photooxydation des HAP : elle produit des composés oxygénés probablement cancérogènes (Lundstedt, 2007).

• Réaction avec les oxydes d'azote : conduit à la formation de nitro-HAPs. Les composés ainsi formés peuvent être des mutagènes directs (Pitts et al. , 1978 ; Tokiwa, 1994).

• Réaction avec lozone : Les produits de réaction sont des diacides, des quinones ou des cétones (Pitts et al., 1980). Certains d'entre eux sont des mutagènes directs.

C'est le cas du benzo[a]pyrene-4, 5-oxide (Lundstedt, 2007).

• Réaction avec des composés soufrés : les HAPs peuvent réagir avec S0

S0

ou H

S0

Les produits des réactions sont des acides sulfoniques et sulfiniques (Jager et Rakovic, 1974 ; Tebbens, 1966).

• Les HAPs chlorés (HAPC) : Les dioxines (polychlorodibenzodioxines - PCDD) et furanes (polychloro-dibenzofuranes - PCDF) regroupés sous le terme "dioxines

" appartiennent à la famille chimique des HAPC. Ce sont des polluants

ubiquitaires très stables et toxique ; le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé la 2 , 3, 7, 8 TCDD, HAPC le plus toxique (dite Sévéso), dans le groupe 1 des cancérogènes certains pour l'homme (Cordier et Bard , 2000) . La partition gaz/ particule : Dans l'atmosphère, les HAPs les plus légers (2 cycles

benzénique), seront présents dans la phase gazeuse alors que les lourds (plus de 2 cycles benzénique), seront liés à la phase particulaire (Maio et Corn, 1966 ; Sheu et al., 1997).

3-2- Dans l'eau

La contamination du milieu aquatique se fait essentiellement par voie atmosphérique et par drainage et les sivage des sols (Ollivon et al., 1993 ; Law et Biscayat, 1994). Les HAPs sont adsorbés sur les particules organiques et inorganiques qui se concentrent dans les sédiments où se stabilisent (source latente de pollution) (Djomo et al., 1995). Leur persistance dans les sédiments varie de plusieurs mois à plusieurs années. Cependant, certains peuvent être relargués par des mécanismes de bioturbation ; ils restent potentiellement toxiques pour les organismes qui les ont incorporés (Tuvikene, 1995).

3-3- Dans le sol

Les sources de rejets des HAPs dans les sols sont diverses et comprennent les processus de

dispersion de matières créosotées (chemins de fer), les procédés industriels, et les dépôts

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs) atmosphériques (Kim et al., 2007). Ces derniers semblent constituer une source importante des HAPs dans les sols (Trapido, 1999; Motelay-Massei et al., 2004).

La présence d'HAPs dans le sol peut présenter une nuisance pour les plantes. Ils inhibent la germination des graines et diminuent le rendement de certaines plantes agricoles (Debiane et al., 2009). Les concentrations des HAPs dans les sols diminuent de manière exponentielle à la distance de la source émettrice (Crépineau et al., 2003). Une étude réalisée par (Motelay-Massei et al, 2004; Wilcke, 2000) révèle que le fluoranthène, benzo [b+j+k] fluoranthène et le pyrène sont des HAPs majoritairement retrouvés dans les sols, suite à des dépôts non urbains.

3-4- Dans les matrices biologiques

La principale source d'exposition aux HAPs dans la population générale est l'alimentation en particulier la consommation des viandes et poissons fumés ou grillés sur le feu, de graisses et huiles végétales ainsi que l'ingestion des produits contaminés par dépôt atmosphérique ou dispersion des HAPs à partir du sol (végétaux) (Drux, 2003), et aussi par bioaccumulation (mollusques) (figure 1). La concentration des HAPs dans les aliments dépend de la méthode de préparation et de l'origine des aliments (Environnement Canada, 1991). Les produits de la mer et les céréales constituent la principale source d'absorption quotidienne d'HAP dans les pays de l'UE (SCF, 2002).

Bio-Ace umulation

Bio-Accumulation

Figure 1 : Contamination de la chaîne alimentaire (Environnement Canada, 1991 ).

- Contamination du lait maternel : Une recherche en 1998 par l'UFC (Union Fédérale des

Consommateurs) a été réalisée sur le lait de 15 femmes; cette étude montre que les HAPs vont

distribués à travers le lait des mère porteuse vers les nouveau-nés (Figure 2) qui sont caractérisés

par des systèmes immatures (ex: immunitaire, nerveux .... ), donc cette exposition peut entraîner

une anémie hémolytique, des troubles neurodéveloppementaux chez les nouveaux nés (Cordier

et Bard, 2000) et même des anomalies de la formation de l'émail dentaire (Drux, 2003).

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polvcycligues (HAPs)

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Figures 2: La distribution des HAPs à travers le lait maternel (Cordier et Bard, 2000).

4- Chimie des HAPs 4-1- Structure

Les HAPs sont constitués d'atomes de carbone et d'hydrogène formant des cycles aromatiques condensés accolés en nombre croissant allant de deux cycles (Naphtalène) jusqu'à six cycles (benzo(g,h,i) pérylène) (Menzie, 1992; Li et Chen, 2002). L' agencement des cycles pouvant être linéaire (Anthracène) angulaire (Fluoranthène) ou groupés (pyrène). Les structures des 16 HAPs retenus comme polluants prioritaires par l' American Environmental Protection Agency (EPA) sont présentés dans la figure 3 (Ifremer et al., 2004).

CO

CX1

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Benzo( a)anthrncèue

# Benzo(a)pyrèue

Acênaphtène

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Anthrncèue

Chrysène

CO

~ ~J

Fluoranthèue

Benzo(b )fluornnthène

Dibenzo(a.h îanthracène Iudéno( c .d)pyrène

O=D

PyTene

0

Benzo(g.h.1)p•frylène

Les HAPs lourds possèdent en effet des configurations structurales particulières appelées région baie et région fjord (Figure 4).

Région baie _{Région fjord}

Boozo{a)pyrèoo

Figure 4 : Caractéréctique structurale des HAPs lourds (Li et Chen, 2002) .

4-2- Les nomenclatures : Les principes de cette nomenclature extraits de l'IUP AC (Intemationnal Union of Pure and Applied Chemistry) peuvent être résumés comme suit

• Les structures des HAPs sont positionnées en orientation sur une base horizontale l'alignement de cycles le plus grand possible avec le reste de la molécule disposée en majorité dans le quadrant supérieur droit (Menzie, 1992).

• Les atomes de carbone extérieur des structures sont numérotés dans le sens antirigonométrique avec l'origine sur le sommet libre le plus à gauche du cycle supérieur le plus à droite (Menzie, 1992).

4-3- Propriétés physiques et chimiques des HAPs 4 3-1- Propriétés chimiques

A l'état pur, les HAPs sont des solides souvent colorés et cristallins à température

ambiante . Ce sont des composés neutres, non polaires et hydrophobes qui ne s ' ionisent pas (Southworth, 1979).

Leurs propriétés physico-chimiques varient avec leur masse molaire et leur structure

• Les HAPs se subdivisent en deux groupes : les légers, dont la masse molaire est comprise entre 150 et 180 g.mor

et les lourds dont les masses molaires varient de 200 à 280 g/mol.

• La solubilité des HAPs exprimée en mol/1 ou en mg/l . Excepté pour le naphtalène, les solubilités des HAPs dans l' eau sont modérées (30 mg/1) à très faibles (2.6 x l0

mg/l ) pour les HAPs lourds (Jean, 1994).

• La Pression de vapeur sert à estimer la tendance d'un produit à se volatiliser. A partir de

10-

kPa, les composés sont considérés comme volatils (Lemière et al. , 2001 ).

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycligues (HAPs)

Le Coefficient de partage octanol/eau (Kow) traduit la répartition d'une molécule d' un soluté entre la phase lipophile ( octan-1-ol) et la phase hydrophile (eau). Ce coefficient donne une indication sur sa capacité à s'adsorber sur des surfaces hydrophobes (exemple: les membranes biologiques des organismes vivants). Les Kow des HAPs sont relativement élevés, varient de 3,37 à 6,5 (Southworth, 1979).

4-3-2- Propriétés physiques

Les HAPs sont semi volatils (point d'ébullition compris entre (200 et500 °c), avec des propriétés hydrophobes, ils sont lipophiles et solubles dans nombreux solvants organiques, ils sont potentiellement bioaccumules et concentrée dans les sols et dans les sédiments ainsi que dans les plantes et à traverse la chaîne nutritionnelle, (Jean, 1994).

La densité des HAPs est généralement supérieur à 1 et immiscibles à l'eau. Les HAPs sont généralement biodégradables dans les sols, les molécules les plus légères étant les plus rapidement dégradables, le milieu doit toute fois être suffisamment aérobie, ils peuvent être fixés par la matière organique des sols (tableau 2) (Southworth, 1979).

Tableau 2: Les propriétés physiques des HAPs (Lumière et al., 2001).

Solubilité dans Coefficient Demi-

l'eau

25°c de partage vie

HAPs PM (en mg/l Pf(

c) Pe(

densité octano/eau dans les (log kow) sols

Naphthalene 128 31,7 80 218 1,02 3,37 20-50j

Fluorène 166 1,68 114 298 1,2 4,18 30-60j

Phénanthrène 178 1 101 338 1, 18 4,46 2-200j

Anthracène 178 0,045 215 340 1,25 4,5 2-20m

Fluoranthène 202 0,206 107 384 1 ;20 4,9 30-60j

Pyrène 202 0, 132 151 396 1,27 4,88 1-5a

Benzo(a)panthracène 228 0,0094 435 438 1,27 5,63 l-3a

Chrysene 228 0,0018 258 441 1,27 5,63 l-3a

Benzo(b )fluoranthène 252 0,0015 167 487 1,27 6,04 l-2a

Benzo(k)tluoranthène 252 0,0080 217 481 _- 6,21 2-6a

Benzo( a )pyrène 252 0,0016 178 496 1,35 6,06 2-20m

Dibenzo(ah)anthracène 278 0,0050 263 498 1,28 6,86 1-2a

Benzo(ghi)pérylène 276 0,0007 278 500 1,3 6,78 l-2a

Indéno( 123cd)pyrène 276 0,0002 164 505 1,07 6,58 l-2a

5- Classification des HAPs

Les HAPs sont classés également selon plusieurs critères à savoir :

5-1- Selon le nombre de cycles benzyliques

5-1-1- HAPs légers : dans lesquels le nombre de cycle est inférieur à quatre (naphtalène , fluorène , fluoranthène, acénaphtylène, phénanthrène et acénaphtène), généralement ils ne sont pas cancérogènes (Maio, 1966).

5-2-1- HAPs Lourds : dans lequel le nombre de cycle est supérieur à quatre cycles (pyrène, chryséne, benzo (a) pyrène, benzo [ghi] perylène . .. . etc.). Généralement ils sont très toxiques et cancérogènes. Ces HAPs possèdent en effet des configurations structurales particulières (région baie et région fjord) (Maio , 1966).

5-2- Selon la cancérogénicité

La consultation bibliographique nous présente plusieurs classifications selon les différentes institutions mondiales, entre autres :

5-2-1- Classification de l'Union Européenne, (UE, 2001)

- Première catégorie : substance que l'on sait être cancérigène pour l' homme.

- Deuxième catégorie : substances devant être assimilées à des substances cancérogènes pour l'homme .

- Troisième catégorie : substances préoccupantes pour l' homme en raison d ' eff ets cancérigènes possible mais pour lesquelles les informations disponibles ne permettent pas une évaluation satisfaisante.

5-2-2- Classification du centre international de recherche sur le cancer, (CIRC, 2008) Cette classification nous présente 4 groupes selon le critère de cancérogénicité à savoir : Groupe (1): l' agent cancérigène pour l'homme .

Groupe (2) : 2A : Agent est probablement cancérigène pour l' homme.

Groupe (2) : 2B : Agent pourrait être cancérigène pour l'homme.

Groupe (3): L ' agent ne peut être classé pour sa cancérogénicité pour l' homme.

Groupe (4): l' agent n' est probablement pas cancérigène pou l' homme.

5-2-3-Classification de l' Agence Américaine de Protection de l'Environnement (US EP A) (US EP A ,2003)

Cette agence nous présente à son tour plusieurs classes des HAPs qui sont : Classe A: substance cancérigène pour l' homme.

Classe B

substance probablement cancérigène pour l'homme. Des données limites chez

l' homme sont disponibles .

•

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs) Classe B2: substance probablement cancérigène, il existe des preuves suffisantes chez l' animal et des preuves non adéquates ou pas des preuves chez l' homme.

Classe C : cancérigène possible pour l'homme.

Classe D : cancérigène non classifiable quant à sa cancérogénicité pour l'homme.

Class E : cancérigène pour le quelle il existe des preuves de non cancérogénicité pour l' homme.

5-3- Selon la toxicité

Les HAPs sont classé permet les polluants prioritaires par l 'US EP A , parce que, une fois absorbées se transforme sous l' action des enzymes à des époxydes ou des dérivés hydroxylés.

Les métabolites des HAPs peuvent aussi avoir un effet toxique car il's ont liée avec des protéines, telles que l ' ARN, l' ADN et provoquer des dysfonctionnements cellulaires ( tableau 3) (Pouget et al. , 2000; Pitts et al. , 1978) .

Tableau 3 : Classification des HAPs selon la toxicité (Pouget et al. , 2000; Pitts et al. , 1978).

HAPs Toxicité : cancérogénèse Mutagenèse Rapporté dans

-

Naphtalène Modérée Non confirmée EPA-TSCA

Acénapthène Modérée Constatée EPA-TSCA

- - --

Acénaphtylène Modérée Constatée EPA-TSCA

Fluorène Faible Constatée EPA-TSCA, IARC

-- --- ^-

Phénanthrène Modérée Constatée EPA-TSCA, IARC

Anthracène Modérée ' Constatée EPA-TSCA, IARC

-

Fluoranthène Modérée Non confirmée Constatée EPA-TSCA, IARC Pyrène Modérée Non confirmée Constatée - EPA-TSCA, IARC

-

- -

-

Benzo( a )anthracène Elevée Confirmée Constatée EPA-TSCA, IARC

Chrysène Confirmée Constatée EPA-TSCA, IARC

i

r -

Benzo(b )fluoranthène '.Confirmée Constatée IARC Benzo(k)fluoranthène Confirmée Constatée IARC

- -

Benzo( a )pyrène Elevée ; confirmée Constatée EPA-TSCA, IARC Benzo( e )pyrène Non confirmée Constatée IARC

Indeno( 1,2,3-cd)pyrène Confirmée Constatée EPA-TSCA, IARC Benzo(g,h ,i)pérylène ·Non confirmée Constatée IARC

1

6- Toxico-cinétique des HAPs 6-1- Voies d'exposition

Les HAPs sont absorbés chez l'homme par:

•:• Les voies respiratoires via l'inhalation de particules atmosphériques contaminées ou de fumées de cigarettes. Le taux d'absorption par les poumons dépend du type d'HAPs, de la taille et de la composition des particules sur lesquelles ils sont adsorbés (Boffeta et al., 1997; Womat et al., 2001; ATSDR, 1995)

•:• Le système digestif via l' ingestion de produits alimentaires contaminés, notamment les produits grillés ou fumés. Le poisson fumé peut contenir jusqu'à 80µg d'HAPs par kilogramme (Boffeta et al., 1997; Wornat et al., 2001; ATSDR, 1995).

•:• La peau : Une application cutanée de goudron de houille chez le volontaire sain pendant 2 jours consécutifs montre que le pyrène passe la barrière cutanée (Storer et al., 1984).

Les personnes travaillant dans l'industrie du bois, dans des locaux confinés contenant des fourneaux ou utilisant du goudron ou de l' asphalte présentent un risque accru de cancer des poumons, de !'oesophage et de la peau (Boffetta et al., 1997; Partanen et Boffetta, 1994; Womat et al., 2001).

6-2- Voies d'absorption, distribution et élimination des HAPs

Les HAPs, très liposolubles, sont absorbés par le poumon, l' intestin et la peau.

- Absorption respiratoire : il existe une clairance muco-ciliaire qui fait remonter les particules dans l' arbre respiratoire. Elles sont alors avalées et entrent dans l'organisme par voie digestive . Les particules les plus petites se déposent directement dans le parenchyme pulmonaire profond où une métabolisation a lieu (Moody, 1995).

- Absorption digestive : rapide, facilité par les aliments riches en graisse (Moody, 1995).

- Absorption cutanée : chez l' homme, in vitro, la dose absorbée est de 1 à 3 % de la dose appliquée (Moody, 1995).

Les études chez l'animal montrent que les HAPs sont rapidement transportés de la voie d'entrée vers d'autres organes via le sang et les vaisseaux lymphatiques (quelle que soit la voie d'entrée); pratiquement les HAPs sont détectés dans tous les organes. Le stockage se fait dans le

foie , les reins et le tissu adipeux (IARC, 1983). Les HAPs très lipophiles peuvent entrer dans les

cellules en franchissant la membrane plasmique. Dans la cellule, ils s'associent généralement

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatiques Polycycliques (HAPsl avec des molécules hydrophobes qui participent à sa distribution à travers les compartiments intracellulaires. La plupart des HAPs s'accumule préférentiellement dans la mitochondrie et le noyau (Van Rooij, 1993).

L'élimination des métabolites des HAPs se fait majoritairement par les îeces et les urines quelle que soit la voie d'administration (V an de Wiel, 1993 ; Foth H, 1988 ; Moir, 1998).

6-3- Métabolisme et mécanisme d'action des HAPs

Les HAP, à l'image du Benzo[a]pyrène sont des pro-carcinogènes et nécessitent une activation métabolique par des enzymes comme les époxyde réductases (ER), les époxydes hydrolase (EH)et la Glutathion S transférases (GST) (Shimada et Guengerich, 2006) pour acquérir des propriétés électrophiles et exercer leurs effets toxiques. Cette bio- activation dont la fonction première est de détoxifier l'organisme transforme des molécules inertes en intermédiaires réactifs pouvant réagir sur les biomolécules dont l' ADN (figure 5) (Miller et Ramos, 2001).

génotoxique

/ /

Mét .f'

électroP.hiles

l l'ADN

l

progénotoxique

Fonctionnalisation phase 1

Conjugaison

Il

- -Métabolites

inactifs

l

Figure 5 : le métabolisme des HAPs (Miller et Ramos, 2001 ).

6-3-1-Voies de métabolisation des HAPs

Il existe 3 voies principales de métabolisation des HAPs (Figure 6) (Xue et Warshawsky,

2005). La plus importante implique la famille des cytochromes P450 (CYP450) qui catalyse la

monooxygénation des HAPs en époxyde. La deuxième voie repose sur

formation d'un radical

-

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polvcycligues (HAPs)

Oil

r

iR,:)S M. !US-

..

o u

..

ill,~-epuxillt

'> 9$%

7R,/iR-diol

> 95"'0

1 CYP Q1₁₁

I ._ f'lé

Ho''' Y

ou

!1

7R,8. ,!JS,IQJ<.

riiol~~pol:idt

BaP

.

a

l!O ~ 110

OH OH

fil

7S RR,YS.IOR- JV

ïS, R, YR,/fü.

Figure 7: Voie des CYP450 (Xue et Warshawsky, 2005).

Cet époxyde comporte 2 diastéréoisomères (syn) et (anti) qui eux-mêmes possèdent 2

énantiomères optiquement actifs(+) et(-). Il existe donc 4 isomères du BPDE (Figure 8) (Xue et Warshawsky, 2005). Elle se traduit dans les microsomes hépatiques de souris par la formation exclusive de l' isomère 7R, 8S oxyde (Yang, 1988) qui est converti en 7R, 8R diol. Cette réaction donne l' isomère diol époxyde 7R, 8S ,9S, lOR donc l'isomère (+) anti BPDE. Des expériences montrent que le B[a]P et le B[a]P-7,8-diol sont métabolisés par les CYPl At suivi des CYP1

puis des CYP1 A2. Ces dernières sont incapables de former le 7, 8 diol (Kim et al. , 1998).

HO'"

Ho···

{-}-BaP {7R,8S) diol-(9R,lOS) époxyde{-) syn .BPDE {+)-BaP {7R,8S) diol-{9S,IOR) époxyde(+) anti BPDE

HO

ÔH ÔH

{•}-Ba.P f7S,BR)dio!-{9S,IOR} époxyde(+)~ BPDE (+BaP {7S,BR) diol-{9R,IOS) épox. de

H

Figure 8: Isomères du BPDE, (Xue et Warshawsky, 2005) .

1

1

1 1

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycvcligues (HAPs)

6~3

1-2- Voie d'oxydation mono électronique par les peroxydases

La voie d ' oxydation mono électronique par les peroxydases a pour mécanisme l' oxydation à un électron du B[a]P par les peroxydases cellulaires et/ou potentiellement par les cytochromes P450 (Figure 9). Elle conduit à la formation de radicaux cations. Le radical cation, contrairement au BPDE est instable chimiquement. Il peut être généré par des oxydants chimiques, mais également par électrochimie ou de façon enzymatique (Penning et al. , 1996) :

CYP450 pémx:ydasc

Oxyt.btwn

fo111iqt1 • c!Lx:troch1m1quc BLaJP

oxydant

rédu ·tcur

Raùical cation du B[a. P a-..c.x: une charge

!m:uil~éc en C -6

Figure 9: Formation du radical cation suite à l'oxydation des B[a]P (Penning et al., 1996).

6-3-1-3- Voie des quinones

La voie métabolique des quinones met en Jeu des dihydrodiol déshydrogénases (DD), enzymes appartenant à la superfamille de l'aldo-céto réductases (AKR). La métabolisation du B[a]P diol par ces enzymes produit un catéchol (Figure 10). Ce catéchol subit deux oxydations à un électron avec la production concomitante d'espèces

de l' oxygène pour former des HAPs o-quinones (Smithgall , 1988). La première oxydation produit un anion o-semiquinone et du peroxyde d 'hydrogène suivi par une deuxième oxydation qui conduit à la formation de o- quinones et d' un anion superoxyde. En présence d' équivalents réducteurs cellulaires (ex:

NADPH), les HAPs o-quinones peuvent aussi être réduites en catéchols entraînant des cycles rédox supplémentaires qui amplifient la production d'espèces réactives de l' oxygène H

0

0

(Penning, 1996). En présence de métaux rédox tels que Fe

+ ou Cu+ , H

0

peut donner •oH .

Dans l' ADN , ces espèces réactives conduisent à la génération de bases oxydées notamment au

nw e -au c\ ^h. gwanin (1 ,%-tlihydro-8-oxo-guanine ). De plus, •oH est à l' origine de cassures de

1

lipidique (augmentation de la formation de malondialdéhyde) est observée. Les HAP o-quinones sont à l' origine d'une production d' ERO mais peuvent également former des adduits à l' ADN.

'

!

. . OÇ

140" 1

011

BaP-7.8-dihydrodiol

Dili)d100J.ol Dd1!t<lr(lt'fli1Ue ,._

KR~

ADtP)ll

J

---

eo~

Radical anion o-semiquinone

HAP-0-yuinone

Fom1ation de conjugués glucuronide

sulfate

Dommages oxyùatifs

Dommage. oxydati fs

Adduits à l'ADN

Figure 10 : Voie des quinones (Penning et al. , 1999).

7- Dégradation des HAPs

Les HAPs peuvent être biodégradés par divers microorganismes , comme les bactéries , les champignons et certaines algues, qui vivent dans les sols ou les substrats sédimentaires ou demeurent en suspension dans la colonne d'eau ( Gibson et al., 197 5 ; Gibson, 197 6).

8- Effets toxiques des HAPs

Il existe des populations plus sensibles aux effets des HAPs: les enfants , les personnes âgées, les personnes fragilisées par certaines maladies , les personnes résidant ou travaillant à proximité des industries (Drux, 2003).

La toxicité des HAPs est très variable, elle touche la plupart des fonctions du corps humain (EFSA, 2008 ; SCF, 2002) .

8-1- Effets cutanés chloracné , hyperkératinisation, hyperpigmentation (taches sombres

~m

la \)eau), involution des glandes sébacées, kystes sébacés. Altérations de l' activité de

prolifération et de l' état de différenciation des cellules épithéliales (Drux , 2003).

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs)

ÜJ igt1.a lé ~tl i l'apparition du cancer de la peau à la suite d'une exposition par et du voie

c utanée chez des travailleurs professionnellement exposés (Environnement Canada, 1991 ).

8-2-Effets immunogènes et allergènes: l'exposition aux HAPs provoque une diminution du taux d'immunoglobulines sériques ( IgA, IgG et IgM) et une augmentation des IgE (Pichard, 2005). Les HAPs provoque l'intensité de la dépression de 1.immunité humorale et cellulaire (les enfants allaités à haut risque car vulnérabilité du système immunitaire en développement) (Drux, 2003).

8-3-Effets hématologiques : On a observé des effets hématologiques défavorables chez les animaux suivant l'exposition orale aux HAPs : L'anémie non plastique, le pancytopenia, la réduction grave des leucocytes périphériques de sang, et la dépression grave de moelle avec la destruction presque complète des cellules de tige hématopoïétiques (Descotes et al. , 1992).

8-4-Effets sur la reproduction et le développement : Après ingestion de naphtalène par la

mère pendant la grossesse, les fœtus développaient une anémie hémolytique néonatale (scale, 2004) avec une modification des taux d'hormones impliquées dans la reproduction (troubles du développement des organes sexuels) (Drux, 2003).

8-5- Effets endocriniennes: L' exposition aux HAPs est susceptible de développer différentes perturbations sur les fonctions de reproduction et thyroïdienne (scale, 2004):

1. Altération des fonctions de reproduction masculines : tendance à la baisse de la qualité et de la quantité du sperme ;

2. Troubles de la fonction reproductrice féminine en raison d' anomalies de la différenciation sexuelle, de la fonction ovarienne, de l'implantation de l ' embryon ;

3. Malformations du système reproducteur masculin : cryptorchidie (malposition des testicules), hypospadias (malposition de l'urètre);

4. Tumeurs des testicules, de la prostate et des seins;

5. Pour femmes enceintes, risque de mortalité intra-utérin et de retard de croissance foetale.

8-6- Effets sur le système cardio-vasculaire : Liés probablement à des modifications des taux de lipides sanguins (augmentation du cholestérol et des triglycérides) (Drux , 2003).

8-7- Néphrotoxicité des HAPs : Des néphropathies caractérisées par la présence de

~· ~~\\.~\~\.\()W t~

cl aiie . Iénaks multifocales sont rapportées après exposition à des fortes doses

\C)~q

, '

-

Chapitre l Les Hydrocarbures Arômatiques Polycycliques (HAPs)

8-8- Effets sur le système nerveux : les HAPs provoquent des altérations morphologiques et fonctionnelles du cerveau, pertes de la libido, migraines, polyneuropathies périphériques (signes d' atteinte nerveuse des membres inférieurs), troubles de la coordination, et atteinte des facultés sensorielles. Des études montrent que les enfants consommant un lait maternel riche en HAPs présentes une diminution des performances psychomotrices (Grandjean et Landrigan, 2006).

8-9- Effets cytotoxiques : les HAPs induisant une prolifération régénératrice discrète des cellules, favorisant la fixation de mutations del' ADN produites par d'autres voies (Drux, 2003).

8-10- Effets cancérigènes : Des études épidémiologiques ont montré que certains HAPs étaient responsables du cancer respiratoire, de la vessie, du foie, de la peau, des systèmes lymphatiques, du sang et des voies digestives (!NERIS, 2000). Il est très difficile d' attribuer ces cancers à tel ou tel HAP, voire aux HAPs en général, car les personnes atteintes sont soumises, le plus souvent, à un mélange des polluants (Byczkowski et Kulkami, 1990). Pour être cancérigène, les molécules des HAPs doivent être dissymétrique (!NERIS, 2000).

Beaucoup d'HAPs sont capables de produire des tumeurs chez des animaux d'expérience dans le foie , les poumons et les glandes mammaires des rongeurs (IARC, 1983).

8-11- Les HAPs et le stress oxydant: les HAPs sont capables de provoquer la production des radicaux libres oxygénés (ROS) en déséquilibrant le statut redox intracellulaire en faveur d' un stress oxydant. Ce dernier peut déclencher une suite d'événements moléculaires et cellulaires aux conséquences multiples : réponse inflammatoire, modulation de la prolifération et de la différenciation cellulaires, voire induction de la mort cellulaire. Selon son intensité, le stress oxydant peut conduire à des réponses cellulaires progressives et des lésions plus ou moins importantes (Xiao et al., 2003).

8-12- Effets hépatotoxiques : Les HAPs sont capables de produire : des effets néfastes sur le foie tel que la stéatose, l'hépatocytes géants, l' inflammation, la nécrose , l'élévation du taux de gamma GT, des transaminases, des phosphatases alcalines, de cholestérol et de triglycérides dans le sang (Drux, 2003).

9- Les méthodes d'analyse et dosage 9-1-Dans l'environnement 9-1-1-Dans l'eau

L' analyse et le dosage des HAPs sont effectués Soit par:

• Chromatographie en phase liquide (sur phase inverse, colonne greffée C 18, phase

mobile méthanol ou acétonitrile/eau en isocratique ou en gradient) couplée une

Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs) détection par spectrophotométrie Ultra Violet et/ou par fluorimétrie (CLHP/UV ou fluorimétrie) , avec un dosage par étalonnage externe (!NERIS , 2008).

• Chromatographie en phase gazeuse (colonne capillaire, phase stationnaire faiblement polaire) couplée à un détecteur à ionisation de flamme (CPG/FID) , avec un dosage par étalonnage externe ou interne (CIRC, 2008).

9-1-2 Dans l'air

Au niveau atmosphérique, les prélèvements sont réalisés à l' aide d' un filtre (piégeage des HAPs particulaires) placé en série avec une résine (piégeage des HAPs gazeux) et les analyses sont conduites en chromatographie liquide avec détection par fluorescence ou chromatographie gazeuse avec détection par spectrométrie de masse (Jongeneelen, 2001).

9-1-3- Dans le Sol

L' analyse et Je dosage des HAPs sont effectués par étalonnage externe.

• Soit par chromatographie en phase liquide (sur phase inverse , colonne greffée C 18 , phase mobile méthanol ou acétonitrile/eau en isocratique ou en gradient) couplée une détection par spectrophotométrie Ultra Violet et/ou par fluorimétrie (CLHP/UV et/ou fluorimétrie), avec un dosage par étalonnage externe (CIRC, 2008).

• Soit par chromatographie en phase gazeuse (colonne capillaire, phase stationnaire faiblement polaire) couplée à un spectromètre de masse (CPG/SM), avec un dosage par étalonnage interne. Soit par dosage immunoenzymatique (CIRC, 2008).

9-2- Le lait maternel

Après le prélèvement des échantillons de lait provenant des mères primipares en bonne santé, dans chaque échantillon, les HAPs les plus toxiques ont été quantifiés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (CG/SMHR) (Cordier et Bard, 2000).

9-3- Le sang

Le prélèvement des échantillons de sang est difficile (Nécessité des quantités importantes

de sang car il est pauvre en lipides circulants, prélèvement invasif de tissu adipeux sous-cutané

abdominal). Le dosage est effectué par : couplage de la chromatographie en phase gazeuse av ec

la spectrométrie de masse à haute résolution (Drux, 2003).

-

Chapitre 1

10-Le naphtalène 10-1-Définition

Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs)

Le naphtalène est un HAP peu toxique, fréquent dans les gaz des moteurs diesels (Léotz- Gartziandia, 2000) et il intervient comme intermédiaires de fabrication dans des nombreux secteurs de l'industrie chimique tels que les colorants, les produits de traitement du bois. Le naphtalène est également utilisé comme antimite domestique (Feix, 1995 ; Juhasz et Naidu,

2000).

10-2-Propriétés physiques

Le naphtalène se présente sous des formes solides variées (cristaux, poudres, aiguilles ou écailles) de couleur blanche et d'odeur caractéristique de goudron, détectable à des très faibles concentrations (l'ordre de 0.1 ppm). Il se sublime à température ambiante en émettant des vapeurs. Très faiblement soluble dans l'eau (de l'ordre de 30mg/l) (Iwona et krystyna, 2004). Le naphtalène est soluble dans la plupart des solvants organiques (moyennement dans les alcools et le benzène et extrêmement dans l'éther et le tétrachlorure de carbone) (Juhasz et Naidu , 2000).

10- 3- Propriétés chimiques

Le naphtalène brûle avec une flamme très fuligineuse en dégageant une fumée âcre très dense ; sa décomposition thermique donne naissance à des gaz et vapeurs toxiques notamment d'oxydes de carbone. Il réagit violemment avec les oxydants forts : l'anhydride chronique, le chlorure d'aluminium et le chlorure de benzoyle (Calabrese, 1986).

10-4- La toxicité du naphtalène

La toxicité du naphtalène dépend du taux de glutathion réduit capable de se conjuguer avec les métabolites du naphtalène. Le glutathion oxydé est réduit par la glutathion réductase , une enzyme qui nécessite comme co-facteur le NADPH . La principale source de NADPH dans les globules rouges est l'enzyme glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD). Les personnes déficientes en G6PD et les nouveau-nés dont le foie a un fonctionnement encore insuffisant sont plus sensibles à l'action du naphtalène (Shimada, 2006). Les populations sensibles au naphtalène sont les enfants et les populations d ' origine africaine et asiatique (Léotz-Gartziandia, 2000).

Dans certains cas il provoque un empoisonnement via les tractus respiratoire et digestif ainsi

qu' au travers de la peau en contact avec des draps ou vêtements traités par une anti-mite ,

notamment chez le nouveau né (Desforges et al., 1958). Dans l'organisme humain, on connaît au

moins deux métabolites stables du naphtalène ; le 1-naphtol et le 1,2-dihydro naphtalène diol

(Templeton et al. , 1993).

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Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs) 10-5- Étude toxico-cinétique du naphtalène chez l'animal

10-5-1- Absorption

Des études menées chez le rat ont montré que le naphtalène était rapidement absorbé dans l'organisme et que les métabolites majeurs du naphtalène étaient le 1,2-dihydrodiol naphtalène et le 1-naphtol (Desforges et al. , 1958). Une fois absorbée, le naphtalène ou ses métabolites sont distribués par le sang dans l'organisme, au niveau des poumons, du foie, et du coeur de l' animal (IARC, 1983).

10-5-2 - Le métabolisme

Chez l' animal , la première phase catalysée par les mono-oxygénases du cytochrome P

est une oxydation produisant un époxyde intermédiaire électrophile, le 1,2-oxyde de naphtalène (INRS, 2007). Cette phase se déroule dans le foie mais aussi dans d'autres tissus comme les yeux ou le poumon (Xu et al. , 2005). L'époxyde peut spontanément se transformer en naphtols, essentiellement le 1-naphtol, qui se conjugue par voie enzymatique avec l'acide glucuronique ou sulfurique pour former des conjugués. Les naphtols peuvent être aussi hydratés par un époxyde hydrolase pour donner les 1, 2 dihydro-naphatlènediol, réduit par une catéchol réductase en 1,2- naphtalène diol. Ce 1, 2-naphtalène diol est oxydé en 1,2-naphtoquinone et peroxyde d'hydrogène, ou se transforme en 1,4-naphtoquinone (et vice versa) (figure 11). Le 1-naphtol peut aussi conduire à la formation des naphtoquinones. Ces naphtoquinones peuvent former des liaisons covalentes avec des macromolécules et entraîner un stress oxydatif cellulaire expliquant leur toxicité cellulaire (Xu et al., 2005).L'époxyde peut se conjuguer avec le glutathion, réaction catalysée par la glutathion transférase, conduisant ensuite à des dérivés thioéthers (dérivés conjugués de la cystéine) par perte du radical glutamique ou glycine. Ces thioéthers seront catabolisés en acides pré-mercapturique et mercapturique avant d'être excrétés dans la bile et les urines. Chez le rat on observe une transformation de ces composés par les bactéries intestinales en 1-naphtol qui est réabsorbé (cycle entéro-hépatique) (ECB, 2003).

Il semble que la toxicité du naphtalène soit liée à la formation de quinones par la voie du 1-naphtol plutôt qu ' au 1,2-oxyde de naphtalène. Les tissus peuvent avoir une sensibilité variable aux métabolites du naphtalène ; la toxicité peut ne se manifester qu'à partir d'une certaine concentration en métabolites (Xu et al., 1992).

La majorité du naphtalène absorbé est éliminée sous forme de divers métabolites dans les

urines, et une faible quantité l' est dans les fèces . Il existe des différences entre les espèces . Chez

les rats et les souris, les acides pré-mercapturiques et mercapturique représentent une voie

majeure (Chen et al. , 2008), au contraire des primates. Chen explique les différences de

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Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs)

formation des conjugués au glutathion par une diminution de l'activité du CYP 450 ou une augmentation de l'activité de ]'époxyde hydrolase.

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Figure 11: Métabolisme du naphtalène, (A TSDR, 1995).

10-6- Toxico-cinétique du naphtalène chez l'homme

Selon l'observation de Ijiri en 1987, il n'y a que quelques cas de décès rapportés après ingestion de boules d' antimite contenant du naphtalène. Cette observation suggère la possibilité d' atteintes respiratoires, hépatiques, et une anémie hémolytique chez l' homme après une exposition par voie orale au naphtalène (Shimada, 2006), il a été constaté une anémie hémolytique. Une anémie hémolytique a aussi été constatée chez des nouveau-nés après inhalation de médications contenant du naphtalène (Miller, 2001).

L' inhalation de naphtalène peut être également létale. Deux enfants ont trouvé la mort

après inhalation de naphtalène après avoir présenté tous les deux un ictère sévère et des lésions

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Chapitre 1 Les Hydrocarbures Arômatigues Polycycliques (HAPs)

cérébrales (Miller, 2001). Un de ces enfants portait une déficience en G6PD et l' autre était hétérozygote pour ce caractère.

Enfin, plusieurs études ont montré que les individus présentant une déficience pour

l'enzyme G6PD, développaient plus facilement une anémie hémolytique après une exposition

aiguë au naphtalène (Xu et al., 1992). Par voie cutanée, le naphtalène peut entraîner une anémie

hémolytique. Deux cas ont été recensés chez des jeunes enfants, induits par le naphtalène présent

dans leurs couches (ECB , 2003). Dans un des deux cas, le naphtalène a entraîné une hémolyse,

un ictère, une méthémoglobinémie et une cirrhose suivie de la mort du sujet (A TSDR, 1995).

Chapitre 2

Le foie