Les polluants et les toxiques

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Traiter d’un tel sujet représente un véritable challenge, pour s’en convaincre il suffit de se référer à la définition d’un polluant qui est une substance ou un agent responsable d’une pollution, ellemême définie comme une dégradation d’un milieu naturel par des substances chimiques ou des déchets industriels et domestiques. Se dessine déjà la complexité d’une telle entreprise, liée à la diversité et au nombre de substances chimiques, à leur origine naturelle ou anthropique, aux milieux qu’elles affectent et aux niveaux d’intégration où elles agissent.

Les polluants

« Les polluants et les toxiques » - Crédit photo : © Tyler Olson - Fotolia.com Le terme de polluant est souvent associé ou synonyme de contaminant en faisant référence à l’environnement, mais comme tout est environnement de l’homme, nous nous limiterons, dans les exemples choisis, à ce dernier et plus important maillon environnemental, au détriment de leurs impacts sur les milieux.

L’homme peut être directement en présence de ces polluants lors d’expositions professionnelles ou indirectement via l’air inhalé, l’eau absorbée et les aliments ingérés. Les voies de pénétration dans l’organisme sont principalement les voies respiratoire, dermique et orale et concernent aussi bien les opérateurs que les consommateurs, mais à des titres divers.

Quant à l’origine des polluants, elle est le plus souvent anthropique (PCB, phtalates, bisphénol A, parabènes, composés perfluorés, retardateurs de flamme bromés, dioxines), mais elle peut-être aussi d’origine naturelle comme la production de dioxines lors d’éruption volcaniques ou d’incendies de forêts ou comme la présence dans l’eau ou dans les aliments de certains métaux lourds.

Le terme de contaminant est aussi, souvent associé au qualitatif fortuit, bien sûr cela ne concerne pas les activités anthropiques ni les rejets d’organismes vivants (lisiers, urines humaines), mais certains contaminants de nos aliments sont à la limite de la définition, comme les mycotoxines qui sont des métabolites secondaires de moisissures poussant sur certaines denrées, ou les produits phytosanitaires utilisés en protection des cultures mais qui peuvent se retrouver, en l’état ou métabolisés, sous forme de résidus dans les denrées alimentaires.

Quant aux additifs et auxiliaires de technologie, arômes et colorants, il est difficile de parler de contaminants puisque leur présence dans nos aliments est volontaire. Il ne faut pas oublier que certaines substances chimiques potentiellement toxiques, voire très toxiques, peuvent être naturellement présentes dans certains de nos aliments, mais ce ne sont évidemment pas des polluants.

Les toxiques

La toxicologie est la science des poisons, c'est-à-dire des toxiques, cette discipline s’occupe de leurs propriétés, de leurs effets, de leurs modes d’action, de leur recherche et de leur quantification et des procédés permettant de combattre leur action nocive.

Afin de définir un poison ou un toxique on peut se référer au Doyen FABRE « Une substance est un poison lorsque, après pénétration dans l’organisme à une dose relativement élevée, en une ou plusieurs fois très rapprochées ou par petites doses longtemps répétées, elle provoque de façon passagère ou durable, des troubles d’une ou plusieurs fonctions, troubles pouvant aller jusqu’à l’annihilation complète et amener la mort ».

Cette définition souligne également la difficulté du sujet en regard des voies d’exposition, de la fréquence, de la durée (aiguë, subchronique, chronique), des diverses fonctions physiologiques où l’impact peut s’exercer au niveau cellulaire ou moléculaire. Cette définition soulève aussi la notion de dose qui, selon le vieil axiome de Paracelse, fait le poison, axiome qui pourrait bien être battu en prêche avec les notions de nombre de particules, de surface de réactivité, de masse et de taille.

Les outils du toxicologue

Pour apprécier la nocivité d’une substance chimique il existe de nombreux paramètres appelés valeurs toxicologiques de référence (VTR) qui sont des indices qui établissent la relation entre une dose d’exposition et la survenue d’un effet nocif. Ces VTR font l’objet de critères de sélection privilégiant les données humaines aux données expérimentales et à qualité scientifique égale ce sont les valeurs les plus conservatrices pour la santé humaine qui sont retenues. Elles sont établies par des instances internationales ou nationales et sont spécifiques d’un effet, d’une voie et d’une durée d’exposition ; les études animales sont la principale source de données toxicologiques du fait de la difficulté d’obtenir des résultats solides chez l’homme.

Ces VTR sont nombreuses et varient selon les substances dont les effets sont dits « à seuil de dose », c'est-à-dire dont l’effet survient au-delà d’une certaine dose, en deçà de laquelle l’effet est considéré comme nul et les substances dites « à effet de seuil » dont l’effet apparaît quelle que soit la dose ; la probabilité de survenue croît avec la dose mais l’intensité de l’effet n’en dépend pas. En plus des valeurs toxicologiques de référence concernant la toxicité aiguë d’une substance (DL50 – CL50, ARfD, etc), il existe de nombreuses VTR comme la DMSENO ou Dose Maximales Sans Effet Nocif Observable (NOAEL) ou la DMENO ou Dose Minimale pour un Effet Nocif Observable (LOAEL) et la BMD ou Benchmark Dose-pour les substances à effet de seuil et pour les substances à effet sans seuil on parle d’excès de risques unitaires (ERU) ou de SFO (Oral Slope Factor) ou de DWUR (Drinking Water Unit Risk) ou de CR (Excess lifetime cancer Risk) ou de TD 50 ou TC 50 (Dose ou concentration tumorigène).

La méthodologie de l’établissement de ces VTR consiste à déterminer l’effet critique, la dose critique et à appliquer un facteur d’incertitude lié au changement d’espèce, à la variabilité intraspécifique et aux conditions réelles d’exposition de la population à partir duquel on peut définir Limite Maximale de Risques (LMR) une Dose Journalière Admissible ou Tolérable (DJA ou DJT) ou une Dose Hebdomadaire Tolérable Provisoire (DHTP).

La démarche du toxicologue consiste donc à caractériser le danger, à évaluer l’exposition et le risque, il utilise donc ces valeurs toxicologiques de référence issues d’études de toxicologie classique mais il dispose également d’outils plus modernes basées sur les techniques de la biologie moléculaire et cellulaire comme les bioessais ; il dispose également des bio-marqueurs d’exposition, d’effet et de susceptibilité, tous concourant à réaliser une biosurveillance qui devrait permettre d’évaluer le degré d’exposition de l’homme aux contaminants présents dans l’environnement.

Quelques exemples

Les parabènes

Depuis quelques temps, les médias montrent à l’envie des publicités de produits cosmétiques et d’hygiène corporelle affichant le label « Sans Parabènes ». Cet avertissement envers ces substances chimiques a pour origine la parution de deux articles scientifiques (DARBRE, 2004 – MAC GRATH, 2003) qui ont montré qu’il pouvait y avoir une corrélation positive entre l’utilisation de ces produits et une augmentation de l’incidence du cancer du sein. Ces publications pouvaient constituer un dossier à charge mais leur analyse détaillée a montré un certain nombre de failles et d’autres publications indiquent au contraire qu’il n’y aurait pas de lien entre parabènes et survenue du cancer du sein.

L’examen du dossier toxicologique de ces composés - au nombre de cinq – montre, qu’en l’état actuel des connaissances scientifiques, il n’y aurait aucune raison d’interdire l’utilisation de ces substances mais qu’il faudrait renforcer certaines études, en différenciant chacun de ces composés, l’acide para-amino-benzoïque et les esters méthylique – éthylique – propylique et butylique. L’EFSA et l’AFSSA envisagent une prochaine révision de ces substances, mais principe de précaution (prévention) oblige, la quasi-totalité des industriels concernés par ce champ d’application de ces produits a décidé de ne plus les inclure dans leurs formulations.

Cette démarche au demeurant sécuritaire, pose un certain nombre de questions concernant notamment la balance entre dossier à charge versus éléments à contrario – justifiait- elle le retrait et concernant aussi l’évaluation toxicologique des produits de substitution. Enfin, une question s’impose : pourquoi ne s’intéressait qu’au domaine de la cosmétologie et de l’hygiène corporelle quand on sait que les champs d’application des parabènes sont extrêmement vastes allant de produits pharmaceutiques et médicaments (plus de 1000 préparations en contiennent et parfois à ces doses élevées) aux aliments de l’homme et des animaux puisque les parabènes sont des conservateurs autorisés dans de très nombreux produits alimentaires.

Les pesticides

S’il est des polluants/contaminants qui défient régulièrement la chronique, ce sont bien les produits phytosanitaires dont la dangerosité pour l’homme (opérateur) et l’environnement est bien connue. Le risque toxique lié à l’utilisation de ces substances chimiques est parfaitement documenté dans les dossiers de demande d’autorisation de mise en marché (AMM) et les autorités administratives nationales (AFSSA-DIVE) et européennes (EFSA) ne délivrent ce sésame qu’après une étude très approfondie des dossiers. Depuis la Directive 94/414/CE et ses nouvelles contraintes sur 1000 substances actives autorisées antérieurement, il en restait 470 en 2008, il en reste environ 350 en 2010 et on s’achemine vers 250 environ avec le nouveau règlement européen qui verra le jour en 2011.

Dans le même temps le tonnage de PPS utilisés est passé, en France, de 100 000 tonnes en 2000 à 60 000 tonnes aujourd’hui. Il convient aussi de signaler que le règlement 396/2005/CE a harmonisé depuis 2008 les Limites Maximales de Résidus (LMR) en Europe, afin de faciliter les échanges commerciaux tout en assurant une sécurité maximale au consommateur. Il est donc permis de penser que le Grenelle de l’Environnement à essentiellement acté au niveau national, bon nombre de décisions déjà prises au niveau européen.

Il n’en est pas moins vrai qu’à propos des produits phytosanitaires de nombreuses questions et difficultés demeurent concernant les études scientifiques contrastées, les enquêtes épidémiologiques difficiles à réaliser et peu concluantes (cancers, maladies neurodégénératives) auprès des opérateurs et à fortiori auprès de la population générale, concernant aussi les effets « cocktails » de l’exposition simultanée à plusieurs substances actives. Le plan Ecophyto 2018 s’il préconise de réduire qualitativement et quantitativement le recours aux produits phytosanitaires dans le contexte d’une agriculture durable devrait aussi se préoccuper de l’impact qu’une telle décision pourrait avoir sur la production agricole et la sécurité alimentaire et proposer des méthodes alternatives n’écartant pas l’apport des biotechnologies (plantes génétiquement modifiées). Enfin il faut toujours avoir présent à l’esprit que la sécurité des aliments n’est pas synonyme de sécurité alimentaire.

Le bisphénol A

Après une campagne médiatique très vive et de certaines incertitudes scientifiques l’AFSSA a décidé de ré-ouvrir le dossier toxicologique de ce composé organique aromatique utilisé depuis 1960 dans la production de matières plastiques et de résines époxy destinées à fabriquer des objets en polycarbonate : emballages alimentaires, bouteilles d’eau et de lait, revêtements internes de canettes et de boîtes de conserve, des biberons et bien d’autres usages non alimentaires. Le procédé de polymérisation qui permet au BPA d’être incorporé indissolublement au matériau peut être incomplet auquel cas le BPA peut migrer du contenant vers le contenu, cela peut aussi être le cas lorsque le matériau est soumis à de hautes températures (micro-ondes, stérilisation) ou si les aliments contenus ont un pH acide.

Le BPA est une perturbateur endocrinien de nature oestrogénomimétique, il peut mimer l’action des oestrogènes naturels mais a un degré nettement inférieur (1000 fois environ) à celui de l’oestradiol. Des études menées aux USA ont montré que cette substance pouvait altérer le fonctionnement des systèmes reproducteurs, neurologiques et immunitaires ; d’autres études font état d’un lien positif entre de faibles doses de BPA et un risque accru de cancer de la prostate et du sein. Depuis que le NIH a fait valoir que le BPA pourrait affecter le développement cérébral du foetus et du nouveau-né, une attention particulière doit être portée aux nourrissons et enfants en bas âge dont l’exposition alimentaire est la plus élevée par rapport au poids corporel, qu’il s’agisse d’allaitement maternel (présence de BPA montrée dans le corps de la mère) ou d’alimentation au biberon.

Le cas du BPA met en lumière un aspect assez peu étudié jusqu’à ces dernières années qui concerne le passage des polluants de la mère à l’enfant via le sang du cordon. Diverses études montrent clairement que cette possibilité est à prendre en compte pour de très nombreux composés et que l’exposition in utero pourrait avoir des conséquences importantes sur le développement de l’enfant.

Les organismes génétiquement modifiés

Sont-ils des polluants de l’environnement et faut-il toujours en avoir peur et fallait-il en avoir peur ? Il est indéniable que le génie génétique a généré des progrès considérables en médecine (fabrication de médicaments) et dans l’industrie agro-alimentaire (additifs, auxiliaire technologiques, préparations enzymatiques produites par des micro-organismes GM etc.). Actuellement, aucune souche (vivante) de micro-organismes GM n’est de fait sur le marché, seuls sont utilisés les produits extraits et purifiés à partir de leurs cultures. Quant aux animaux GM, très utilisés en recherche médicale fondamentale, ils ne font pas du tout partie de notre alimentation. Le problème concerne donc les plantes génétiquement modifiées (PGM).

La sélection variétale a permis des progrès considérables à partir des ancêtres égilope et téosinthe à 2 ou 3 grains pour parvenir aux blés et maïs d’aujourd’hui, ou de la petite tomate des Andes (toxique) jusqu’aux infinies variétés de tomates actuelles. Les variétés d’une même espèce sont obtenues par sélection de modifications génétiques inexpliquées, repérées, triées et préservées par le sélectionneur ; la transgénèse s’est ajoutée depuis 25 ans aux biotechnologies végétales classiques. Les premiers caractères recherchés visaient la tolérance à des herbicides, la résistance à des pathogènes divers, ou à des stress abiotiques (sécheresse, salinité). D’autres essais ne visaient pas des applications agricoles mais l’amélioration des qualités nutritionnelles des denrées : enrichissement en bétacarotène, ascorbate et folate, acides gras polyinsaturés au travers de la consommation d’huile de soja enrichie en oméga 3 et du riz doré qui serait adopté aux Philippines en 2012 et au Bengladesh et en Inde en 2015.

Un état des lieux montre qu’en 2009, 134 millions d’hectares répartis sur 25 pays des 5 continents ont été cultivés en PGM (maïs, soja, coton, colza et betterave sucrière, papaye, poivrons) ; on attend riz, pommes de terre, canne à sucre, bananes et aubergines ; une quinzaine de fruitiers et une vingtaine de légumes sont à l’étude.

En Europe, deux PGM sont autorisées pour la culture, l’importation et la transformation industrielle : le maïs MON 810 résistant à la pyrale et à la sésamie (mais la clause de sauvegarde en interdit la culture en France) et la pomme de terre Amflora – à amidon enrichi en amylopectine- autorisée pour l’industrie du papier uniquement.

Toutes sortes de crimes potentiels ont été attribués aux PGM tantôt contre l’environnement, tantôt contre la santé. Il n’est pas possible de recenser une telle saga de ces innombrables attaques, disons seulement que les comités d’experts spécialisés s’accordent à dire que la démarche sécuritaire concernant les PGM est largement assurée par l’inscription au catalogue officiel d’un des pays de l’UE qui relève en France du Ministère en charge de l’Agriculture lequel s’appuie sur l’avis du Comité Technique Permanent de la Sélection (CTPS) pour les usages en alimentation humaine ou animale. Les AMM sont européennes, délivrées après avis de l’EFSA ; en France, la commission du Génie Biomoléculaire a eu en charge de 1976 à 2007 la surveillance de l’environnement et de la santé animale et humaine, depuis 1999 l’AFSSA se prononce sur le risque consommateur et depuis avril 2009 le Haut Conseil des Biotechnologies structuré en Comité Scientifique et en Comité Economique, Ethique et Social a pris le relais et un Comité de Surveillance Biologique du Territoire vient d’être créé.

Pour rester dans le domaine alimentation/Santé, toutes ces instances, pas plus que les Académies des Sciences, Médecine, Pharmacie, ou l’EFSA n’ont jamais pu relever de dangers spécifiques aux OGM. Les évaluations par des comités d’experts spécialisés sont réalisées au cas par cas selon des procédures très précises et contraignantes ; aucune plante n’est autant contrôlée qu’une plante GM.

La crainte vis-à-vis des OGM vient certainement pour une part de l’ignorance de la majorité des citoyens mais aussi du fait que les avancées scientifiques n’ont pas été bordées concomitamment d’une démarche sécuritaire et dans cette faille se sont engouffrées toutes sortes d’ennemis, plus ou moins compétents et plus ou moins bien intentionnés, des OGM.

Certes la mondialisation, la répartition inégale des richesses des considérations éthiques, philosophiques ou religieuses sont autant de réalités qui posent à l’humanité des problèmes majeurs de responsabilité mais, de là à accuser les OGM de constituer un danger pour l’environnement et la santé publique, il y a un pas que les scientifiques de tous pays ne peuvent accréditer et auxquels les autorités administratives devraient se référer de préférence à l’opinion publique largement influencée par certains idéologues.

« Peur des OGM – certes non, envie des OGM, c’est une autre affaire (F. CASSE) ». Quoiqu’il en soit le train est en marche, et un refus de principe fait rester l’Europe sur le quai et en plus elle risque de perdre les compétences d’expertise scientifique dans un domaine où elle était leader.

Les nanoparticules

Ce sont des matériaux, des structures, des dispositifs ou des substances faisant intervenir des particules ou des structures primaires dont au moins une des dimensions est de l’ordre de 100 nanomètres ou moins, et qui leur confère des propriétés particulières différentes de celles des substances non-particulaires comme fluidité, transparence, fluorescence, conductivité, odeur, texture, perméabilité et réactivités biologique et toxicologique. La difficulté de s’accorder sur la définition des nanoparticules a rendu difficile la mise en place d’un cadre réglementaire car la règlementation n’intègre pas la notion de taille particulaire et à fortiori nanoparticulaire comme un critère déterminant de l’AMM et pour le moment les nanoparticules sont incluses dans la réglementation de chaque domaine auquel elles se rattachent.

Leurs domaines d’application sont très vastes : pharmacie, cosmétologie, électronique, informatique, automobile, aviation, textile, habitat, revêtement, alimentation etc. ; 500 produits sont recensés hors médicaments et 300 produits dans le domaine alimentaire aliments, nutriments, ingrédients, additifs, auxiliaires technologiques, arômes, colorants, compléments alimentaires, MCDA (barrières, biodégradables, intelligents, actifs), biosensors, agents antimicrobiens, biocides, produits de nettoyage et de désinfection. De nombreuses applications sont déjà entrées dans le secteur commercial et il serait trop long de citer des exemples d’autant que la distinction est délicate à faire entre recherche et développement et commercialisation.

Un vent de méfiance commence à souffler sur ces substances liées aux risques toxicologiques, pour lesquels force est de reconnaître qu’il n’existe que peu de données ni de méthodologie spécifique d’évaluation du risque. Aucune étude épidémiologique sur l’exposition et les risques sanitaires chez l’homme, certaines données existent chez l’animal mais elles sont disparates et parfois contradictoires, peu d’éléments de toxicocinétique, (absorption, distribution, métabolisme, élimination), pas de méthode validée de détection et de quantification.

Ce qu’il faut retenir, c’est que leur toxicité est différente de celle des composés parents dont la toxicité est liée à la dose ; avec les nanoparticules il faut raisonner en terme de masse, de nombre, de taille et de surface de réactivité. Il est donc nécessaire de faire une évaluation au cas par cas, en adaptant les méthodologies conventionnelles, en mettant au point des modèles prédictifs pour détecter, identifier, quantifier les nanoparticules dans diverses matrices, air, eau, aliments et échantillons biologiques.

Il s’agit cependant d’une réalité commerciale dont les enjeux de demain sont considérables ; le marché des nanotechnologies est passé de 3 millions de dollars en 2003 à plus de 20 millions aujourd’hui, il regroupe plus de 400 firmes et instituts de recherches avec les plus grands noms de la chimie et de l’agroalimentaire et ceci partout dans le monde et à terme plus de 50 % de la production alimentaire sera concernée.

Il est donc urgent de développer les recherches sur l’impact de ces substances sur l’environnement et la santé, d’évaluer l’exposition des consommateurs et les risques sanitaires et de mettre en place un dispositif réglementaire incluant une déclaration systématique, alors que la référence à ces technologies a tendance à disparaître sur certains supports de communication ; la réglementation devrait conduire à une autorisation de mise en marché de ces produits tout en laissant le champ libre à l’innovation, à condition de la faire suivre d’une démarche sécuritaire afin d’éviter une situation de blocage et demain peut-être de dommage, comme pour les OGM.

Conclusion

Dans un environnement chimique de plus en plus dense (liste REACH) en qualité et en quantité, il semble souhaitable de réduire le nombre de polluants et de contrôler au mieux leur utilité, leur utilisation, leurs rejets et leurs impacts sur la faune et la flore, sur la qualité de l’air, de l’eau et des denrées alimentaires et sur la santé animale et humaine. Ces avancées doivent être réalisées à l’aide de toutes les opportunités qu’offre la science aujourd’hui; les moyens pour y parvenir sont pluriels, il faut progresser dans un souci de faisabilité et de responsabilité en préférant l’analyse du risque plutôt que de tomber dans une dérive du principe de précaution.

Il convient de rappeler qu’il faut faire la part entre l’émotionnel et le rationnel et que le risque perçu par les citoyens est souvent très différent du risque avéré et que la réduction des polluants et des toxiques est avant tout un choix sociétal.

(Par le Pr. Alain Périquet, Toxicologue, Université Paul Sabatier, Toulouse 3 - Entretiens de Bichat 2010)

SOURCE : Entretiens de Bichat

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