ELEMENTS DE TOXICOLOGIE PROFESSIONNELLE

La toxicologie professionnelle (ou industrielle) décrit les effets biologiques des différents agents chimiques industriels utilisés sur les lieux de travail, définit les niveaux permissibles d'exposition et les moyens de mesurer la concentration de ces substances dans l'air ambiant ou sur les surfaces des postes de travail, définit la surveillance et le dépistage biologiques des effets toxiques chez les travailleurs.

ELEMENTS DE TOXICOLOGIE PROFESSIONNELLE

L'utilisation de produits chimiques sans cesse plus nombreux dans tous les secteurs industriels, artisanaux, agricoles, expose la plupart des travailleurs à des risques de toxicité aigue ou chronique, par voie respiratoire, cutanée ou digestive.
Qu'il s'agissent de solides, de poussières, liquides, gaz, vapeurs ou fumées, beaucoup de ces produits sont corrosifs, irritants, allergisants, asphyxiants, fibrogènes, cancérogènes, reprotoxiques … et parfois à des doses et des durées d'exposition faibles.
La toxicologie professionnelle (ou industrielle) décrit les effets biologiques des différents agents chimiques industriels utilisés sur les lieux de travail, définit les niveaux permissibles d'exposition et les moyens de mesurer la concentration de ces substances dans l'air ambiant ou sur les surfaces des postes de travail, définit la surveillance et le dépistage biologiques des effets toxiques chez les travailleurs.
C'est une discipline essentielle au service à la fois de la prévention primaire afin d'éviter la survenue d'un risque chimique et de la prévention secondaire afin d'éviter d'aggraver les dommages en détectant au plus tôt les maladies professionnelles.
La toxicologie professionnelle doit être développée dans le cadre d'une maîtrise du risque chimique pluridisciplinaire : les nuisances des produits chimiques, sur le plan de la santé au travail mais aussi sur le plan de l'environnement, nécessitent de poursuivre intensément des études épidémiologiques et toxicologiques dans la mesure ou on utilise près de 100000 produits chimiques sur les lieux de travail, que ce nombre croit sans cesse et qu'un nombre très réduit d'entre eux a fait l'objet de tests complets pour détecter leurs risques, notamment cancérogènes.

Caractéristiques des produits chimiques sur les lieux de travail

Les risques de toxicité proviennent d'abord des propriétés physico-chimiques des produits (molécule et/ou forme physique) et des voies de pénétration dans l'organisme. La composition chimique de la substance est souvent déterminante, mais les atteintes néfastes sur une ou plusieurs fonctions physiologiques ne dépendent pas que de la structure moléculaire du produit : la silice, par exemple, est inerte en soi et ne devient dangereuse que lorsqu'elle est inhalée en fines particules ; dans ce cas, c'est donc la granulométrie et la façon de pénétrer dans le corps qui détermine la toxicité. De même pour les fibres, le risque est davantage lié à la structure physique de la fibre qu'à sa structure chimique.

Selon la nature des activités professionnelles et des comportements d'hygiène au travail, les travailleurs peuvent être exposés aux produits chimiques par plusieurs voies d'accès :
- inhalation par voie respiratoire jusqu'aux alvéoles pulmonaires,
- contact cutané et pénétration plus ou moins profonde à travers l'épiderme et le derme,
- ingestion par voie orale et déglutition.
Les produits chimiques peuvent prendre différentes formes physiques : solide (particules et poussières), liquides (dont les brouillards), gazeuse (dont les vapeurs) et mixtes (fumées).

La gravité de l'exposition aux risques toxiques dépend :
- de la toxicité intrinsèque de la molécule chimique concernée, tendant à augmenter par exemple avec la grosseur de la molécule d'hydrocarbure, avec la longueur et la finesse de la fibre, avec la petitesse des particules de poussières….
- de la volatilité de la molécule, les composés les plus légers et donc les plus volatils de chaque classe sont ainsi les plus toxiques de ce point de vue,
- de la concentration, de la fréquence et de la durée d'exposition,
- de la voie d'exposition (respiratoire, cutanée, oculaire, digestive),
- des combinaisons entre les produits,
- de la sensibilité individuelle (notamment aux allergènes).

  • Les toxiques solides : particules et poussières
  Les particules sont définies en fonction de leur caractère (nature), de leur taille (dimension ou granulométrie), de leur concentration.
La poussière est constituée de particules solides très petites (d'un diamètre inférieur à 10 microns) en suspension dans l'air (par exemple, poussières de bois, cuir, ciment, …).
Les fumées contiennent des poussières en mélange avec des gaz (par exemple, particules métalliques des fumés de soudage).
L'absorption est surtout respiratoire en milieu professionnel, mais les contacts cutanés avec certains solides peuvent aussi provoquer des allergies et des irritations. L'absorption digestive, par ingestion de particules (par exemple composés de plomb) ou de poudres (produits phytosanitaires..), souillant les aliments et par défaut d'hygiène des mains et du visage est également possible.
- L'inhalation d'agents nocifs solides entraine des conséquences variées pour les voies respiratoires et le parenchyme pulmonaire. Ces conséquences sont liées non seulement aux substances toxiques elles-mêmes, mais aussi à leur concentration, la taille des particules de poussière, la profondeur de l'atteinte dans les voies respiratoires, et aux facteurs individuels : sensibilité particulière génétique, état préexistant des muqueuses bronchiques (en particulier à cause du tabagisme).
Certaines maladies se déclenchent rapidement, d'autres se manifestent longtemps après les expositions.
      • L'action des particules inhalées peut se limiter aux voies respiratoires hautes (fosse nasales, pharynx et larynx), causant une inflammation de la muqueuse nasale, des rhinites et cancers des sinus.

        Les ciments sous forme sèche, les poussières d'abrasif, de plâtre et de laines isolantes… présentes en quantité sur les chantiers du BTP présentent des risques de rhinites.

        Les opérations de ponçage et de polissage du bois et du cuir génèrent une quantité importante de poussières très fines qui provoquent à la longue des cancers des sinus et des voies nasales (adénocarcinome de l'ethmoïde), qui, même s'ils sont rares et d'apparition tardive, ont été longtemps sous-estimés.

      • Certaines particules très fines réussissent à traverser la cavité nasale et à s'attaquer à la trachée et aux poumons, ou elles engendrent une inflammation des muqueuses de la trachée ou des bronches. Leur action est alors une irritation ressentie au niveau des voies respiratoires moyennes, trachée et bronches (laines d'isolation, farines, poudres décolorantes aux persulfates alcalins …), qui peut causer une pneumopathie chronique et de l'asthme, qui est la maladie respiratoire professionnelle la plus fréquente.

      • Enfin, les particules les plus fines de diamètre inférieur à 5 µm (fibres céramiques réfractaires, amiante, silice cristalline…) peuvent pénétrer profondément dans l'arbre respiratoire, atteindre toutes les voies respiratoires basses, les alvéoles pulmonaires et les cellules des bronches, et s'y accumuler. En séjournant longtemps dans le tissu pulmonaire, elles engendrent une inflammation des muqueuses pulmonaires, la formation d'un tissu pulmonaire fibreux ou cicatriciel (entrainant une insuffisance respiratoire), des atteintes de la plèvre (épanchement et plaques pleurales) et peuvent perturber les divisions cellulaires et provoquer des modifications chromosomiques.
        L''inhalation fréquente et excessive de poussières très fines peut causer une pneumoconiose (sidérose pour les poussières de fer ou d'oxyde de fer lors des travaux de soudage…). La quantité de poussière et les types de particules en cause influent sur la gravité des lésions pulmonaires : la formation d'un tissu fibreux ou cicatriciel peut porter atteinte à la fonction pulmonaire et donne lieu à une affection appelée fibrose (silicose pour les poussières de silice, …). Quant à l'amiante, lorsque ses fibres en suspension dans l'air sont inhalées, elle peut se déposer dans le tissu pulmonaire et l'enveloppe du poumon et à long terme, peut provoquer des inflammations (asbestose) ou le cancer du poumon ou de la plèvre (mésothéliome).
        L'intoxication de l'organisme par inhalation de métaux lourds (plomb, cadmium…) et de certains de leurs composés (oxydes notamment), provenant du dégagement de fumées, cause non seulement des dommages aux poumons en cas d'exposition chronique, mais aussi ces toxiques peuvent passer dans le sang par fixation sur les globules rouges avant d'être stocké dans l'organisme dans le foie, les reins, le cerveau et dans les tissus osseux, entrainant anémies, neurasthénies, insuffisances rénales …
        L'intoxication au plomb, ou saturnisme, est l'une des plus vieilles maladies professionnelles connues (avec les cancers des suies de ramonage et la silicose).
- Le contact cutané avec des agents toxiques solides entraine principalement des dermatites de contact allergique (urticaire et eczéma) qui sont dues aux substances allergènes tels le ciment, les résines, le nickel, les laines de verre, le caoutchouc naturel (latex).... Le contact cutané peut provoquer aussi des dermites d'irritation qui se traduisent par des lésions plus ou moins importantes telles des rougeurs, des démangeaisons (prurit).
Les poussières peuvent être aussi responsables d'affections des muqueuses oculaires : conjonctivite, blépharoconiose ou blépharite (lésions de follicules pileux des cils de paupières).

  • Les toxiques liquides
De nombreuses substances dangereuses, comme des acides, des alcalins, des carburants, des détergents et désinfectants, des solvants, des huiles, se présentent sous forme liquide à la température normale. Les aérosols (brouillards, buées…) résultent de la pulvérisation, de la condensation de produits qui créent de fines gouttelettes liquides restant en suspension dans l'air (ex : gouttes d'huile).
La tension de vapeur saturante détermine la possibilité pour un liquide de libérer des vapeurs et augmente avec la température. Plus un produit aura une tension de vapeur saturante élevée, plus il aura tendance à s'évaporer, ce qui est fondamental de connaître pour évaluer les risques d'inhalation. On distingue :
- la toxicité cutanée immédiate des liquides irritants ou corrosifs (soude, eau de Javel, acide chlorhydrique…) provoquant des irritations cutanées se traduisent par des rougeurs (sur le dos des mains et entre les doigts), des démangeaisons (prurit), des sensations de brûlure, des fissures, desquamations et des crevasses, lésions plus au moins importantes de l'épiderme et par réaction inflammatoire au niveau du derme. Les carburants liquides (essence, gazole, kérosène, white-spirit) sont aussi des irritants cutanés (dermatites pour des contacts avec la peau répétés et prolongés).

- la toxicité cutanée plus ou moins progressive des liquides contenant des substances allergènes tels les antiseptiques et désinfectants, … Le travailleur se sensibilise peu à peu aux produits de façon spécifique du fait de la multiplicité des contacts cutanés non protégés. Exemples:
      • Des lésions eczématiformes sont provoquées par les persulfates alcalins utilisés dans les produits de décoloration ou le paraphénylène diamine (PPD) dans les produits de coloration capillaire.
      • Les tensio-actifs des détergents détruisent le film lipidique protecteur cutané et sont donc tous des irritants pour la peau avec un pouvoir nocif variable selon les compositions chimiques : les tensio-actifs cationiques (ammoniums quaternaires) et anioniques (savons) sont les plus irritants et allergènes.
      • Les huiles de vidange, les graisses peuvent être responsables d'irritations ou d'allergie de la peau. Les contacts cutanés avec ces huiles sont susceptibles de provoquer des dermatoses, des eczémas, des irritations cutanées et le contact répété peut donner une acné professionnelle (les « boutons d'huile »).
      • Les huiles de pleine coupe (ou entières) pour l'usinage des métaux peuvent contenir des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) cancérigènes par contact cutané, et sont susceptibles de provoquer des dermites et dermatoses. Les huiles de décoffrage utilisées par les maçons peuvent provoquer une folliculite acnéiforme (ou élaïoconiose)
      • Les peintures et vernis aux polyuréthanes qui contiennent des isocyanates, les décapants pour peinture et les dégraissants qui contiennent des solvants (dichlorométhane, trichloroéthylène), en cas de contact cutané, risquent de provoquer des eczémas, des blépharo-conjonctivites.
      • quelques composés organiques volatils(COV) très fluides parviennent à traverser la peau en provoquant des irritations cutanées (Ethers de glycol…).
- La toxicité cutanée générale provoquée par certains liquides (produits phytosanitaires) qui sont susceptibles de traverser la peau, puis de passer dans le sang pour se fixer sur certains organes (foie, rate…) ou tissus (nerveux, graisseux) et aboutir, par conséquent, à des intoxications parfois très graves, aiguës ou chroniques (troubles neurologiques, circulatoires, respiratoires, sanguins, digestifs, rénaux…).

- La toxicité respiratoire des gouttelettes des aérosols : de minuscules gouttelettes de liquide en suspension dans l'air forment des brouillards ou des buées. Par exemple :
      • Les solvants alcooliques en spray pour désinfection de contact sont desséchants et irritants pour les muqueuses
      • L'inhalation des brouillards d'huile des fluides d'usinage des métaux peuvent provoquer des pathologies respiratoires (asthme et pneumopathies) dues aux réactions allergiques et aux bactéries présentes dans les brouillards de dégradation des huiles générés par les outils tournant à grande vitesse au contact du fluide.
      • Des affections respiratoires peuvent être dues en particulier aux moisissures et aux microbes qui colonisent l'eau des systèmes d'humidification de l'air des locaux de travail par pulvérisation d'eau formant des aérosols de gouttelettes libérées des réservoirs d'eau contaminée. Par exemple, les légionelles sont des bactéries d'origine hydrique proliférant à une température de 35/40°c et sont responsables de la légionellose qui est une pneumopathie qui se transmet par inhalation d'aérosols contaminés.
      • Des ulcérations des muqueuses nasales et irritations pulmonaires par les brouillards acides ou alcalins des activités de traitement de surface des métaux : brûlures sévères, perforations de la cloison nasale, broncho-pneumopathies aigues.
- La toxicité respiratoire des vapeurs : certains produits chimiques sous forme liquide dégagent des vapeurs toxiques qui risquent d'être inhalées. En particulier, les composés organiques volatils (COV) sont des substances qui se caractérisent par leur grande volatilité, c'est-à-dire qu'ils émettent des vapeurs même à pression et température ordinaire de travail, et donc se répandent aisément sous forme gazeuse dans l'air ambiant des ateliers, bureaux ou dans l'atmosphère extérieure environnante. Les COV sont très nombreux (solvants, carburants…) et proviennent des hydrocarbures et de leurs dérivés chimiques : parmi les plus fréquents, citons l'éthanol, le formaldéhyde et l'acétone, le styrène, les aldéhydes, le trichloréthylène, le perchloréthylène… Les COV sont utilisés dans de multiples secteurs professionnels, les lieux de production, de stockage et de distribution d'hydrocarbures et particulièrement dans les procédés industriels utilisant des solvants (peintures, colles, vernis, encres, traitements de surface, dégraissage, nettoyage à sec, caoutchouc …), ou sont utilisés dans de très nombreux produits pour leurs propriétés intrinsèques (gaz propulseurs, carburants, bactéricides, …).
Les composés organiques volatils ont des effets très néfastes sur la santé (irritations des yeux, des muqueuses des voies respiratoires, troubles cardiaques et du système nerveux, céphalées, nausées…) et certains COV sont cancérigènes (benzène…), d'autres toxiques pour la reproduction ou mutagènes.

  • Les toxiques gazeux
- Certains produis chimiques se présentent sous forme gazeuse à la température normale, ou sous forme liquide ou solide, ils peuvent se transformer en gaz lorsqu'ils sont chauffés.

L'inhalation massive de gaz ayant pour origine une fuite ou un déversement accidentel peut conduire à des effets irritants immédiats allant jusqu'à une intoxication respiratoire gravissime voire mortelle, mais des expositions faibles et répétées peuvent aussi entraîner à long terme des insuffisances respiratoires par maladie pulmonaire ou bronchique.

Les gaz toxiques proviennent de sources diverses : la combustion (CO-NO-NO2-SO2, les gaz d'échappement des moteurs thermiques), l'incinération (H2S-NH3-HCI), la fermentation (H2S-NH3) ou le process chimique lui-même (acétylène, chlore…).
Leur présence, passive ou active, en milieu industriel est fréquente (chimie, pétrochimie, chaînes de froid, agroalimentaire) mais aussi dans des milieux comme les égouts, les stations d'épuration, les chais, les silos, les garages… et rend leur détection indispensable, surtout en milieu confiné, en particulier pour le travail en galerie (mines, carrières, gaines techniques…).
La densité d'un gaz (ou d'une vapeur) relative à l'air est importante à connaître : en effet, si la densité est inférieur à 1, le gaz aura tendance à se disséminer dans l'athmosphère, alors que dans le cas contraire, un gaz lourd s'accumulera près du sol, le rendant d'autant plus dangereux.
Ainsi, à l'exception du méthane et de l'acétylène qui sont plus légers que l'air, de l'éthane et de l'éthylène qui ont une densité voisine de l'air, les autres vapeurs d'hydrocarbures sont plus lourdes que l'air. Aussi, elles s'accumulent dans les parties basses et circulent ainsi près du sol, et peuvent former avec l'air des mélanges explosifs en présence d'une étincelle provoquée par une prise électrique défectueuse ou un court-circuit et à y séjourner faute de ventilation suffisante (par exemple dans les fosses de visite, les caves et sous-sols, les caniveaux).
Les gaz peuvent d'abord provoquer l'anoxie ou l'asphyxie par manque d'oxygène, avec des malaises pouvant être mortels : ces situations se rencontrent avec les hydrocarbures gazeux émis par une fuite dans une conduite ou un réservoir, ou répandus au sol par rupture du contenant ou déversement accidentel, dans des lieux confinés, mal ventilés, en produisant une atmosphère asphyxiante qui peut induire de sérieuses conséquences respiratoires, pouvant aller jusqu'au coma.

Certains gaz, le méthane, l'éthane et le propane par exemple, sont de simples asphyxiants qui ne provoquent pas d'autres effets sur l'organisme que la privation d'oxygène : ces gaz peuvent être tolérés à de faibles concentrations dans l'air inspiré sans manifestation toxique.

Les gaz d'échappement des moteurs thermiques contiennent des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), dont du benzène cancérogène, qui agissent sur le système nerveux et provoquent des troubles graves de la formule sanguine pour les effets causés par de très fortes concentrations.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP sont notamment le résultat de la combustion incomplète de matières organiques et pénètrent dans l'organisme par voie transcutanée et par voie respiratoire : ils peuvent provoquer des troubles neurologiques (céphalées, vertiges, irritabilité, somnolence, convulsions), des affections gastro-intestinales accompagnées de vomissements à répétition, des anémies dues à la toxicité pour les cellules sanguines et la moelle osseuse pour des expositions exceptionnellement longues et sévères (benzolisme).

  • Les fumées toxiques
Les fumées sont un mélange de gaz, vapeurs et poussières solides. Elles sont généralement responsable d'affections des voies respiratoires supérieures et inférieures : manifestations aiguës comme les irritations pulmonaires et laryngo-pharyngées, ou manifestations respiratoires chroniques (bronchites, emphysème). Elles sont souvent aussi à l'origine d'irritations oculaires (conjonctivites).
- Les fumées de soudage (gaz, vapeurs et particules métalliques) sont irritantes ou toxiques, et sont responsables de diverses pathologies importantes : effets respiratoires aigus (toux, dyspnée associées à une hyperactivité bronchique), effets respiratoires chroniques après une exposition régulière et prolongée (sidérose, asthme, broncho-pneumopathies chronique, cancers …).
- Les fumées de bitume contiennent des substances toxiques, en particulier des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), dont certains sont cancérogènes, mais c'est surtout la survenue de maux de tête, nausées, irritations oculaires ou ORL, et d'affections respiratoires chroniques qui sont fréquentes.
- Lors de la transformation des matières plastiques, l'élévation de la température peut entraîner la libération de fumées dangereuses : mélange de poussières de matières plastiques avec leurs adjuvants et produits gazeux de décomposition thermique (émanations et / ou vapeurs) peuvent être émis pendant les opérations de fabrication et de finissage.
L'exposition des plasturgistes à ces poussières et composés gazeux irritants et/ou sensibilisants (aldéhydes et acides formique et acétique, acide chlorhydrique pour les plastiques chlorés …), à des vapeurs de solvants, génère des risques de réactions allergiques, de troubles respiratoires par inflammation de la muqueuse nasale et bronchique, d'irritation des muqueuses oculaires, de troubles neurologiques pour certains d'entre eux (styrène).
- Un excès du risque de cancers de la vessie, du poumon et de leucémies a été constaté chez les ouvriers ayant longtemps travaillé dans l'industrie du caoutchouc et exposés aux fumées contenant des amines aromatiques, des nitrosamines, des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) dont le benzène, et des poussières de suies de carbone : outre ce risque de cancer, les fumées émises lors des étapes de production, de vulcanisation et de transformation du caoutchouc sont irritantes pour les voies respiratoires, et peuvent provoquer de l'asthme professionnel.

Les mécanismes physiologiques de toxicité des produits chimiques sur les lieux de travail

La toxicocinétique étudie le devenir des produits toxiques dans l'organisme juste après l'exposition : les produits chimiques qui pénètrent dans le corps par les différentes voies respiratoire, cutanée, digestive sont distribués dans l'organisme par voie sanguine avant d'être transformés éventuellement par métabolisation sous l'effet de l'action d'organes tels le foie ou les reins puis neutralisés par détoxication, excrétés par voie urinaire, sudorale, fécale, ou expectorée par la toux ou remontée muco-ciliaire ou parfois accumulés dans les tissus et le lait maternel.

  • Effets toxiques locaux et systémiques
    Un effet local survient et se limite au point de contact, alors qu'un effet systémique se propage dans le corps.
    Par exemple, la soude, pouvant être contenues dans certains produits détergents et désinfectants, est caustique pour la peau et les muqueuses, mais a un effet uniquement local ; tandis que certains toxiques (notamment les pesticides) traversent le tissu lipo-cutané et, par voie sanguine, se diffusent dans le corps entier et ont un effet systémique.
    Les effets systémiques s'observent néanmoins en milieu professionnel surtout par voie respiratoire, parfois digestive. Lors de l'inhalation de vapeurs de solvants organiques par exemple, celles-ci pénètrent dans les poumons, et se diffusent dans le corps entier en passant dans le sang, puis dans le cœur et le cerveau, avec des actions potentielles sur la moelle osseuse, et le système nerveux central : le caractère lipophile des solvants favorise leur absorption puis leur concentration dans le tissu cérébral et est à l'origine de ces effets sur le système nerveux central.
    La toxicité systémique peut être immédiate (quelques heures) à la suite d'une exposition unique à un toxique majeur ou différée à moyen terme (quelques semaines) ou long terme (quelques années) pour des expositions modérées mais fréquentes (c'est notamment le cas pour les cancers professionnels).
    On distingue ainsi les effets aigus (dus à des concentrations élevées) et chroniques (dus à de faibles concentrations, mais à des expositions répétées). Les effets aigus s'observent lors de fuites ou de déversements importants, éclaboussures ou immersions suite à des rejets accidentels massifs de gaz ou liquides toxiques.
  • Biodisponibilité et biopersistance
    La substance chimique exerçant une action systémique atteint, s'accumule et se transforme souvent dans les tissus et organes cibles. Elle peut être éliminée inchangée dans l'urine, les fèces… ou dans I' air expiré, mais la majorité des substances organiques est en partie métabolisée essentiellement par le foie en composés chimiques (métabolites) plus hydrosolubles et ainsi plus facilement éliminés par les voies urinaire et biliaire que le produit initial.
    La fraction de produit non excrétée qui interagit avec le tissu cible est la biodisponibilité : la partie de la substance ou de ses métabolites qui réussit à se fixer sur des organes critiques, foie, reins, cerveau… entraine des effets biologiques toxiques générant, selon les substances, des troubles fonctionnels divers :
- neurotoxiques (céphalées, vertiges, somnolence, convulsions, ébriété…). Par exemple, l'hexane, que l'on trouve dans des colles, l'essence, les nettoyants de freins, a une neurotoxicité affirmée (polynévrites), ainsi que les hydrocarbures aromatiques (toluène, xylène, styrène, etc.). Le trichloréthylène et le dichlorométhane (ou chlorure de méthylène), d'usage courant pour le dégraissage des pièces métalliques et le décapage des peintures et l'extraction des matières grasses, ont une toxicité sur le système nerveux central (narcose brutale et intense pour une forte exposition).
- gastro-intestinaux (vomissements, diarrhées..),
- pulmonaires avec des manifestations respiratoires chroniques et des cancers comme ceux liés aux fibres d'amiante ou aux suies de carbone,
- hématotoxiques comme les anémies dues à la toxicité pour les cellules sanguines et la moelle osseuse du benzène, du plomb…
- cardiaques, avec modification du rythme, fibrillations ventriculaires, manifestations coronariennes (dichlorométhane, trichloroéthane, trichloéthylène… utilisés dans le décapage et le dégraissage).
- néphrotoxiques avec des insuffisances d'élimination chroniques avec l'intoxication au plomb, au cadmium, au mercure, au tétrachlorure de carbone, …
- ototoxiques, avec lésions des structures de l'oreille interne et des risques majorés si exposition concomitante au bruit, pour l'inhalation du toluène, styrène, trichloréthyléne, les sels de plomb …
- hépatotoxiques comme l'angiosarcome hépatique causés par l'exposition au chlorure de vinyle, l'hépatomégalie avec le tétrachlorométhane (ou tétrachlorure de carbone) …,
- génotoxiques par cassure de la structure du génome par action sur les molécules d'ADN qui provoque des mutations (substances mutagènes) et aboutissent à l'apparition d'un cancer : par exemple, le chrome hexavalent, le cadmium dans les activités de traitement de surface des métaux…
- reprotoxiques causés par des substances qui peuvent produire ou augmenter la fréquence d'effets nocifs non héréditaires dans la progéniture (embryotoxiques ou foetotoxiques), ou porter atteinte aux fonctions ou capacités reproductives…. Par exemple, l'exposition aux solvants (benzène, trichloréthylène…), qui passent à travers la barrière placentaire, est spécialement dangereuse et concernent de nombreuses professions féminines (laborantines, employées des pressings …) : l'exposition à ceux-ci est tout particulièrement dangereuse chez la femme enceinte car ils peuvent aussi entraîner des malformations congénitales ou perturber la grossesse et le développement du fœtus (risque tératogène et d'intoxication fœtale) en franchissant la barrière placentaire.
La gravité de la toxicité est aussi déterminée par la capacité de la substance à séjourner dans l'organisme sans être éliminée rapidement : I' élimination du tissu adipeux d'un solvant liposoluble est habituellement lente, ce qui lui confère une dangerosité supérieure. La durée de vie du toxique dans l'organisme est conditionnée par la rapidité du mode d'épuration. Cette biopersistance est une caractéristique essentielle de toxicité.
Par exemple,
- la lenteur de dissolution des fibres dans les milieux biologiques augmente la durée de leur rétention dans les poumons, et plus les fibres demeurent longtemps dans le poumon après avoir été inhalées, plus elles sont les plus fibrosantes. Par ailleurs, le risque est beaucoup lié à la structure physique de la fibre, à sa granulométrie (forme, diamètre, longueur) : plus les fibres sont fines et longues, plus elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons, plus l'organisme a des difficultés à les éliminer et plus elles sont potentiellement dangereuses, pouvant provoquer une fibrose ou un cancer pulmonaires (par exemple, asbestose et mésothéliome causés par l'amiante).
- Les particules de poussières de silice cristalline peuvent être très fines (d'un diamètre inférieur à 5 microns) et sont donc invisibles à l'œil nu, et restent longtemps en suspension dans l'air ambiant, dans lequel elles sont généralement mélangées à d'autres particules, comme celles de charbon dans les galeries des mines par exemple. Les poussières de silice n'ont pas toutes la même granulométrie, et c'est l'inhalation des poussières très fines de silice cristalline qui peuvent pénétrer profondément dans les poumons qui conduit à des effets néfastes sur la santé, entraînant des troubles respiratoires progressifs, puis irréversibles.
Lorsque la taille des particules est suffisamment petite (une fraction seulement des poussières de silice, invisibles à l'œil nu), elles réussissent à traverser non seulement la cavité nasale, à se déposer sur la trachée et les bronches mais surtout parviennent à atteindre les alvéoles pulmonaires, et s'y accumuler si l'intensité ou la fréquence d'exposition dépasse le seuil d'élimination naturelle du corps par le mucus.
Les particules d'un diamètre aérodynamique inférieur à 5 μm ont la plus grande probabilité de pénétrer dans la région alvéolaire pulmonaire. Les particules plus grosses peuvent être éliminées par l'action des muqueuses, mais sont néanmoins irritantes pour les voies respiratoires.
En séjournant longtemps dans le tissu pulmonaire, les très fines poussières de silice provoquent une inflammation chronique des muqueuses pulmonaires, la formation d'un tissu pulmonaire fibreux, la constitution de nodules, entrainant une maladie respiratoire, une pneumoconiose fibrosante nommée silicose.

  • La relation dose-effet
    La dose est la quantité d'une substance toxique à laquelle un organisme est exposé, qui augmente avec l'intensité, la fréquence et la durée d'exposition. Généralement, il y a une relation entre la dose reçue et l'intensité et la diversité des effets toxiques. Plus exactement, pour les effets systémiques, ce n'est pas la dose uniquement mais la concentration au niveau des organes qui en résulte qui détermine la toxicité (biodisponibilité). Il existe très souvent une dose minimale au-delà de laquelle les effets toxiques apparaissent pour la majorité des personnes (seuil de toxicité). A l'opposé, la dose létale est la concentration d'un toxique qui cause la mort de la majorité des personnes (par exemple, le sulfure d'hydrogène est rapidement mortel à une concentration de 800 à 1 000 ppm).
    Toutefois, cette relation dose-effet n'est pas facile à appréhender parce que :
- la réaction individuelle aux produits toxiques peut être très variable selon les personnes : les composantes génétiques, l'état général de santé, l'âge, le sexe, la grossesse sont des facteurs qui influencent beaucoup l'action des toxiques.
- pour les agents cancérogènes et allergènes, le seuil de toxicité est très difficile à déterminer, et pour certains d'entre eux, il se peut qu'il n'existe pas de dose subtoxique.
- en milieu de travail, l'exposition concomitante à plusieurs produits chimiques peut provoquer des interactions toxicologiques qui sont susceptibles de potentialiser les effets toxiques de chaque substance ; c'est aussi le cas pour les comportements individuels (tabagisme, alcoolisme …) qui viennent aggraver les effets des expositions professionnelles. Par exemple :
- pour la silice cristalline, les facteurs de risques augmentent avec l'inhalation d'autres polluants ou particules (amiante ou d'autres fibres minérales) et les symptômes sont aggravés par l'inhalation concomitante de poussière de charbon (anthracosilicose).
- l'exposition concomitante aux fumées de bitume et aux ultraviolets, peut être à l'origine de brûlures photo-toxiques, qui pourraient être par la suite à l'origine d'une cancérisation des zones brûlées. La photo-toxicité des fumées du bitume, et surtout celle du goudron, est ainsi maximisée par l'utilisation de ces matières à l'extérieur, l'ensoleillement provoquant une réaction cutanée photochimique.
- les modes opératoires diffèrent selon les métiers et ceux augmentant l'importance des manipulations et les efforts physiques accroissent la ventilation pulmonaire donc l'inhalation des poussières (pour une concentration identique dans l'air). Ceci est encore plus marqué pour l'exposition aux solvants les plus solubles dans le sang.
Si pour la toxicité aigue, le rapport de causalité est clairement identifié et assez facilement mesurable, il n'en est pas de même pour la toxicité chronique qui est beaucoup plus malaisée à cerner avec précision.

  • Les effets réversibles et irréversibles
    Le produit toxique ou ses métabolites peuvent se fixer de manière réversible ou irréversible sur des organes cibles. La réversibilité dépend évidemment du paramètre temps, mais généralement la toxicité réversible est liée aux toxiques d'effets aigus et à court terme. L'inhalation d'un asphyxiant simple comme le monoxyde de carbone, est suivie d'une récupération (si l'effet n'a pas été mortel !) après retrait de l'exposition. L'irritation cutanée (du fait des détergents ou désinfectants par exemple) est une réaction réversible de la peau ou des muqueuses à des produits, alors que la corrosion (acide fluorhydrique…) consiste en des dommages irréversibles causés à des tissus par suite du contact avec le produit.
    Les effets toxiques engendrés par la mutagenèse, la cancérogenèse, la tératogenèse, la sensibilisation allergique, la neurotoxicité sont généralement irréversibles et le dommage persiste même après la disparition du toxique et l'accumulation des effets aggrave la pathologie au cours du temps.

Les mesures de toxicité des produits chimiques sur les lieux de travail et les travailleurs

Les relations entre les niveaux d'exposition et la survenue d'effets sur la santé sont définies à partir de données de dose-réponse.

  • Les démarches de la métrologie des expositions professionnelles

    La quantification de l'exposition met en jeu différentes méthodes :
- les visites de poste,
- la métrologie d'atmosphère (au niveau des postes et des locaux de travail)
- la biométrologie, pour mieux évaluer l'imprégnation des salariés.
Les mesures s'effectuent :
- pour l'ensemble d'un lieu de travail : mesures atmosphériques d'un composé chimique dans un atelier,
- ou pour des expositions individuelles, au travers d'indicateurs biologiques d'exposition (produits toxiques mesurés dans les tissus ou sécrétions biologiques des travailleurs exposés).
  • La métrologie de l'exposition aux substances chimiques toxiques

    Il faut d'abord déterminer les voies d'exposition chimique pour adopter la métrologie adéquate:
l'inhalation (poussières, gaz, aérosols), reposant sur la mesure de concentration du polluant dans l'atmosphère de travail, ou sur les plans de travail ou autres surfaces,
la pénétration cutanée et l'ingestion (par l'intermédiaire de mains souillées...), reposant sur la quantité de substance ayant pénétré dans l'organisme des travailleurs.

- La métrologie chimique utilise des méthodes de prélèvements, d'échantillonnage et d'analyse des substances toxiques dans l'air par mesure de polluants atmosphériques à l'émission des sources fixes et sur les plans de travail par frottis de surface.
Elle permet de vérifier le respect des obligations réglementaires d'une installation par comparaison des concentrations mesurées aux valeurs limites à l'émission.
Ces mesures régulières permettent d'actualiser annuellement le Document Unique de Sécurité et de contrôler périodiquement les installations de ventilation et de captage des polluants.
La métrologie à l'émission doit permettre non seulement d'évaluer la concentration d'un ou plusieurs polluants mais aussi d'en estimer les flux annuels (mesure de concentrations en continu, mesure du débit…), ainsi que les caractéristiques physico-chimiques, de forme, de taille de particules. Les appareils de mesure utilisés sont des capteurs individuels ou atmosphériques de poussières, des pompes de prélèvements, des préleveurs ambiants de gaz, ….

Pour mesurer leur capacité de toxicité, la mesure des émissions de substances nocives (dont notamment les composés organiques volatils COV) est une étape importante pour la mise en œuvre de plans de réduction et de retrait éventuel de l'exposition.

Les mesures des concentrations peuvent être effectuées par l'employeur lui-même ou par un organisme extérieur ayant la compétence technique nécessaire.
Ces mesures permettent de connaître et les valeurs d'exposition maximales admissibles (exprimées en "ppm" (partie par million) ou en mg par m3) :
la VME (valeur moyenne d'exposition) qui vise à prévenir les effets chroniques : concentration maximale pondérée d'un toxique dans l'air que peut respirer sans danger une personne pendant 8 heures par jour et 40 heures par semaine.
la VLE (valeur limite d'exposition) qui vise à prévenir les effets aigus : concentration maximale d'un toxique dans l'air que peut respirer sans altérations physiologiques une personne pendant au plus 15 minutes.
Les COV présents dans l'air sont mesurés individuellement. Ils sont adsorbés à l'aide d'une cartouche de charbon actif qui retient les molécules en surface, puis recueillis et analysés par chromatographie en phase gazeuse avec double détection par spectrométrie de masse et ionisation de flamme.
- La biométrologie permet de mieux mesurer le risque réel du risque sanitaire du travailleur en analysant les effets de la dose effectivement reçue (indicateurs biologiques d'exposition, IBE) et contribue à bien assurer la traçabilité des expositions professionnelles en pouvant connaître la quantité de substances toxiques cumulée ayant pénétré dans l'organisme lors d'expositions anciennes (notion de valeur limite biologique, VLB).
La biométrologie analyse les substances ou leurs métabolites dans les tissus, les sécrétions, le sang ou les urines, l'air expiré des travailleurs. La métrologie de l'exposition cutanée peut s'effectuer au moyen de prélèvements réalisés par patchs.
Néanmoins, à ce jour, il y a seulement un assez petit nombre de substances pour lesquelles une biométrologie est disponible.
Cette méthode n'est utile que pour mesurer les niveaux moyens d'exposition, et non les valeurs maximales.
Elle est particulièrement utilisée pour la surveillance biologique d'exposition aux solvants, de la plombémie. La détermination du taux de plomb (plombémie) dans le sang constitue le paramètre le plus important pour évaluer l'exposition encourue durant une période prolongée.
Cette surveillance biologique de I' exposition est normalement réservée aux substances qui pénètrent dans la circulation sanguine et exercent des effets systémiques. Une concentration trop importante de la substance toxique ou de ses métabolites constatée au cours de ces analyses biologiques par rapport aux valeurs de référence peut justifier une décision d'inaptitude temporaire ou définitive au vu de l'évolution des paramètres pathologiques constatés dans les contrôles antérieurs.
La métrologie des risques chimiques, pour indispensable qu'elle soit ne serait-ce que pour respecter l'obligation générale de l'employeur de mesurage de l'exposition, présente des limites pour la prévention de la santé :
- On ne tient compte généralement que de la voie respiratoire, alors que les voies cutanée et digestive peuvent également être concernées,
- De nombreuses molécules cancérogènes n'ont pas de seuil minimal connu vraiment sans risque, il en est de même pour des substances reprotoxiques ou allergisantes.
- La mesure des concentrations sur les lieux de travail est soumise à des marges d'erreur importantes, selon le lieu et le moment précis du prélèvement, malgré une stratégie d'échantillonnage ambulatoire adaptée. La prise en compte des émissions diffuses compliquent encore la mesure.

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Janvier 2012


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