2.
Qu'est-ce que la toxicologie?

1. Qu'est-ce que la toxicologie? La toxicologie est la science des effets nocifs des substances chimiques sur les organismes vivants. Ces organismes comprennent les algues aquatiques, les animaux et les hommes, toute la faune et la flore. En d'autres termes, il n'existe aucune substance qui ne présente aucun danger; tous les produits chimiques peuvent être toxiques, entraîner des dommages ou la mort. Mais il est possible de les utiliser sans risques: leur effet dépend de la dose et de l'exposition. En limitant ces deux paramètres, il est possible de manipuler des substances chimiques et de tirer parti de leurs propriétés d'une manière "acceptable du point de vue de la sécurité". Le but des études toxicologiques est d'évaluer les effets nocifs liés à différentes doses afin de déterminer ce seuil "acceptable du point de vue de la sécurité". Les travaux s'effectuent en deux temps: en premier lieu, on recueille des informations sur les propriétés des produits chimiques, les résultats d'études et les accidents liés à l'emploi inapproprié de produits chimiques, puis on effectue des prédictions concernant les effets des produits chimiques en différentes situations. Pour que les prédictions soient réalistes, il faut disposer d'informations sur: la substance et ses propriétés chimiques et physiques; le système biologique touché; les effets ou la réponse induits par la substance; l'exposition (dose, durée, situation). Cette information s'obtient à partir d'essais en laboratoire sur des cellules, des bactéries et des animaux, ainsi qu'à partir d'accidents dus à cette substance. Toutes les informations toxicologiques sont rassemblées dans des bases de données et des banques de données.

2. Exposition Pour induire un effet nocif, une substance doit pouvoir pénétrer dans l'organisme. L'exposition dépend de la quantité de substance et de la durée pendant laquelle elle affecte la cible – homme, animal ou bactérie. 2.1 Voies Dans des conditions normales de travail, les principales voies par lesquelles les substances toxiques peuvent pénétrer dans l'organisme sont: l'inhalation, la pénétration à travers la peau et l'ingestion. Pour de nombreuses substances, les effets les plus importants et les réponses les plus rapides sont obtenus lorsque la substance est introduite directement dans la circulation sanguine. Lors d'essais toxicologiques sur l'animal, les voies d'exposition suivantes peuvent être examinées: inhalation (respiration) absorption (à travers la peau ou les yeux) ingestion orale (en mangeant ou en avalant) transfert au fœtus à travers le placenta intraveineuse (injection dans une veine) intramusculaire (injection dans le muscle) sous-cutanée (injection sous la peau) intra-péritonéale (injection à l'intérieur de la membrane tapissant l'intérieur de la paroi abdominale) 2.2 DL50 et CL50 Les doses nécessaires pour induire un effet nocif varient énormément selon les substances. On utilise la DL50 pour comparer les toxicités aiguës. La classification peut être basée sur les DL50 et les CL50 (voir l'annexe 8A du chapitre "Identification, classification et étiquetage des substances chimiques"). L'évaluation des effets est réalisée en laboratoire dans des essais sur l'animal, principalement le rat, la souris et le lapin. La substance ou la préparation à examiner peut être administrée à l'animal par voie orale, sous la peau, par inhalation, dans l'abdomen ou dans une veine. La DL50 et la CL50 sont des paramètres servant à quantifier les résultats des différents essais afin de permettre une comparaison. DL50 est l'abréviation utilisée pour désigner la dose entraînant la mort de 50% de la population examinée. CL50 est l'abréviation utilisée pour la concentration d'une substance toxique létale pour la moitié des animaux exposés. La DL50 est exprimée en milligrammes par kilogramme de poids corporel de l'animal soumis à l'essai (qui doit être indiqué). La CL50 est exprimée en millilitres par kilogramme de poids corporel de l'animal soumis à l'essai (qui doit être indiqué), exposé à la substance par inhalation pendant une durée définie. La variation des valeurs de la DL50 et la CL50 est étendue. La liste ci-après montre la variation des valeurs de la DL50 mesurée dans des essais d'ingestion effectués sur le rat: Substance DL50 (mg/kg, orale, rat) Vitamine C 11 900      Alcool éthylique("alcool") 7 060      Acide citrique 5 040      Chlorure de sodium (sel de table) 3 000      Sulfate ferreux 320      Dieldrine 38      Parathion 2      Dioxine (contaminant dans les herbicides) 0,02 Il est important de mentionner l'espèce sur laquelle porte l'essai, les valeurs de la DL50 et de la CL50 étant fonction de différents facteurs, tels que le système biologique ou l'animal, la souche, le sexe, l'âge et le régime alimentaire. La DL50 du DDT (insecticide) administré par voie orale est de 87 mg/kg de poids corporel pour un rat, mais de 150 mg/kg de poids corporel pour un chien. La DL50 de la dioxine est de 0,02 mg/kg de poids corporel pour un rat et de 0,001 mg/kg de poids corporel pour un chien, c'est-à-dire que la tolérance du rat est vingt fois supérieure à celle du chien. L'appréciation de la manière dont l'organisme humain réagirait ne se fait pas par une simple estimation tirée des résultats obtenus chez l'animal. Les essais sur l'animal donnent toutefois une idée du niveau des effets toxiques. 2.3 Valeurs limites Pour limiter les effets toxiques, il faut définir des priorités, des objectifs et des stratégies. Une manière de procéder sur les lieux de travail est de fixer des valeurs qui peuvent servir à orienter les utilisateurs. Les limites d'exposition professionnelle se fondent sur les informations les plus récentes tirées de l'expérience industrielle, d'essais en laboratoire et d'accidents. Il s'agit de compromis négociés sur la base d'informations et non de normes de sécurité établies. Il existe différentes valeurs-seuils. Les TLV (Threshold Limit Values) sont publiées par la Conférence américaine des spécialistes gouvernementaux de l'hygiène industrielle (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, ACGIH) et concernent les concentrations ambiantes de substances dangereuses. Elles fixent un seuil de concentration au-dessous duquel on admet que pratiquement tous les travailleurs sont susceptibles d'être exposés jour après jour, de manière répétée, sans effets nocifs. Les TLV sont mis à jour périodiquement et corrigés chaque fois que de nouvelles informations sont disponibles. La TLV-TWA (valeur seuil – moyenne pondérée dans le temps) est une concentration moyenne pondérée dans le temps pour une journée de travail de huit heures ou une semaine de travail de 40 heures, à laquelle pratiquement tous les travailleurs peuvent être exposés de manière répétée sans effets nocifs. La TLV-STEL (valeur seuil – limite d'exposition de courte durée) est la concentration à laquelle les travailleurs peuvent être exposés pendant une période brève (généralement de 15 minutes) sans souffrir d'irritation, de dommages à long terme ou irréversibles sur les tissus ou de troubles pouvant augmenter le risque des blessures accidentelles, avoir une incidence sur les possibilités de s'échapper en cas d'incident ou diminuer le rendement de travail. Les TLV-TWA journalières ne devraient pas être dépassées. TLV-C (valeur-seuil – plafond) est une concentration qui ne doit jamais être dépassée au cours de l'exposition professionnelle.

3. Quelles sont les réponses d'un système lorsqu'il est exposé à des produits toxiques? Le corps humain a besoin de doses très faibles de certaines substances chimiques qui sont toxiques à forte dose. C'est notamment le cas pour certains métaux comme le cuivre, le magnésium et le manganèse, qui posent problème sur les lieux de travail. L'effet nocif est fortement corrélé à la dose et peut même entraîner la mort. Les effets nocifs des substances chimiques sont généralement moins graves, allant d'un manque d'appétit à des problèmes de santé importants. La figure ci-après compare l'effet d'une dose aiguë à celui d'une exposition à plusieurs doses plus faibles. L'organisme n'est parfois pas capable d'éliminer la substance chimique toxique qui s'accumule alors dans le corps; c'est le cas, par exemple, pour le cadmium. Si la capacité de l'organisme à éliminer la substance chimique toxique est limitée, l'accumulation est plus lente; lors d'expositions répétées, on peut toutefois atteindre un niveau qui entraîne des problèmes de santé. Une dose unique – Plusieurs petites doses. 3.1 Le corps humain Les effets peuvent être immédiats ou retardés, et les effets toxiques peuvent être réversibles ou irréversibles (voir chapitre 1. "Introduction à la sécurité lors de l'utilisation de substances chimiques"). Toxicité locale/systémique Les produits chimiques peuvent principalement exercer leurs effets de deux manières. Les effets locaux se manifestent à l'endroit du corps qui a été en contact avec la substance chimique. A titre d'exemple on peut citer les lésions dues aux acides ou les atteintes des poumons dues à l'inhalation de gaz réactifs. Les effets systémiques se manifestent une fois que la substance chimique a été absorbée en son point d'entrée et distribuée dans d'autres parties du corps. La plupart des substances ont des effets systémiques, mais certaines d'entre elles induisent les deux types d'effets. Le plomb tétraéthyle, un additif de l'essence en est un exemple: il donne lieu à des effets cutanés au niveau de la zone de contact; il est également absorbé à travers la peau et transporté dans le corps, où il induit des effets typiques sur le système nerveux central et d'autres organes. Organes cibles Le degré de toxicité de l'effet n'est pas le même dans tous les organes. Généralement un ou deux organes présentent l'effet toxique le plus important. Ce sont les organes cibles de la toxicité de la substance en question. Le système nerveux central est l'organe cible de la toxicité le plus souvent concerné par des effets systémiques. Viennent ensuite le système circulatoire, le foie, les reins, les poumons et la peau. Les muscles et les os sont des organes cible pour quelques substances. De nombreuses substances ont un effet sur le système reproducteur masculin et féminin. La peau est l'organe cible le plus étendu du corps humain, soit une surface de 1,5-2 m2. Il constitue une couverture protectrice pour le corps, qui a cependant ses limites, notamment si la charge est très importante. Certaines substances peuvent passer à travers la peau intacte et saine et entrer dans la circulation. Le phénol est une substance qui peut s'avérer mortelle en cas d'exposition et de pénétration à travers la peau. La grande majorité des affections cutanées d'origine professionnelle sont des eczémas de contact, des irritations et des inflammations de la peau. Ces affections sont soit des réactions allergiques soit des réactions non allergiques induites par une exposition à des substances chimiques. Les agents de sensibilisation par contact les plus fréquents sont notamment certains colorants et teintures, des métaux tels que le nickel et ses sels, les sels de chrome et de cobalt, les composés organomercuriels, les monomères de certains acrylates et méthacrylates, les additifs du caoutchouc et les pesticides. Dans la pratique, les lésions cutanées chimiques sont également influencées par les conditions environnementales, en particulier l'humidité et la chaleur.   Les poumons constituent la principale voie de pénétration des substances toxiques dans l'organisme sur le lieu de travail. C'est aussi le premier organe affecté par les poussières, les fumées métalliques, les vapeurs de solvants et les gaz corrosifs. Les réactions allergiques peuvent être provoquées par des substances telles que les poussières de coton, le TDI (diisocyanate de toluène, utilisé dans la fabrication des plastiques de polyuréthane) et le MIC (méthylisocyanate, utilisé dans la production d'insecticide à base de carbaryle). Lors d'une catastrophe chimique survenue à Bhopal, Inde, en 1984, plus de 2000 personnes sont mortes à cause d'une exposition au MIC. Les réactions allergiques peuvent aussi être dues à une exposition à des bactéries ou des champignons: c'est le cas des allergies dues à la manipulation de ballots de paille ("poumon du fermier") ou de canne à sucre séchée. Pour certaines substances, lors de l'inhalation de particules d'une certaine taille, les poumons ne parviennent pas à éliminer ce particules qui restent logées dans les poumons et provoquent une maladie appelée pneumoconiose. La pneumoconiose touche surtout les travailleurs exposés à la poussière de silice (quartz) et à l'amiante; il s'agit de l'affection pulmonaire non maligne la plus fréquente à travers le monde. D'autres substances comme le formaldéhyde, de dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et les brouillards d'acides peuvent provoquer des irritations et diminuer la capacité respiratoire.   Le système nerveux, est sensible aux effets nocifs des solvants organiques. Certains métaux ont également des effets sur le système nerveux, en particulier les métaux lourds tels que le plomb, le mercure et le manganèse. Les insecticides organophosphorés, tels que le malathion et le parathion, interfèrent avec la transmission des informations par le système nerveux (fonction des neurotransmetteurs chimiques), et entraînent une faiblesse, une paralysie voire la mort.   La circulation sanguine et une cible pour les effets nocifs des solvants. Les cellules sanguines sont principalement produites dans la moelle osseuse. Le benzène a des effets sur la moelle osseuse; le premier signe est une mutation des cellules appelées lymphocytes. Pour étudier ces mutations, les lymphocytes sont cultivés en laboratoire afin d'observer les différents types de modifications cellulaires. Le plomb sous forme métallique ainsi que ses composés sont d'autres exemples typiques de substances chimiques pouvant entraîner des problèmes sanguins. Dans le sang, le plomb inhibe l'activité de certaines enzymes intervenant dans la production de l'hémoglobine des globules rouges. Une intoxication chronique au plomb peut diminuer la capacité du sang à distribuer l'oxygène dans tout le corps, une affection que l'on appelle anémie.   Le foie est le plus grand organe interne du corps et il a plusieurs fonctions importantes. C'est une usine de purification qui dégrade les substances indésirables contenues dans le sang. Le foie a une capacité de réserve considérable et les symptômes hépatiques n'apparaissent qu'en cas d'affections graves. Les solvants tels que le tétrachlorure de carbone, le chloroforme et le chlorure de vinyle, ainsi que l'alcool, sont nocifs pour le foie.   Les reins font partie du système urinaire. Ils ont pour tâche d'excréter les déchets des différents organes du corps qui sont transportés par le sang, de maintenir l'équilibre hydrique et de s'assurer que ces liquides contiennent un mélange adéquat des différents sels nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme. Ils maintiennent aussi l'acidité du sang à un niveau constant. Les solvants peuvent irriter et affecter la fonction rénale. La substance la plus nocive pour les reins est le tétrachlorure de carbone. L'essence de térébenthine est également dangereuse en grandes quantités: l'affection rénale des peintres est une conséquence bien connue de l'exposition professionnelle. Le plomb et le cadmium sont également des substances connues pour leurs effets nocifs sur les reins. Réactions allergiques Une réaction allergique – qu'on appelle aussi sensibilisation –peut se manifester après un contact répété avec une substance. Une fois la sensibilisation induite, des doses même très faibles sont susceptibles de provoquer une réaction. Il existe un grand nombre d'allergies différentes qui vont de l'irritation cutanée légère à des réactions très graves pouvant même être mortelles. Le tableau des sensibilisations diffère selon l'espèce. Chez l'homme, la réponse allergique se manifeste le plus souvent au niveau de la peau et des yeux alors que chez les cochons d'Inde, par exemple, les réactions au niveau du tractus respiratoire sont plus fréquentes. Interactions L'effet d'une exposition simultanée à deux ou plusieurs substances n'est pas toujours un effet d'addition simple (1+1=2). Les pesticides organophosphorés tels que le dialiphos, le naled et le parathion, sont des exemples de produits chimiques dont les effets combinés correspondent à la somme des effets observés pour les produits pris individuellement. L'effet peut être supérieur à la somme des effets individuels de deux produits chimiques (p. ex. 1+1=4). Un exemple de ce type est l'augmentation du risque lorsque des fibres d'amiante sont conjuguées au tabagisme: le risque de développer un cancer du poumon après une exposition aux fibres d'amiante est quarante fois supérieur pour un fumeur que pour un non-fumeur. Le trichloréthylène et le styrène, deux solvants, constituent une autre paire de produits chimiques pour lesquels le risque combiné est supérieur aux effets additionnés. Les effets nocifs de deux substances peuvent se contrecarrer (1+1=0). Cet effet est utilisé pour trouver des antidotes à des produits toxiques. Dans d'autres cas, une substance peut être inoffensive en elle-même, mais peut aggraver l'effet d'un autre produit chimique (0+1=3). Deux solvants fréquemment utilisés, l'isopropanol et le tétrachlorure de carbone, présentent ce type d'effet. L'isopropanol en concentrations inoffensives pour le foie augmente l'atteinte hépatique provoquée par le tétrachlorure de carbone. Dans certains cas, après une exposition répétée à une substance, la sensibilité du corps à cette substance peut s'abaisser; en d'autres termes la tolérance à cette substance augmente. 3.2 L'environnement Certaines substances toxiques peuvent être dégradées dans l'environnement; d'autres résistent toutefois aux processus de décomposition. Les effets néfastes augmentent avec la concentration de ces substances et leur accumulation dans la chaîne alimentaire. L'environnement naturel renferme de nombreuses substances potentiellement toxiques. Dans certains cas, la substance en elle-même est inoffensive mais peut réagir avec d'autres substances toxiques ou être concentrée ou transformée en un produit plus dangereux dans des conditions particulières. La formation de smog photochimique est un exemple de réaction de pollution atmosphérique. Les hydrocarbures chlorés tels que le DDT et la dieldrine ont des effets biologiques similaires et s'ils sont présents tous deux, ils entraînent des effets plus graves que ceux qu'ils induisent individuellement. On utilise des indicateurs d'écotoxicité pour évaluer les effets des substances toxiques dans l'environnement. Dans les essais en laboratoire, on utilise des poissons et des insectes appelés daphnies (puces d'eau) pour examiner les effets aigus sur l'environnement aquatique. Des espèces d'algues vertes sont également utilisées pour déterminer le degré de pollution de l'eau.   Liste des annexes Annexe 1. Facteurs pouvant influencer l'appareil reproducteur humain et effets induits (en anglais) Annexe 2. Substances susceptibles d'induire des affections respiratoires d'origine professionnelle (en anglais) Annexe 3. Voies d'absorption, de distribution et d'excrétion de substances potentiellement toxiques (en anglais) Annexe 4. Femmes enceintes au travail (en anglais) Bibliographie ARBETSMILJÖ (Working Environment/The Work Environment Association), Your body at work, 2e éd., Stockholm 1987 CLAYTON G.D. and CLAYTON F.E., ed., Patty's Industrial Hygiene and Toxicology, 3e éd. révisée, John Wiley & Sons Inc., USA 1978 East African Newsletter on Occupational Health and Safety, Supplément 2/1989, Institute of Occupational Health, Finlande 1989 BIT, Bureau international du Travail, Encyclopedia of Occupational Health and Safety, vol. I -III, Genève 1983 PISSC, Programme international sur la sécurité des substances chimiques, Fundamentals of Applied Toxicology, Training Module No 1, Genève 1992 PISSC, Programme international sur la sécurité des substances chimiques, How to use the IPCS Health and Safety Guides KLAASSEN C.D., AMDUR M.O. and DOULL J., ed., Casarett and Doull's la toxicologie, The Basic Science of Poisons, 3e éd., Macmillan Publishing Company, New York 1986 NIOSH, RTECS Database, CCINFO Disc, Centre canadien d'hygiène et de sécurité au travail (CCOHS), Hamilton 1993 SAX N.I. and LEWIS R.J.Sr, Dangerous Properties of Industrial Materials, VIIe éd., Nostrand Reinhold Co., New York 1988 SEILER H.G. and SIGEL H., Handbook of Toxicity of Inorganic Compounds, Marcel Dekker, Inc., New York 1988 [ Table des matières ]