LE CADMIUM

JDV Besançon

Les 4-5-6 décembre 2006

Evelyne Carré

INTRODUCTION

Le cadmium est un métal blanc, ductile, malléable, dont les

densité est de 8.65point de fusion: 361°Cet d’ébullition: 765°CPrésent dans la croûte

terrestre également obtenu comme

produit annexe en sidérurgie étroitement liés au plomb et au zinc

Ses composés les plus souvent rencontrés

sont:

l’oxyde CdO

le sulfure CdS

le chlorure CdCl2

le bromure CdBr2

le sulfate Cd SO4

le nitrate

USAGES, SOURCES D’EXPOSITION 1

¤Le cadmium(Cd) se trouve dans

- l’industrie, extrait à partir des résidus du zinc

- le cadmiage des métaux

fer, acier, cuivre ( trempage

ou procédé électrolytique )

- les alliages avec l’acier

( roulements à billes )

avec le zinc et le cuivre

( câbles électriques ).

¤ Il augmente la malléabilité et la ductilité de ces métaux

• Le Cd est inclus dans la fabrication

¤ de l‘alliage de Wood avec les plomb, zinc, bismuth, fondant à 71°C, pour les coupes-circuits, bouchons d’extincteurs automatiques,

¤ des bâtons de soudure( électrodes à l‘argent ) et ¤ des accumulateurs

électriques au cadmium-nickel,

¤ des cellules solaires

USAGES, SOURCES D’EXPOSITION 2

• Le Cadmium est utilisé dans:¤ l’ industrie atomique ( captage de l’excès de neutrons ) ¤ le pigment jaune des peintures

(CdS ), panneaux de signalisation lumineux, jouet plastique dur,

¤ lors du soudage et découpages d’alliages au Cd

¤ comme stabilisant des matières plastiques ,

¤ comme contaminant dans les engrais phosphatés et boues d’incinérateurs utilisées en engrais

USAGES ET SOURCES D’EXPOSITION 3

• Cd est présent dans:¤ l’air non pollué d’ Europe en contient en

moyenne 3ng/m3, l’air rural 1à1µg/m3l’air pollué par des sources industrielles

jusqu’à 60ng/m3 ¤ l’eau potable dans laquelle la teneur

maximale de Cd est de 5ng/l. l’eau de boisson a un taux moyen de 0.2µg/l.

¤ l’alimentation,principale source de contamination jusqu’à 30µg /j de Cd

l’adulte ingère 4 et 80 ng/j de Cd-Les pâtisseries à base de farines de blé ( 0.1mg/kg ) responsables à 36% de cette

contamination. -Les légumes : les carottes( 0.5mg/kg ),

les salade et pommes de terre ( 0.2mg/kg ), contaminées par l’ absorption

importante par les racines, du cadmium présent à 0.2 à1.5mg/kg dans les sols pollués par les engrais phosphatés et boues des stations

SOURCES D’EXPOSITION 4

¤Parmi les aliments d’origine animale,

les huîtres, les rognons de porc et de bœuf contiennent les plus fortes concentrations de cadmium jusqu’à 1mg/kg

¤Parmi les végétaux, le lichen et la mousse accumulent les métaux lourds comme le cadmium. La concentration mesurée apprécie l’importance de la pollution atmosphérique locale. Leur taux est normalement <1ppm et peut atteindre 100ppm vers les usines produisant du cadmium.

Cas particulier: le tabagisme:

• Les fumeurs absorbent 0.1µg de Cadmium / cigarette

_______

• NANDI et coll.

analysant 6 marques de cigarettes,

ont trouvé des taux de Cd oscillant entre

19-27 µg/20 cigarettes

______

Les fumeurs accumulent plus le Cd dans

les reins, foie et poumons que les non fumeurs

LEWIS et Coll. 1972.

PROFESSIONS EXPOSEES

• Métiers de la métallurgie et de la fusion du cadmium,

• Et ceux liés à l’exposition aux composés minéraux solubles

• Fondeur, chaudronnier • Pour le soudeur, le Cd

est l’un des principaux risques professionnels

• Professions de l’industrie, de traitement de surface et des colorants

• Bijoutier

• Les principales causes d’intoxication sont l’exposition excessive aux poussières et aux fuméespoussières et aux fumées au cours de la production de cadmium et ses sels,

• la soudure ou le découpage d’acier ou d’alliages cadmiés,

• la fabrication d’accumulateurs au cadmium

METABOLISME DU CADMIUM ET MECANISMES D ’ ACTION 1

• Le Cd est surtout absorbé

sous forme d’aérosols par voie respiratoire : 25% à 50% sont déposés dans les voies respiratoires lors de l’inhalation de vapeurs d’oxyde de cadmium

BERNARD-LAUWERYS- NORDBERG -1974

• Sur le lieu de travail, quand les règles d’hygiène,  ne pas fumer, ni boire avec des mains contaminées, ne sont pas respectées, l’ingestion peut jouer un rôle non négligeable. ROELS

• Sinon l’ absorption digestive est de l’ordre de 5%, selon les aliments ingérés.

• Elle est plus fréquente chez la femme que chez l’homme.

METABOLISME ET MECANISMES D’ACTION 2

• D’autres facteurs influencent l’absorption intestinale du Cadmium:

• L’âge, le sexe

• Le tabagisme

• Les déficiences en fer et en calcium augmentent l’absorption du Cd

FOX- KOWAL

METABOLISME ET MECANISMES D ‘ACTION 3

Distribution: le Cd une fois absorbé, est intra-érythrocytaire

fixé à 90- 95% à l’hémoglobineet à la métallothionéine MT,

protéine de faible PM riche en groupements SH dont la

synthèse, en présence de Cd, est stimulée

Les lymphocytes aussi gardentle Cd lié avec la MTCeci explique la persistance du Cd Ceci explique la persistance du Cd

dans l’organismedans l’organisme.Sa demi-vie .Sa demi-vie biologique est de 15ans.biologique est de 15ans.

Il s’accumule dans les reins, foie, Il s’accumule dans les reins, foie, poumons, pancréas, glandes poumons, pancréas, glandes thyroïde, testicules, glandes thyroïde, testicules, glandes salivaires.salivaires.

METABOLISME ET MECANISMES D ‘ACTION 4

• La pénétration intra-cellulaire des ions Cd s’effectuerait par les canaux calciques.

• Le foie et les reins sont les sites de stockage de près de 50% de la charge corporelle en Cd.

• Son transport se fait du foie vers les autres organes par le complexe Metallothionéine-Cd

• MT-Cd traverse le glomérule et est réabsorbé à plus de 99% au niveau des cellules tubulaires proximales.

• Leur système lysosomial libère l’ion Cd qui induit la synthèse locale de MT.

• L’élimination est fécale à 95%

MECANISME DE LA TOXICITE DU CADMIUM 5

MECANISMES BIOCHIMIQUES RESPONSABLES DE L’ACTION DU

CADMIUM• Restent encore méconnus:chez l’animal un supplément zinc +Vit C contrecarre les effets du CdL’eau de boisson (146ppm ) inhibel’anhydrase carboniquedu rein, foie, globules rouges avec cofacteur zinc Dans l’appareil digestif :la 25 OH D3 se forme dans le foie à partir de VitamineD3.

Puis la 1,25 diOHcholécalciférol activele départ de Ca++ des os, stimule lepassage de Ca++de l’intestin grêle dans le plasma.Le Cd les inhibe.Dans le rein,Cd inhibe Na/KATPasetubulaire,jouesur l’hydroxylation en 1 de la 25 OH cholécalciférol.Le Cd inhibe dans les cellules tubulaires rénales, l’absorption

de Ca++, rend inactivel’ adenyl-cyclase locale

• Le Cd freine l’absorption

Le Cd stimule la mobilisation du calcium osseux et peut interférer avec l’ostéogénèse -MIYAHARA et la résorption osseuse.

Les études réalisées sur des cellules de mammifères par YAMADA in vitro suggèrent qu’il pourrait exercer ainsi une action co-clastogénique.

Une concentration 0.005 à 0.010mM en Cd, déprime au niveau des macrophages pulmonaires, les phosphorylations oxydatives

Chez l’animal,selon HADLEY, le Cd peut inhiber le métabolisme des substances étrangères par les microsomes du foie;

Les travaux de VERBOST suggèrent que l’ion Cd2+ inhibe la Ca2+ATPase et augmente la concentration cytosolique de calcium

Quand la synthèse de cette protéine protectrice n’est plus proportionnelle à la quantité accumulée de

Cd.D’abord irritant, il devient toxique systémique et entraîne des lésions cellulaires

L’intoxication aigue se fait soit• Par voie orale par oubli du

lavage pré prandial des mains après soudure avec des électrodes d’alliage cadmié

• ou ingestion volontaire de 5g d’iodure de Cd mortelle avec gastro-entérite hémorragique, anurie, parotidite, dépression cardio-respiratoire et mort le 7ème jour.

Wisniewska-Knypl 1971

• Une échelle de gravité de l’intoxication aigue de Cd a été élaborée:

Doses uniques Effets-3 à 90mg Seuil  émétisant

s.digestifs non mortels

-15mg vomissements -10à326mg s.sévères-350 à500mg dose létale

estimée-1580 à 8900mg cas mortels

rapportés

OU INTOXICATION AIGUE AU Cd PAR INHALATION

• Une exposition aigue <1h aux fumées de CdO par soudage à l’ électrode d’ argent peut provoquer un tableau de « fièvre des soudeurs »

• avec altération de la ventilation-perfusion pulmonaire.

• La mortalité par intox aigue sévère est de 15 à 20%;

• La mort survient dans les 3 jours après l’exposition

• Le tableau clinique associe:Après l’ exposition, surviennent des

signes prémonitoires irritatifs avec un syndrome grippal composé de courbatures, céphalées, auxquelles succèdent, après un temps de latence de 12h à 36h, frissons, fièvre, une toux sèche douloureuse avec dyspnée, cyanose et murmure vésiculaire diminué réalisant l’OAP de la pneumonie cadmique.Très rarement une atteinte hépato-rénale est observée.

Les signes radiologiques sont retardés: diminution de la trame et signes réticulo-micro-nodulaires disséminés.

Ce type d’œdème peut évoluer vers la fibrose.

TRAITEMENT DE L’OAP CADMIQUE

Sur le lieu de travail:• Suppression de la source du toxique• Retrait du sujet avec mesures de protection des

sauveteurs ( libération des voies aériennes supérieures, réa symptomatique voire si détresse respiratoire aigue, ventilation assistée en pression expiratoire positive, aspirations répétées +ou- LBA, B2 adrénergiques en aérosolset/ou parentéral, et corticoïdes si œdème laryngé.

• En cas d’hypoxie modérée sans trouble de conscience, oxygénation nasale à forte dose est réalisée.

• L ’ évacuation avec O2 isobare et l’hospitalisation sont systématiques car existe un risque d’OAP retardé.

L’INTOXICATION CHRONIQUE AU CADMIUM 2

Dent jaune cadmique débutant en bague au collet de la dent,s’étend vers l’extrémité, laissant toujours libre le bord des dents, sans imprégnation de la gencive.-FRIBERG1959

Les troubles respiratoires:ROSE a décrit une hyposmie, DAVISON a noté l’apparition de

rhinites, signes pulmonaires tels que bronchite chronique, fibrose intersticielle, emphysème.

L’altération de la fonction pulmonaire,avec le syndrome obstructif modéré,

décrit par LAUWERYS, survient 20 ans après l’exposition

Il existe:une excrétion urinaire accrue de protéines de faible PM B2 microglobuline lysozyme, RBP transportant le retinol et vitamine D binding protein, et @1microglobuline, précipitées par l’acide nitrique, et l’acide trichloracétique à 25%, ’acide sulfo-salycilique à 3%.

La protéinurie liée à la présence de Cd au niveau du tube proximal peut atteindre 2g/24h a été confirmée par BERLIN et ULBERG. Au ME, existent un gonflement des mitochondries, une augmentation des lysosomes, des foyers de prolifération du réticulum endoplasmique .

L’atteinte fonctionnelle tubulaire rénale, apparaît quand la concentration de Cd atteint 200ppm dans le cortex rénal; elle est irréversible à l’arrêt de l’exposition

La B2 microglobulinurie est irréversible quand son taux urinaire atteint 1000µg/g de créatininémie –KIDO

Il existe une baisse du pouvoir de concentration et acidification des urines sans hématurie, ni leucocyturie et parfois.

une calciurie, phosphaturie et un déficit de réabsorption de l’acide urique

Les troubles rénaux précèdent les troubles fonctionnels respiratoires FRIBERG LAUWERYS

RESUME DES INTOXICATIONS AIGUE ET CHRONIQUE LIEES AU CADMIUM

INTOXICATION CHRONIQUE AU CADMIUM 2

Le Cd augmenterait, lors d’expositionchronique, la réabsorption sodée au niveau du tube proximal et l’excrétion d’enzymes tubulaires N-acétyl-B-D-glucosaminidase, B-Galactosidase.L’atteinte glomérulaire est tardive.La clearance rénale quelque soit leurpoids moléculaire croît, cela méne aprèsdes années à une insuffisance rénale sévère persistante après l’arrêt del’exposition –JÄRUP;L’excrétion accrue de phosphate calcique est source d’ une lithiase rénaledécrite en Suède chez 24% des sujets exposés au Cd justifiant la prescription de Rx simple de l’abdomen, d’un dosage du phosphore inorganique sérique-SCOTT

• Les troubles osseux:L’ostéomalacie lors d’intoxication

Chronique évoquée lors des algies

Violentes des membres inférieurs et

du bassin-NICAUD. La Rx montre

les fissurations osseuses sur le

fémur symétriques par inhibition

de l’activation rénale de la vit D.

Une baisse de la transmission

calcanéenne des ultra-sons peut servir

d’outil d’évaluation lors d’exposition

Chronique. Le Cd stimule la

résorption de l’os, dépendante de la

production de prostaglandine E2 dont

l’excrétion urinaire est augmentée chez les

salariés exposés au Cd-CARDENAS

ACTION CANCEROGENE DU CADMIUM

Des études épidémiologiques

suggèrent une hausse de

l’incidence de cancer ( Kc )de

prostate et du poumon chez les sujets

exposés au Cd.

Des travaux ont mis en évidence une relation dose réponse contreversée.entre expo au

Cd et l’incidence de Kc pulmonaire

SORAYAN a observé un risque accru

de mortalité par affection respiratoire

chronique non maligne lors d ’expo à

l’oxyde de cadmium.

.

Lors d’une étude rétrospective des

dossiers salariés exposés 45ans à

100mg de Cd /mm3 dans les vapeurs

de production de Cd,

STAYNER –USA indique que le risque s’élève de 55 à 111 pour 1000ouvriers exposés

RESUME DU TRAITEMENT DE L’INTOXICATION CADMIQUE AIGUE

Chez le rongeur, l’injection SC deCd peut générer un sarcome in situ

et un Kc testiculaire.

Ce dernier peut être inhibé par l’administration d’acétate de Zinc.

Chez le rat, l’inhalation pendant18 mois d’un aérosol de chlorurede Cd 12.5 à 50 µg de Cd/m3 a entraîné un Kc pulmonaire dont l’incidence est proportionnelle à La dose. Il en est de même pour l’inhalation chronique d’autres dérivés du Cd(CdS, Cd O, CdSO4)

L’IARC a classé le Cd en catégorie 1

des agents cancérogènes pour

l’homme

INTOXICATION CHRONIQUE Cd ET HTA

Cd et HTA:les résultats des études réaliséessont contreversés:Schroeder:Doses faibles de Cd=> HTA systoNechay :Doses faibles inhibent la

production de prostacyclines, des doses fortes la stimulent

McKenzie et Kay ont trouvé uneexcrétion urinaire de Cd plusélevée chez les femmes hypertendues/normotendues

Albers et Houtman ont réalisé une étude autopsique aux Pays -Bas,

la concentration tissulaire en Cd est corrélé au degré d’athérosclérose

Hickey a trouvé une bonne corrélation entre le degré de pollution atmosphérique par le Cd et la mortalité par affections cardio-vasculaires.Engvall et Perk ont objectivé dans une

étude rétrospective sur 311 hommes travaillant à la fabrication de batteries alcalines, une exposition plus prolongée au Cd dans le groupe des salariés hypertendus.

IMPACT RESUME DE LA TOXICITE AIGUE ET CHRONIQUE DE CADMIUM

TRAITEMENT D’UNE

INTOXICATION AIGUE AU Cd

INTOXICATION CHRONIQUE Cd ET AUTRES MANIFESTATIONS

• Dans l’intoxication chronique est observée une altération de l’ état général

amaigrissement, anémie légère

( baisse de l’érythropoiétine par

nsuffisance rénale?), pouvant être

prévenues par l’administration

d ’acide ascorbique

Fox et Fry; Malcolm,

et asthénie,

+ hyperglobulinémie(@, B, gamma)

• Oligospermie ( densité <20millions/ml) et diminution du volume du sperme chez les salariés travaillant à la fabrication des piles alcalines au Cd –Favino

• Hypothyroîdie chez les habitants d’une région polluée par le Cd au Japon -Yoshida

EVOLUTION DE L’INTOXICATION CHRONIQUE AU Cd

• L’atteinte pulmonaire peut continuer à s’aggraver même après cessation de toute exposition

.

• Les 1ères manifestations cliniques d’atteinte rénale souvent peu évolutives selon Roels et peuvent survenir après l’arrêt de l’exposition au Cd,

• cependant certains ont évolué vers l’insuffisance énale.

Leur nombre n’a pas été précisé

DIAGNOSTIC DE L’INTOXICATION CADMIQUE

L’entretien recherchera les éventuels troubles respiratoires

La biologie recherchera

- une protéinurie de faible poids moléculaire

B2 microglobuline ou RBP ou @1 microglobuline

Et une albuminurie

Lors des examens périodiques, un dosage de la RBP urinaire plus stable en pH acide que la B2 microglobuline, (suggéré par –Bernard)

Ou Créatininémie pour déceler une insuffisance glomérulaire

TRAITEMENT DE L’INTOXICATION AU Cd

Dans l’intoxication aigue

BAL et Acide dimercaptosuccinique utilisés avec succès chez l’animal

L’acide 2,3 dimercaptosuccinique et 2,3 dimercaptopropane diminuent mieux la mortalité et la charge en Cd au niveau des foie, reins, cerveau-Srivastava

Dans l’intoxication chroniqueL’EDTA est à utiliser avec

prudence du fait du risque rénal

Certains dithiocarbamates amphipathiques donnés à des rongeurs, des mono-esters permettent de mobiliser le Cd du foie et des reins sans transfert dans le cerveau

-Gale; Jones; Kiyosumi; SinghToutes les substances testées

comportent une toxicité trop élevée pour être utilisée en clinique.

L’ostéomalacie sera traitée par calcium et vitamine D

PREVENTION DE L’INTOXICATION AU Cd 1

– Prévention du risque lié aux fumées de Cd

lors des production de Cd, soudure, découpage au chalumeau de métaux recouverts de Cd, de l’utilisation des bâtons de soudure

Pendant ces opération, les règles de prévention doivent être appliquées.

Aspirer les poussières et fumées à la source, si cela est impossible, porter un masqueavec adduction d’air sous pressionAvertir les travailleurs du risque L’ ACGIH propose une concentration moyenne de 10µg/m3 admissible(TLV-TWA), pour les poussières inhalables de Cd et ses dérivés Et 2 µg/m3 pour la fraction respirable.Thun a estimé que l’exposition intégrée auCd devrait être maintenue < 300µg/m3/j soit 30µg/m3 pour une exposition de 30 ans.L’OSHA aux USA a établi la norme à 5µg/m3 pour les poussières et fumées de Cd

PREVENTION 2

• Quand la concentration atmosphérique dépasse 2.5µg/m3, une surveillance périodique des salariés est obligatoire ;

• On peut apprécier le risque d’exposition chronique excessive en dosant le métabolite surtout dans les urines.Le Cd sanguin , chez le sujet non exposé par son métier est de 0.5µg/100ml de sang total;

• Le Cd urinaire dépasse rarement 2µg/g de créatinine

• . Chez le salarié modérément exposé au Cd , on admet que le Cd sanguin reflète l’exposition des 3à4 derniers mois.

• Quand l’exposition est faible ou que le sujet a été écarté de l’expo, la concentration sanguine reflète la charge corporelle

• Après l’arrêt de l’exposition, la composante rapide du Cd aune demi-vie biologique de 75à 128j, la composante lene de 7.4 à 16ans

• Quand la concentration urinaire dépasse 10à 15µg/g de créatinine, elle est influencée par l’exposition récente

• L’OSHA propose un bilan si Cd urinaaire>3µg/g de créatInine ou Cd sanguin >0.5µg/100mlouB2 microglobuline >300µg/g créatL’OMS a fixé à 10µg/l la limite maximale

de Cd dans l’eau potable .

Maladies Professionnelles provoquées par le cadmium et ses composés

Régime Général: Tableau n°61 RG

Régime Agricole: Tableau n°42 RA

REPARATION