Particules et santé Bases physiopathogéniques et questions en suspend P Brochard Laboratoire Santé Travail Environnement (EA 3672) Université Victor Segalen

Particules et santé

Bases physiopathogéniques et questions en suspend

P Brochard

Laboratoire Santé Travail Environnement (EA 3672)

Université Victor Segalen Bordeaux 2


• Bases de connaissances sur la toxicité des particules insolubles et leurs effets sur la santé– Modèle Silice cristalline (quartz)– Modèle Amiante et autres fibres– Modèle Phase particulaire de la pollution

atmosphérique (particules diesel) – Autres modèles

• Tabac• Poussières de bois• Autres particules minérales et métalliques

Nanoparticules ?


• Déterminants de la réponse cellulaire et tissulaire– Liés aux caractéristiques de la particule

• Taille• Réactivté de surface• Forme• Biopersistance

– Liés aux caractéristiques de l’aérosol• Concentration• Débit de dose

– Liés aux caractéristiques de l’individu• Facteurs de susceptibilité individuelle


• Taille– Pénétration et déposition dans les voies

aériennes.– Internalisation dans les cellules et

migration dans le cytoplasme et le noyau.– Transfert direct à travers les membranes

basales des épithéliums et des endothéliums.

effet taille


• Forme– Les particules très fine (nanométriques) et très

allongées (plusieurs microns) ne sont plus gérées par les cellules

• Phagocytose inefficace (défenses non spécifiques)• Libération de composants toxiques du phagolyzozome

dans le milieu extra cellulaire• Perturbation de la division cellulaire

effet fibre


• Surface– Réactivité proportionnelle au nombre d’ atomes

en surface par rapport au nombre total d’atome de la particule

effet surface (atomique)

– Réactivité modulée par la nature des atomes

effet chimie intrinsèque (moléculaire)

– Réactivité secondaire à l’adsorption de xénobiotiques de l’environnement

effet chimie extrinsèque (moléculaire)


• Persistance des particules dans les tissus sans modifications

(processus de transformation : lixiviation; solubilisation; épuration macrophagique)

effet biopersistance


• Dose– Dose externe

• Déposition quotidienne de nouvelles particules• Pic d’exposition (débit de dose)

– Dose en rétention• Muqueuse bronchique• Interstitium pulmonaire• Plèvre, péricarde, péritoine• Autres tissus ?

Effet Dose


• Caractéristiques des individus exposés– Pathologies associées

• Antécédents respiratoires et ORL

– Habitudes comportementales• Intoxication tabagique

– Facteurs génétiques• Maladie des cils, mucoviscidose, phénotype ZZ• Déficit de la fonction phagocytaire• Déficit en glutathion transférase• Anomalie des systèmes de réparation de l’ADN• ….

Particules et santéInhalation

Dépositionbronchique

internalisation

Épuration muco-ciliaire

Cellules épithéliales Macrophage

Interaction avec les composants intra-cytoplasmiques et intra nucléaires

Épuration lymphatique

Phagocytose contrariée(Effet fibreEffet surchargeEffet nanoparticule)


Cellules épithéliales Macrophages

•Cytotoxicité (nécrose, apoptose)•Activation du cycle (mitose)•Genotoxicité (transformation)

Réaction pro-inflammatoire(niveau cellulaire)

Réaction inflammatoire(niveau tissulaire dans la muqueuse bronchique) [RETENTION]

Fibrose bronchique, cancer bronchique

Particules et santéInhalation

DépositionBronchiolo-alvéolaire

internalisation

Cellules épithéliales Macrophage


Épuration lymphatique

Phagocytose contrariée


Cellules épithéliales Macrophages

•Cytotoxicité (nécrose, apoptose)•Activation du cycle (mitose)•Genotoxicité (transformation)


Réaction inflammatoire(niveau tissulaire dans l’ alvéoleet l’interstitium pulmonaire) [RETENTION]

Fibrose pulmonaire


Cellules mésothéliales


Cytotoxicité (nécrose, apoptose)Activation du cycle (mitose)Genotoxicité (transformation)


Réaction inflammatoire(niveau tissulaire dans la plèvre, le péricarde ou le péritoine)

Macrophage

Fibrose pleurale, mésothéliome

Migration pleurale, péricardique ou péritonéale

[RETENTION]

Corps asbestosique

Fibres minérales artificielles

Reconnaissance du danger

IARC Monographs working group on the evaluation of carcinogenic risks to humans

Man-made Vitreous fibres

Lyon Octobre 2001

Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles

Fibres minérales artificielles vitreuses

•Filaments* F continus de Verre

•Laines * L Verre - LV isolation

- LV spéciales (475; E)

* L Roche

* L Laitier

* Fibres céramiques réfractaires

* Autres (HT; AES; A; C; …)


Fibres minérales artificielles vitreuses

Synthèse des données disponibles dans la littérature scientifique (revues à comité de lecture) :

Groupe1 Données d’exposition

Groupe 2 Données épidémiologiques (cancer)

Groupe 3 Données expérimentales (cancérogénèse)

Groupe 4 Données toxicologiques (mécanismes) et épidémiologiques (autres que cancer)


Fibres minérales artificielles vitreusesSynthèse des données disponibles dans la littérature scientifique (revues à comité de lecture) :

•Données épidémiologiques (cancer)–Utilisateurs

•Données difficiles à interpréter (amiante, nature des MMVF)

–Cohortes producteurs (US et Europe) : •FCV, LV isolation, LR, LL : pas d’excès de cancer bronchique

ni de mésothéliome

•FCR : pas de données (trop tôt)

•Autres fibres : pas de données (pas d’études)

FCV, LVI, LR, LL, FCR évidences inadéquates

LVS (475, E), autres (HT, AES, …) évidences inadéquates



•Données expérimentales (cancer)–Filament continu Verre évidences inadéquates–Laines de verre isolation évidences limitées–Laines de verre spéciales (475, E) évidences suffisantes–Laines de roche évidences limitées–Laines de laitier évidences limitées–Fibres céramiques réfractaires évidence suffisantes–Autres (fortes biopersistence) évidences limitées–Autres (faibles biopersistence) évidences inadéquates



•Données toxicologiques (mécanismes) et humaines (autres que cancer)

–Importance de la déposition (diamètre aérodynamique)–Importance de la biopersistance (composition chimique)–Nécessité de disposer de tests toxicologiques en plus de la biopersistance–Toutes les fibres testées in vitro ont des effets génotoxiques–Il existe un excès significatif d’épaississements pleuraux localisés (plaques pleurales) dans les 2 cohortes de producteurs de FCR américains et européens


Fibres minérales artificielles vitreusesSynthèse globale et classement

I=Inadequate (inadéquate); L=Limited (limité); S=Sufficent (suffisant)

Homme

1987 / 2001

Animal

1987 / 2001

Synthèse

1987 / 2001

FCV I / I I / I 3 / 3

LVI I / I S / L 2B / 3

LVS (475, E) - S 2B

LR L / I L / L •2B / 3

LL L / I I / L 2B / 3

FCR I (nd) / I S / S •2B / 2B

Autres faible BP

Autres forte BP

I (nd)

I (nd)

I

L

-

-

Circle = amphiboles ; triangle = MMVF

1 23 10 0.422 1 10 2.753 2 20 0.274 16 18 1.255 3 33 4.296 2 28 1.437 1 26 1.108 1 21 0.669 1 34 2.7210 1 16 2.0111 2 20 1.0112 1 48 0.3413 12 14 0.2714 8 3 1.1915 1 8 0.4716 5 31 1.3717 1 33 1.23

numero durée latence million/g dry lung


Conclusions

• Toutes les particules inhalées et déposées dans l’appareil respiratoire sont susceptibles d’entraîner une réponse biologique– Gradient en fonction des caractéristiques des

particules et de la dose aux organes cibles– Conséquences des unes sur le devenir des autres

• Prévention primaire– Substitution (CMR)– Maîtrise des émissions– Protections collectives et individuelles

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