Pathologie - Toxicologie
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Toxicocinétique - Métabolisme [1, 9]
L'acide sulfurique se dissocie rapidement en ions H+ et SO42- ; les ions sulfates sont incorporés dans le pool des électrolytes de l'organisme, l'excédent est éliminé dans les urines. Les effets toxiques sont provoqués par les ions H+, qui modifient le pH localement.
Chez l'animal
La clairance du 35S]-acide sulfurique a été étudiée chez le rat, le cobaye et le chien exposés par voie nasale (1 à 20 mg/m3 ; diamètre aérodynamique médian en masse (MMAD) 0,4 - 1,2 µm) pendant 30 secondes ou par instillation intranasale chez le rat et le cobaye. Les résultats indiquent que le soufre est rapidement éliminé des poumons (demi-vie 170, 230, 261 secondes chez le rat, le cobaye et le chien respectivement). Après instillation intranasale, peu de soufre est absorbé ; 5 minutes après le traitement, il reste dans le nez 97,1 et 96,8 % de la dose chez le rat et le cobaye. L'absorption orale ou cutanée n'a pas été étudiée.
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Toxicité expérimentale [1, 9]
Toxicité aiguë
L'acide sulfurique est toxique pour l'animal, surtout par inhalation de l'aérosol ; les particules de taille moyenne (MMAD env. 1 pm) sont les plus toxiques. Il est fortement irritant ou corrosif pour le tractus respiratoire et le tractus gastro-intestinal selon la voie d'exposition ; pur, il est corrosif pour la peau et l'œil.
L'administration orale d'acide sulfurique produit des lésions caustiques sévères du tube digestif lorsque le pH de la solution est inférieur à 1,5. L'administration précoce d'eau aggrave ces lésions car elle augmente la quantité de liquide présente dans l'estomac sans modifier sensiblement son acidité.
L'exposition à des aérosols sulfuriques est responsable d'une irritation des voies respiratoires dont l'intensité dépend de la concentration atmosphérique d'acide, des caractéristiques de l'aérosol, de la durée d'exposition et de la sensibilité des animaux exposés. Le cobaye est le plus sensible, les animaux jeunes plus que les plus âgés ; cette sensibilité peut être due à sa susceptibilité à développer une broncho-constriction et des spasmes du larynx. Les symptômes majeurs après exposition par inhalation sont ceux d'une corrosion locale : respiration difficile, hémorragie, œdème, atélectasie et épaississement de la paroi alvéolaire chez le cobaye, hémorragie et œdème du poumon et/ou ulcération des fosses nasales, de la trachée et du larynx chez le rat et la souris [1].
L'hyperréactivité bronchique apparaît chez le cobaye après une exposition unique pendant 8 heures à l'acide sulfurique (17,4 mg/m3, MMAD 0,8 µm ou 37,2 mg/m3, MMAD 0,4 µm). La réponse est plus rapide avec les aérosols de petit diamètre (10 à 15 minutes après l'exposition) qui agiraient sur les régions périphériques du poumon, provoquant une broncho-constriction ; les aérosols de diamètre supérieur (MMAD 2,5 µm) augmentent, par irritation des grosses bronches, la sécrétion de mucus qui peut provoquer une obstruction complète de celles-ci. Les aérosols de diamètre encore plus important (7 µm) ne pénètrent pas dans le tractus respiratoire supérieur.
L'exposition à l'acide sulfurique (1 mg/m3 pendant 4 heures) augmente la clairance pulmonaire d'autres particules (microsphères marquées au [51Chrome] ou au [85Strontium]) dont la demi-vie passe de 1126 à 630 heures [9].
Voie
Espèce
DL50/CL50 (durée)
Orale
Rat
2140 mg/kg
Inhalatoire
Cobaye
30 mg/m3 (8 h) (MMAD 0,8 µm)
> 109 mg/m3 (8 h) (MMAD 0,4 µm)
50 mg/m3 (8 h) (animal âgé)
18 mg/m3 (8 h) (animal jeune)
Rat
510 mg/m3 (2 h)
375 mg/m3 (4 h)
425 mg/m3 (8 h)
Souris
320 mg/m3 (2 h)
850 mg/m3 (4 h)
600 mg/m3 (8 h)
Lapin
1470 mg/m3 (3,5 h)
1610 mg/m3 (7 h)
Toxicité aiguë de l'acide sulfurique [1]
Irritation - Sensibilisation
L'acide sulfurique pur déposé sur la peau ou dans l'œil est corrosif, il provoque des brûlures sévères. La gravité des lésions produites dépend de la concentration de la solution (dépôt de 1 ml/kg sur peau abrasée sans occlusion) : une solution à 10 % induit une érosion de la peau, 5 % un érythème et un œdème et 2,5 % n'a aucun effet chez le rat et la souris ; aucun effet n'est observé sur la peau du cobaye et du lapin avec une solution à 10 % pendant 4 heures. La concentration sans effet pour l'œil du lapin est 1 - 1,25 % [9].
Une sensibilisation de la peau n'a pas été décrite bien que l'effet corrosif soit un facteur favorable à l'induction d'une allergie.
Toxicité subchronique, chronique [5, 6]
Les expositions répétées des animaux à l’acide sulfurique montrent une grande variabilité dans les réponses selon l’espèce et l’effet étudié. Les effets toxiques sont cependant dus, dans tous les cas, à une irritation locale, sans effet systémique.
Chez le lapin, des expositions répétées à l'acide sulfurique, à des concentrations qui initialement augmentent la clairance mucociliaire des particules (0,25 mg/m3, 1 h/j, 5 j/semaine, 12 mois), provoquent dans le temps une baisse de cette clairance, accompagnée d'une augmentation du pourcentage des voies aériennes de petit calibre sans modification du nombre total de voies aériennes et du contenu en glycoprotéines acides du mucus intracellulaire ni modification tissulaire du poumon [12].
L'exposition prolongée de rats (100 mg/m3 pendant 5 jours), de cobayes (0,9 mg/m3 (MMAD 0,49 µm) ou 0,08 mg/m3 (MMAD 0,84 µm) ou 0,1 mg/m3 (MMAD 2,78 µm), 23 h/j, 7 j/semaine pendant 52 semaines) ou de souris (20 mg/m3, 7 h/j, du 6e au 15e jour de gestation) n'a pas d'effet sur le tractus respiratoire. Chez le singe, les modifications fonctionnelles et histologiques du tractus respiratoire (hyperplasie de l'épithélium bronchique modérée à sévère, épaississement de la paroi des bronchioles) sont en liaison avec la concentration et la taille des particules ; elles sont particulièrement importantes à 4,79 mg/m3 (MMAD 0,73 µm) et minimales à 0,48 mg/m3 (MMAD 0,54 µm) et 2,45 mg/m3 (MMAD 3,6 µm) pour une exposition de 78 semaines.
Effets génotoxiques [9, 10]
Les effets génotoxiques observés in vitro seraient liés à la baisse du pH après traitement par l’acide sulfurique.
In vitro, l'acide sulfurique est sans effet dans le test d'Ames utilisant diverses lignées de S. typhimurium et d'E.Coli avec ou sans activateurs métaboliques. Il induit des aberrations chromosomiques dans les cellules ovariennes de hamster chinois (pH 3,5 à 7) avec ou sans activateurs métaboliques ; cet effet serait dû à la baisse du pH plus qu'à la substance elle-même. Une diminution de pH (quelle que soit la substance étudiée) induit des anomalies mitotiques, des mutations géniques, des aberrations chromosomiques et des transformations cellulaires dans les cellules de mammifère ; ces réponses sont fortement augmentées par la présence d'activateurs métaboliques.
Il n'y a pas d'étude in vivo.
Effets cancérogènes [10]
L'acide sulfurique est faiblement cancérogène pour l’animal ; le développement de tumeurs est lié à l’effet irritant local.
Un faible effet cancérogène local est observé, chez le rat et la souris, après traitement avec des solutions d'acide sulfurique par instillation intratrachéale ou intubation gastrique. Les tumeurs apparaissent au cours de la deuxième année au niveau des organes qui sont directement au contact de l'acide sulfurique :
- papillomes et micropapillomes du pré-estomac, hyperplasies de l'épithélium, hyperkératose et acanthose, après intubation gastrique ;
- chondrosarcome de la trachée, adénocarcinomes bronchiques, histiocytomes du poumon, tumeurs de l'œsophage et du pré-estomac, lymphomes, après instillation intratrachéale.
Des études réalisées avec des brouillards d'acide sulfurique n'ont pas montré d'effet cancérogène.
Effets sur la reproduction [9, 10]
D'après les connaissances actuelles, l’acide sulfurique ne semble pas embryo- ou fœtotoxique.
L'acide sulfurique est irritant/corrosif localement par les ions H+ ; seuls les ions sulfates, qui passent dans le sang, pourraient atteindre les organes reproducteurs. Ces anions n'ont probablement pas un grand rôle toxicologique car ils sont un métabolite normal des acides aminés soufrés et sont éliminés dans l'urine en cas d'excès.
Aucun effet significatif sur le nombre d'implantations ou de résorptions n'est observé chez la souris, exposée du 6e au 15e jour de gestation, ou le lapin, exposé du 6e au 18e jour de gestation, à 5 et 20 mg/m3 (MMAD 2,4 µm), 7 h/j. La forte concentration induit une baisse de poids maternel au début de l'exposition et une augmentation des rhinites et trachéites. Aucun effet n'est observé à cette concentration chez les embryons ou les fœtus de la souris ; chez le lapin, on note une augmentation de l'incidence de petites zones non ossifiées au niveau du crâne.
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Toxicité sur l’Homme
L’acide sulfurique est corrosif pour la peau, les yeux, les voies respiratoires et digestives. Les anomalies les plus fréquemment rapportées dans les études réalisées chez les salariés exposés de façon chronique à de faibles concentrations d’acide sulfurique sont des érosions dentaires. Des signes d’irritation nasale, des bronchites ainsi que de discrètes anomalies fonctionnelles respiratoires ont par ailleurs été rapportés. Les brouillards d’acides inorganiques forts ainsi que le procédé de fabrication de l’isopropanol utilisant des acides forts sont classés dans la catégorie 1 des cancérogènes pour l’homme par le CIRC.
Toxicité aiguë [13 à 15]
Le contact direct de la peau avec une solution concentrée d'acide sulfurique (pH < 2) entraîne des lésions caustiques d'autant plus sévères que le temps de contact est prolongé et que la concentration du produit est élevée. Elles se traduisent cliniquement par un érythème, une douleur et un œdème localisés auxquels succèdent rapidement des phlyctènes, des plages de nécrose et des ulcérations en l'absence de décontamination précoce. Ces lésions peuvent secondairement se surinfecter et laisser la place à des cicatrices inesthétiques, voire des séquelles fonctionnelles selon la localisation de la brûlure initiale.
Les projections de solutions concentrées d'acide sulfurique dans les yeux provoquent des brûlures oculaires graves se traduisant cliniquement par une douleur immédiate, un larmoiement, une rougeur conjonctivale, un œdème local et souvent un blépharospasme. À la différence des lésions occasionnées par les bases fortes qui diffusent rapidement en profondeur en hydrolysant les protéines et en détruisant les cellules, l'acide sulfurique provoque une rapide nécrose d'homogénéisation des tissus superficiels, ce qui limite, dans le cas des contaminations peu importantes, sa pénétration au niveau des structures profondes de l'œil. En cas de projections importantes de solutions concentrées et de contact prolongé, l'iris et le cristallin peuvent cependant être lésés. En l'absence de décontamination immédiate et prolongée, des séquelles sont possibles telles qu'une cataracte, un glaucome, des opacités cornéennes, des lésions cicatricielles des paupières, voire une cécité.
L'exposition à des vapeurs, des aérosols ou des brouillards d'acide sulfurique se traduit cliniquement par des signes d'irritation des yeux, de la peau et des voies respiratoires. La gravité des symptômes dépend de la concentration atmosphérique en acide sulfurique, de la durée de l'exposition mais aussi de la taille des particules inhalées et du taux d'humidité ambiant.
Dans les formes de gravité modérée, les plus fréquentes, la symptomatologie associe une irritation du nez, des yeux et de la gorge, une sensation d'oppression thoracique douloureuse, une gêne respiratoire et de la toux. La principale complication est la constitution d'un œdème pulmonaire lésionnel retardé pouvant survenir jusqu'à 48 heures après l'exposition. Il peut être déclenché et aggravé par l'effort physique. Les complications infectieuses sont fréquentes.
Lors d'expositions massives, des formes suraiguës peuvent survenir, associant un bronchospasme asphyxique avec œdème laryngé et un syndrome de détresse respiratoire aiguë évoluant rapidement vers un état de choc et le décès par défaillance cardio-respiratoire.
Des séquelles sont possibles suite à l'inhalation d'acide sulfurique. La plus fréquente est le syndrome de dysfonction réactive des bronches, appelé aussi syndrome de Brooks ou encore RADS (reactive airways dysfunction syndrome). Il se caractérise par l'installation d'une hyperréactivité bronchique non spécifique responsable d'un syndrome asthmatiforme associant toux et dyspnée sibilante. Il peut durer des mois, voire des années. La plus grave est la constitution d'une insuffisance respiratoire chronique. Elle fait généralement suite à une intoxication sévère avec syndrome de détresse respiratoire aiguë. Elle est en rapport avec des lésions anatomiques telles que des bronchectasies, une bronchiolite oblitérante, un emphysème et/ou une fibrose. Une hyposmie ou une anosmie parfois associée à une rhinite chronique peut enfin survenir en cas de destruction de la muqueuse pituitaire, des glandes de Bowman et des fibres nerveuses issues de la lame criblée ethmoïdale.
Les études réalisées chez des volontaires sains à de faibles concentrations, comprises entre 0,1 et 3 mg/m3, ont mis en évidence des effets tels qu'une augmentation de la fréquence respiratoire, une réduction de la clearance mucociliaire trachéo-bronchique, une augmentation des signes d'irritation respiratoire, une hyperréactivité bronchique ainsi que des anomalies fonctionnelles pulmonaires de type obstructif. Dans les études réalisées chez des sujets asthmatiques, les effets surviennent à de plus faibles concentrations et lors de plus brèves expositions. La détection olfactive de l'acide sulfurique, variable selon les individus, intervient pour des concentrations atmosphériques de l'ordre de 1 à 3 mg/m3.
L'ingestion d'une solution concentrée d'acide sulfurique provoque de graves lésions caustiques des voies digestives pouvant rapidement engager le pronostic vital. Elle provoque d'emblée des douleurs oro-pharyngées, rétrosternales et épigastriques, une dysphagie, une hypersialorrhée et des vomissements fréquemment sanglants. Cette symptomatologie peut s'associer à des signes respiratoires en cas d'œdème laryngé et/ou de pneumopathie d'inhalation. L'examen oro-pharyngé et la fibroscopie œso-gastro-duodénale réalisés à un stade précoce révèlent une irritation intense et des ulcérations plus ou moins étendues du tractus digestif supérieur. Biologiquement, la nécrose tissulaire se traduit diversement par des troubles hydro-électrolytiques, une acidose métabolique, une hyperleucocytose, une hémolyse, une élévation des enzymes tissulaires et parfois par une coagulopathie de consommation. Une perforation digestive, une hémorragie digestive, un état de choc et des complications infectieuses peuvent survenir dans les premières semaines suivant l'ingestion. Des séquelles telles que des sténoses œsophagiennes et antrales sont possibles. La principale complication à long terme est la cancérisation des lésions cicatricielles.
Toxicité chronique [1, 3, 10, 11, 16]
Chez 248 salariés travaillant dans 5 usines de fabrication d'accumulateurs, les seules anomalies corrélées à l'exposition à l'acide sulfurique (concentration moyenne de 0,21 mg/m3) étaient une discrète diminution de la capacité vitale aux épreuves fonctionnelles respiratoires et, surtout, une fréquence élevée d'érosions dentaires. Ces dernières étaient notées, même après une exposition brève à de faibles concentrations atmosphériques (dès 0,23 mg/m3 pendant 4 mois).
Chez 52 salariés travaillant dans 5 usines d'anodisation, l'incidence des symptômes nasaux des employés exposés à des brouillards d'acide sulfurique a été étudiée. Une rhinorrhée, une obstruction nasale, des épistaxis et/ou un prurit étaient présents chez 40 % des sujets exposés à des concentrations comprises entre 0,035 et 2,1 mg/m3. L'examen de la muqueuse nasale révélait une hyperhémie, des plages de décoloration et des ulcérations. Ces deux dernières manifestations étaient présentes chez les salariés les plus exposés (> 0,2 mg/m3). À l'examen histopathologique, les signes de métaplasie, d'atypie et de dysplasie étaient plus fréquents chez les salariés exposés par rapport aux non-exposés. D'après les auteurs, ces anomalies sont plus corrélées à l'intensité de l'exposition qu'à sa durée. Cette étude souffre toutefois de quelques faiblesses méthodologiques qui limitent la portée de ses résultats.
Une légère augmentation des cas de bronchite chronique a été rapportée dans une usine de fabrication de batteries parmi les salariés exposés à des brouillards d'acide sulfurique. Le niveau d'exposition moyen était de 1,4 mg/m3. Les tests fonctionnels respiratoires n'étaient pas altérés en comparaison des sujets non exposés.
Les contacts répétés de la peau avec des solutions d'acide sulfurique faiblement concentrées peuvent entraîner une dermatite de contact d'irritation.
Il n'y a pas de donnée publiée sur l'éventuel potentiel sensibilisant de l'acide sulfurique.
Effets cancérogènes [10, 11]
Plusieurs études épidémiologiques de cohortes et cas-témoins ont été réalisées dans des secteurs industriels variés tels que la production d'acide sulfurique, d'alcool isopropylique, de savons, de détergents, d'engrais, la fabrication de batteries ou la métallurgie. Certaines de ces études souffrent de faiblesses méthodologiques qui gênent l'interprétation des résultats. La caractérisation des expositions est parfois inadéquate par manque de spécificité vis-à-vis de l'acide sulfurique. Dans d'autres cas, des facteurs confondants tels que la consommation de tabac ou d'alcool ou l'exposition à d'autres cancérogènes (chromates...) ne sont pas pris en compte. Malgré cela, l'ensemble des données disponibles suggère un lien entre l'exposition aux brouillards d'acides inorganiques forts contenant de l'acide sulfurique et la survenue de certains cancers de l'appareil respiratoire. Si le lien semble net quant au risque de survenue de cancers du larynx, il semble plus faible s'agissant du cancer du poumon. Un excès de risque de cancer de l'œsophage a par ailleurs été mis en évidence dans une étude cas-témoin canadienne, sans toutefois qu'il existe de relation dose-effet. Les mécanismes mis en jeu dans la survenue de ces cancers sont vraisemblablement liés aux phénomènes d'irritation chronique et de prolifération de l'épithélium des voies respiratoires.
Dans les études réalisées dans le secteur de la production d'isopropanol par le procédé à l'acide fort, une fréquence élevée des cancers des sinus, du larynx et des poumons a été mise en évidence. L'agent causal est cependant incertain. Il pourrait s'agir notamment du sulfate de diisopropyle qui se forme lors de la réaction du propylène avec l'acide sulfurique et qui appartient à la catégorie des agents alkylants.
Effets sur la reproduction
Aucune donnée n’est disponible chez l’homme à la date d’édition de cette fiche toxicologique.