Pathologie - Toxicologie
-
Toxicocinétique - Métabolisme [2]
L’acide propionique est un acide gras rapidement absorbé par le tractus gastro-intestinal, métabolisé, intégré dans le cycle de Krebs avant d’être éliminé sous forme de CO2 et d’eau.
Chez l'animal
Absorption
Chez le rat, l’administration d’une dose orale unique de propionate de sodium radiomarqué (410 mg/kg pc) conduit à l’élimination de 77 % de la radioactivité par exhalation et 7 % dans les urines et fèces, dans les 3 jours suivants : l’absorption orale est donc au minimum de 77 % [16].
Distribution
Les niveaux de radioactivité les plus élevés sont mesurés dans certains organes de ces rats (foie, tractus gastro-intestinal et tissus adipeux) [16].
L’acide propionique peut traverser la barrière hémato-encéphalique [17].
Métabolisme
Chez les rongeurs, il est métabolisé en glycogène, glucose, lipides et protéines.
Excrétion
Il est éliminé sous forme de CO2 et d’eau dans l’air exhalé.
-
Mode d'actions
-
Toxicité expérimentale
Toxicité aiguë [19]
La toxicité aiguë de l’acide propionique est principalement locale, faible à modérée selon la voie d’exposition. Par ailleurs, des travaux récents rapportent une potentielle neurotoxicité. Il est corrosif pour la peau et les yeux des lapins, et irritant respiratoire. Aucune sensibilisation cutanée n’est mise en évidence.
Par voie orale, les DL50 chez le rat sont comprises entre 351 (solution non diluée) et 4260 mg/kg pc (solution aqueuse à 10 %). Les effets rapportés reflètent les atteintes locales du tractus gastro-intestinal : congestion et hémorragie du tractus gastro-intestinal et des poumons, apparence « brûlée » des reins, du foie, de la rate et des glandes surrénales. De plus, les animaux présentent apathie, dyspnée, cyanose, respiration saccadée ou agitation.
Par voie cutanée, les DL50 sont de 490 mg/kg pc chez le lapin et 3235 mg/kg pc chez le rat, suite à une application sous pansement occlusif pendant 24 heures. Une nécrose cutanée est observée au niveau de la zone d’application ; les autopsies des animaux ont révélé des hémorragies pétéchiales intestinale et pulmonaire, des foies tachetés et des reins congestionnés.
Par inhalation, la CL50 est supérieure à 19,7 mg/L chez le rat. Pendant l’exposition à 19,7 mg/L, la fréquence respiratoire diminue, les animaux ferment les yeux et présentent une salivation et des sécrétions nasales légères à fortes, ainsi qu’une légère opacité de la cornée. Cette opacité est irréversible chez les mâles alors qu’elle disparait en 24 heures chez les femelles.
De récents travaux ont recherché les potentiels effets neurotoxiques de l’acide propionique. De jeunes rats (âgés de 21 jours) ont reçu 250 mg/kg pc/j d’acide propionique pendant 3 jours (voie orale) : les analyses biochimiques réalisées dans le cerveau ont montré une augmentation de certains biomarqueurs inflammatoires et du stress oxydant (peroxydation lipidique), une diminution des niveaux en glutathion et glutathion peroxydase et une perturbation du métabolisme énergétique (diminution de la lactate déshydrogénase) [20]. L’injection intra-péritonéale de 175 mg/kg à des jeunes rats mâles entraine une altération du comportement social et locomoteur, sans atteinte de la mémoire et de l’apprentissage ; des modifications histopathologiques sont aussi observées (au niveau de l’hippocampe, atteintes au niveau des synapses, des astrocytes ou des macrophages) [21].
Irritation, sensibilisation [19]
L’acide propionique est corrosif pour la peau et les yeux de lapins (application/instillation d’acide propionique non dilué) ; aucune sensibilisation cutanée n’est mise en évidence chez le cochon d’Inde.
L’acide propionique est un irritant respiratoire : sa RD50 chez la souris est de 386 ppm [22].Toxicité subchronique, chronique [23]
Comme pour la toxicité aiguë, des effets locaux sont majoritairement observés, en lien avec ses propriétés irritantes ; des effets au niveau du cerveau semblent toutefois exister (perturbations des neurotransmetteurs et inflammation).
Des chiens mâles et femelles ont reçu des doses allant jusqu’à 3 % (environ 2000 mg/kg pc/j) d’acide propionique dans leur alimentation pendant 100 jours : aucune mortalité ou signe clinique de toxicité n’est constaté. Seuls trois animaux ayant reçu de fortes doses ont montré des effets au point de contact (hyperplasie épithéliale diffuse de la muqueuse œsophagienne), dont l’incidence diminue pendant la période de récupération de 6 semaines pour revenir à celle des témoins [2].
Chez le rat, suite à des expositions orales allant jusqu’à 3300 mg/kg pc/j d’acide propionique pendant 91 jours (dans la nourriture), aucune mortalité n’est observée. A cette dose, seul le gain de poids corporel est diminué chez les mâles. Comme chez le chien, des effets locaux au niveau de la muqueuse du pré-estomac sont constatés, réversibles pendant la période de récupération de six semaines [2].
L’administration par voie orale de 75 mg/kg pc d’acide propionique par jour, pendant 10 jours, a entrainé chez les rats exposés une toxicité cérébrale caractérisée par une déplétion en sérotonine, dopamine et noradrénaline, et une augmentation de marqueurs de l’inflammation [24].
L’application sur la peau de souris de 137-169 ou 237 mg/kg pc/j d’acide propionique (1 fois/j, 5 j/sem pendant 90 jours, peau rasée) entraine l’apparition d’un érythème et de croûtes aux 2 plus fortes doses. Tous les animaux exposés ont montré des changements histologiques, comme une acanthose ou une condensation fibreuse du derme, qui perd sa souplesse normale [2, 19].
Effets génotoxiques [2]
Les essais in vitro et in vivo réalisés avec de l’acide propionique ont donné des résultats négatifs.
In vitro
Tous les tests in vitro réalisés sur bactéries (mutations géniques sur S typhimurium et E coli) ou cellules de mammifères (échange de chromatides sœurs sur fibroblastes pulmonaires de hamster chinois) donnent des résultats négatifs, avec ou sans activation métabolique.
In vivo
Chez des hamsters chinois exposés à 124 mg/kg pc par voie intra-péritonéale, aucune augmentation de l’incidence de micronoyaux n’est mesurée dans les érythrocytes.
Effets cancérogènes [2, 19]
Aucun potentiel cancérogène n’est mis en évidence pour l’acide propionique.
Des rats ont été exposés à 264 ou 2640 mg/kg pc/j d’acide propionique dans la nourriture, durant toute leur vie. A la plus forte dose, seules une hyperplasie et une hyperkératose de l’épithélium du préestomac sont observées ; ces changements sont la conséquence d’une irritation et d’une inflammation chroniques, et de la réaction de réparation proliférative hyperplasique engendrée [2].
Effets sur la reproduction [2, 19]
Aucune étude sur la reproduction n’est disponible à la date de publication de cette fiche (2024). Concernant le développement, aucun effet n’est rapporté avec le propionate de calcium. En revanche, de récentes études menées avec le propionate de sodium semblent indiquer de potentiels effets d’une exposition prénatale sur le comportement et le neurodéveloppement des nouveau-nés.
Fertilité
Les études chroniques menées chez le chien (via alimentation, pendant 100 jours, jusqu’à 1800 mg/kg pc/j) ou le rat (alimentation, 500 000 ppm soit 5 % de leur nourriture) n’ont montré aucune preuve de toxicité pour les organes reproducteurs mâle ou femelle.
Développement
Depuis quelques années, les effets d’une exposition prénatale sur le neurodéveloppement et le comportement ont été explorés chez le rat :
- après une injection sous-cutanée de 500 mg/kg de propionate de sodium par jour, pendant 5 jours (du 12e au 16e jour de gestation) : ont été constatées chez les descendants mâles une diminution de l’activité motrice (21 jours après la naissance - post natal day PND), une modification au niveau du cortex préfrontal caractérisée par une augmentation anormale du nombre d’astrocytes (ou astrogliose, PND 21 et 35), une diminution de la plasticité synaptique (niveau en synaptophysine) et une dérégulation de l’expression d’une métallothionéine [17] ;
- avec le même protocole, ont été observées une altération de la reconnaissance sociale via l’odorat chez les nouveau-nés mâles et femelles, une augmentation de l’activité motrice des rats « adolescents » mâles en comparaison aux femelles et enfin une discrète atteinte des comportements sociaux à l’âge adulte [25].
Dans une étude réalisée sur le propionate de calcium (souris et rattes gestantes, du 6e au 15e jour de gestation, 3 à 300 mg/kg pc/j), aucun effet sur la taille ou la viabilité des portées, ou la présence d’anomalies fœtales n’est constaté [16].
-
Toxicité sur l’Homme
L’acide propionique est un acide carboxylique dont la toxicité est essentiellement liée à ses propriétés irritantes pour la peau et les muqueuses.
Il n’y a pas de donnée disponible chez l’Homme concernant d’éventuels effets génotoxiques, cancérogènes, sur la reproduction, ou d’atteinte systémique à la suite d’une exposition chronique en milieu professionnel.
Toxicité aiguë
L’acide propionique est irritant pour la peau et les muqueuses. A forte concentration, il peut occasionner des brûlures sévères.
Une observation rapporte le cas d’un fermier consultant 4 jours après avoir reçu sur le mollet de l’acide propionique à la concentration de 99,5%, utilisé comme conservateur de fourrage. Il présentait un érythème douloureux de contours nets accompagné de phlyctènes d’ évolution favorable sous dermocorticoïdes [26].
Compte-tenu des propriétés irritantes de l’acide propionique, l’exposition par inhalation pourrait engendrer des signes d’irritation des voies aériennes d’intensité variable selon la concentration et la durée d’exposition [27, 28].
Une toux modérée et une réaction asthmatique ont été rapportées à la suite d’une exposition par inhalation, sans que les circonstances, la durée et l’intensité de l’exposition ne soient précisées [29].
Toxicité chronique
L’exposition cutanée chronique peut entrainer l’apparition de dermatoses d’irritation [28].
De même, des signes d’irritation des voies aériennes supérieures et des atteintes de la fonction respiratoire semblables à celles induites par les gaz irritants (asthme, BPCO) sont possibles à la suite d’une exposition chronique par inhalation [28].
Effets génotoxiques
Aucune donnée n’est disponible chez l’Homme à la date de publication de cette fiche toxicologique (2024).
Effets cancérogènes
Aucune donnée n’est disponible chez l’Homme à la date de publication de cette fiche toxicologique (2024).
Effets sur la reproduction
Aucune donnée n’est disponible chez l’Homme à la date de publication de cette fiche toxicologique (2024).
-
Interférences métaboliques
-
Cohérence des réponses biologiques chez l'homme et l'animal