Pathologie - Toxicologie
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Toxicocinétique - Métabolisme [3, 20]
Le toluène suit un métabolisme comparable chez l’homme et l’animal : il est bien absorbé par les tractus gastro-intestinal et respiratoire et, à un degré moindre, par voie cutanée ; il se distribue dans les tissus riches en lipides, en particulier le cerveau ; il est éliminé tel quel dans l’air expiré et, après transformation, dans l’urine, majoritairement sous forme d’acide hippurique.
Chez l'animal
Absorption
Chez l'homme et l'animal, l'absorption respiratoire est rapide, le toluène apparaît dans le sang après 10 à 15 minutes d'exposition, avec une forte corrélation, pendant et après l'exposition, entre la concentration alvéolaire et la concentration sanguine. L'absorption (environ 50 % de la concentration) est fortement influencée par le taux de ventilation pulmonaire. Chez le rat, les pics sanguin et cérébral sont atteints après 53 et 58 minutes respectivement.
Le toluène est absorbé complètement par le tractus gastro-intestinal de l'homme et du rat avec, chez ce dernier, une vitesse inférieure à l'absorption pulmonaire : le pic sanguin est atteint après 2 heures.
Il est absorbé lentement à travers la peau humaine (14 à 23 mg/cm2/h) avec des variations individuelles importantes. Chez l'animal, le taux de pénétration cutanée est faible pour le toluène liquide et pratiquement inexistant pour la forme vapeur (4,6 µg/cm2/h pour la souris nude exposée à 1000 ppm). Sur la peau de rat, in vitro, la pénétration est de 0,78 µg/cm2/min.
Distribution
Dans le sang, le toluène est réparti entre les globules rouges, où il est fixé à l'hémoglobine, et le sérum avec une partition 1 :1 chez l'homme et 1 :2 chez le rat.
Le toluène se distribue dans les tissus riches en lipides et fortement vascularisés comme le cerveau, en particulier la matière blanche, la moelle osseuse, la moelle épinière, le foie, le tissu adipeux et les reins. La concentration dans le cerveau semble plus importante que dans le sang ; le tissu adipeux joue le rôle de réservoir. Le toluène passe aisément la barrière placentaire du rat, sa concentration dans le fœtus est environ 75 % de celle du sang maternel. Il est secrété dans le lait maternel chez l'homme et l'animal.
Métabolisme
Le toluène (80 % de la dose absorbée) est oxydé dans le foie par les monooxygénases à cytochrome P450 (CYP2E1, CYP2B6, CYP2C8, CYP1A2, et CYP1A1), en alcool benzylique, benzaldéhyde puis acide benzoïque qui est conjugué avec la glycine, pour former l'acide hippurique (83 - 94 % des métabolites urinaires), ou avec l'acide glucuronique, pour former le benzylglucuronide (3 à 9 % des métabolites urinaires). Une faible partie (environ 1 %) est oxydée en ortho-, méta-, et para-crésol qui sont conjugués avec des sulfates ou l'acide glucuronique (voir figure 1). Les acides S-benzylmercapturique et S-p-toluylmercapturique sont des métabolites urinaires mineurs, identifiés chez l'homme.
Le toluène, à partir de 1000 ppm chez le rat, est inducteur des enzymes hépatiques à cytochrome P450 de son propre métabolisme.
Schéma métabolique
Excrétion
Chez l'homme, l'élimination sanguine du toluène suit une courbe triphasique avec des demi-vies d'environ 2 min, 30 min et 3,5 h. L'exposition à de fortes concentrations provoque l'apparition d'une 4e phase, de demi-vie de 20 à 90 heures, qui correspondrait à l'élimination du toluène stocké dans les tissus adipeux. Chez le rat, la courbe d'élimination sanguine est biphasique avec des demi-vies de 6 et 90 minutes. L'élimination du toluène stocké dans les tissus adipeux est beaucoup plus rapide que chez l'Homme.
Chez l'homme comme chez l'animal, le toluène est éliminé dans l'air expiré sous forme inchangée (10 - 20 %) et dans l'urine (80 %) sous forme métabolisée (acide hippurique (60 - 70 %), benzoylglucuronide (10 - 20 %), acides mercapturiques ou crésols conjugués). Une très faible quantité (0,06 %) du toluène absorbé par inhalation est éliminée sous forme inchangée dans l'urine.
Chez le rat, exposé par inhalation, une petite quantité (< 2 %) de la dose absorbée est éliminée par la bile dans les intestins où elle est réabsorbée ; de ce fait, les fèces ne contiennent que des quantités négligeables de toluène ou de ses métabolites.
L'alcool éthylique inhibe la majorité des voies métaboliques du toluène, provoquant une diminution de l'excrétion d'acide hippurique et une augmentation de l'élimination de toluène inchangé dans l'air exhalé. Une coexposition toluène/xylène provoque, par compétition métabolique, une augmentation des concentrations sanguines et cérébrales de toluène.
Surveillance Biologique de l'exposition
Les dosages de toluène urinaire en fin de poste de travail et de toluène sanguin en début de poste et fin de semaine peuvent être utilisés pour évaluer l’exposition respectivement de la journée et de la semaine de travail. Ces indicateurs sont spécifiques de l'exposition au toluène, bien corrélés aux concentrations atmosphériques (le toluène urinaire présente une bonne corrélation même pour des expositions inférieures à 5 ppm). Des précautions doivent être prises pour éviter une contamination externe de l'échantillon.
Le dosage de l'ortho-crésol urinaire en fin de poste et fin de semaine peut également être proposé pour évaluer l’exposition de la semaine de travail. La corrélation avec les concentrations atmosphériques de toluène est moyenne en dessous de 8 ppm.
Les valeurs limites biologiques (VLB) proposées par l'Anses pour ces trois indicateurs sont basées sur une exposition à la VLEP-8h de 20 ppm. D’autres organismes ont également établi des valeurs biologiques d’interprétation professionnelles [21].
Par ailleurs, des valeurs biologiques de référence (VBR) correspondant au 95e percentile des valeurs retrouvées en population générale sont proposées par l’Anses pour ces indicateurs [21].
Plusieurs facteurs sont susceptibles d'interférer avec le métabolisme du toluène : la co-exposition à certains solvants à fortes doses (styrène, benzène, xylènes, trichloroéthylène) et la consommation d'alcool concomitante à l'exposition inhibent le métabolisme du toluène, la consommation chronique d'alcool induit son métabolisme. La prise de certains médicaments (paracétamol) peut augmenter la concentration sanguine de toluène. L'activité physique augmente l’absorption de toluène et les concentrations des trois indicateurs cités ci-dessus.
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Toxicité expérimentale
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Toxicité sur l’Homme [21, 28, 34]