Brais de houille

Pathologie - Toxicologie

• Toxicocinétique - Métabolisme [19]

  A ce jour, il n'existe aucune donnée disponible concernant la toxicocinétique et le métabolisme des brais de houille. Les HAP composant ces brais sont bien absorbés, quelle que soit la voie d'exposition.

  Chez l'animal

  Absorption

  Il n'y a pas de données disponibles dans la littérature sur le métabolisme des brais de houille. Par contre, on sait que les HAP sont absorbés chez l'homme, par voies pulmonaire, gastro-intestinale et à travers la peau.

  Il n'y a pas de données disponibles dans la littérature sur le métabolisme des brais de houille. Par contre, on sait que les HAP sont absorbés chez l'homme, dans les poumons, le tractus gastro-intestinal et à travers la peau. Le pyrène est un composé toujours présent dans les mélanges d'HAP ; son métabolite, le 1-hydroxypyrène urinaire, peut servir d'indice d'exposition aux HAP Cependant, il faut noter que son taux urinaire varie avec la consomma­tion de tabac [9].

  Métabolisme

  Des informations sont disponibles sur le métabolisme de certains composés des brais de houille comme le benzo[a]pyrène (voir fiche toxicologique FT 144) et le pyrène, dont les métabolites hydroxylés 3-hydroxybenzo[a]pyrène et 1-hydroxypyrène respectivement, sont éliminés dans les urines.

  Surveillance Biologique de l'exposition

  Dans le cadre de la surveillance biologique des expositions aux brais de houille, deux indicateurs biologiques d’exposition peuvent être couramment utilisés :

  • en priorité le 3-hydroxybenzo[a]pyrène urinaire, métabolite du benzo[a]pyrène, présent dans les brais de houille. Cet indicateur est représentatif des HAP cancérogènes. Le dosage 16 heures après la fin de l’exposition (soit au début du poste suivant) reflète l’exposition de la veille, celui réalisé en début de poste en fin de semaine tient compte de l’accumulation au cours de la semaine de travail. Ce dosage nécessite une méthode d’analyse suffisamment sensible pour détecter des quantités de l’ordre du ng/L.
  • le 1-hydroxypyrène urinaire, métabolite du pyrène, un des composés majoritaires des mélanges d’HAP. Cet indicateur peut permettre d’évaluer le risque cancérogène si le ratio pyrène/benzo[a]pyrène du mélange est connu. Il est présent en quantité plus importante dans les urines, de l’ordre du µg/L. Le dosage réalisé en fin de poste et fin de semaine de travail reflète l’exposition de la semaine.

  Pour ces deux indicateurs, il existe des valeurs biologiques d’interprétation professionnelles et issues de la population générale adulte (monographies Benzo[a]pyrène et Hydrocarbures aromatiques polycycliques de la base de données Biotox [20, 21]).

  Dans l'interprétation des résultats on tiendra compte notamment du tabagisme et de l'alimentation (viandes grillées), sources d’HAP qui ne jouent un rôle que lors de faibles expositions professionnelles.

• Mode d'actions
• Toxicité expérimentale

  Toxicité expérimentale

  Les brais de houille sont cancérogènes pour l'animal et l'homme ; leur toxicité à court et moyen terme a été peu étudiée chez l'animal.

  Toxicité aiguë [6, 22]

  La toxicité des brais de houille est très faible chez les rongeurs. Ils provoquent des effets seulement à forte dose avec atteinte hépatique. Ils sont irritants pour les yeux.

  La DL50 orale est supérieure à 5000 mg/kg chez le rat [6]. Par gavage, les brais de houille induisent des lésions hépatiques (nécrose centrolobulaire) chez le porc.

  Irritation, sensibilisation[5]

  Les brais de houille ne sont pas irritants pour la peau de lapin.

  Instillés dans l'œil de lapin (10 μL), ils induisent une kératoconjonctivite phototoxique (vasodilatation des paupières qui évolue en œdème après exposition aux rayons UV, larmoiements et décharges muqueuses). Ces modifications sont réversibles après 120 heures [22].

  Toxicité subchronique, chronique [23, 24]

  Lors d'ingestions répétées, surviennent une altération de l'état général et une atteinte hépatique sévère.

  Par voie orale, chez le porc et le canard (15g/j, 3 j puis 6 g/j, 28 j ou 1 % dans la nourri­ture, 28 j), on observe une perte d'appétit et un état de faiblesse générale ; la mort survient après 8 à 20 jours. L'autopsie révèle des lésions hépatiques dégénératives, un ictère et une ascite.

  Effets génotoxiques [22]

  Ils sont génotoxiques in vitro et induisent la formation d'adduits à l'ADN.

  In vitro

  Les brais de houille sont mutagènes in vitro, en présence d'activateur métabolique, pour les bactéries (S. typhimurium dans le test d'Ames) et les cellules en culture (Balb3T3 et Lymphome de souris, avec et sans activation). Dans les cellules embryonnaires de hamster syrien, ils induisent la transformation virale et augmentent (de façon non significative) la transformation cellulaire, avec ou sans activation métabolique. Dans les cellules ovariennes de hamster chinois (CHO), ils augmentent le taux d'échanges entre chromatides sœurs, avec ou sans activation métabolique.

  In vivo

  Chez le rat (aérosol contenant 350 mg/m³ d'HAP cancérogènes, 18 h/j, 1 sem, 1 mois ou 10 mois), les brais de houille induisent la formation d'adduits avec l'ADN des cellules pulmonaires. La quantité d'adduits formés est fonction de la dose (concentration x temps d'exposition) et tend vers la saturation à forte dose [25].

  Effets cancérogènes [22, 26]

  Les brais de houille provoquent des tumeurs cutanées et respiratoires au niveau des zones d'administration du produit.

  Les brais de houille sont cancérogènes par voie cutanée chez la souris. Ils sont à la fois promoteurs et initiateurs et provoquent l'apparition de tumeurs cutanées (principalement papillomes et carcinomes à cellules squameuses). Le taux de tumeurs est important (90 à 100 %, dont 50 % de carcinomes), les premières apparaissant 16 à 21 semaines après une exposition à 50 mg/sem/animal.

  Chez le rat, des instillations intratrachéales (1 fois/sem, 10 semaines, doses cumulées 6,5 - 136,5 - 200 mg) provoquent des modifications hyperplasiques multifocales de l'épithélium broncho-alvéolaire qui évoluent en métaplasies et/ou dysplasies puis en cancer pulmonaire. L'incidence des tumeurs est fonction de la dose cumulée (au-delà de 136,5 mg) ; elles se répartissent en adénocarcinomes, carcinomes à cellules squameuses et combinaison des deux [27].

  Des souris ont été exposées à un aérosol de brai de houille pendant 44 semaines (0-0,5-2,44 mg/m³, 16 h/j, 5 j/sem). Des augmentations statistiquement significatives de l’incidence des adénomes et adénocarcinomes pulmonaires et des carcinomes à cellules squameuses du poumon ont été constatées, dès la première concentration testée [28].

  Suite à une exposition pendant 20 mois (17 h/j, 5 j/sem, suivie d’une période d’exposition à de l’air pur pendant 10 mois) à 1,1 ou 2,6 mg/m³, la plupart des tumeurs observées étaient des carcinomes épidermoïdes de type kératinisant bénins et malins, des adénocarcinomes et adénomes bronchoalvéolaires : les incidences étaient respectivement de 33 et 97 %, avec une mortalité importante surtout dans le groupe exposé à la concentration la plus élevée [29, 30].

  Le CIRC a classé les goudrons de houille et le brai de houille comme cancérogènes du groupe 1 (cancérogène pour l’homme) [26].

  Effets sur la reproduction

  Aucune donnée n’est disponible concernant les effets sur la reproduction des brais de houille.

• Toxicité sur l’Homme

  L'inhalation aiguë se traduit par une irritation respiratoire et des signes de dépression du système nerveux central. Les contacts avec la peau induisent une irritation modérée. Au niveau des yeux, ils sont à l’origine de blépharo-conjonctivites avec parfois une kératite. Les produits chauffés entraînent des brûlures. Les expositions répétées provoquent des signes cutanés importants mais également des effets oculaires, respiratoires et digestifs. Des effets cancérogènes sont observés principalement au niveau de la peau, des voies respiratoires, et de la vessie. L’exposition à certains HAP est vraisemblablement responsable de l'action mutagène, cancérogène et réprotoxique.

  Remarque : La nature et la gravité des effets toxiques dépendent à la fois de la provenance du goudron à partir duquel le brai a été fabriqué et des circonstances de l'exposition.

  Toxicité aiguë [9, 31-33]

  En cas d'inhalation, des nausées, des céphalées, de l'ébriété et des troubles de la conscience sont rapportés. Ces signes sont associés à une irritation bronchique (toux) et à un œdème des muqueuses nasales et des sinus (éternuement).

  Les brais de houille sont généralement considérés comme modérément irritants pour la peau, entraînant érythème, sensation de brûlure, prurit et desquamation. Les projections oculaires ou l’exposition à des vapeurs produisent une blépharo-conjonctivite avec parfois une kératite ponctuée réversible. Dans ces deux derniers cas, il faut prendre en compte la possibilité d'aggravation des lésions en cas de contact avec les produits chauffés (brûlure thermique rajoutée).

  Il n'existe pas de donnée publiée concernant les effets aigus des brais de houille par ingestion.

  Toxicité chronique [9, 31-35]

  Les principales manifestations sont cutanées : dermites acnéiformes, érythémateuses ou eczématiformes, hyperkératose (verrues, kératoacanthome, plaques cornées et papillomes). Ces lésions surviennent souvent sur les zones découvertes mais sont également favorisées par le port de vêtements souillés. On peut aussi observer des troubles de la pigmentation (fréquemment de l’hyperpigmentation, rarement de la dépigmentation).

  L'exposition chronique aux poussières ou vapeurs de brais de houille peut provoquer des lésions oculaires : conjonctivite, infiltration cornéenne, hypopion, déformation de la paupière inférieure. Quelques cas de coloration cornéenne sont également décrits.

  Le soleil ou les rayons UV peuvent aggraver ces atteintes cutanéomuqueuses par un mécanisme de phototoxicité ou de photosensibilité.

  Les ouvriers exposés aux brais de houille peuvent se plaindre de troubles digestifs (diarrhée) et respiratoires (troubles ventilatoires obstructifs).

  Des troubles neurologiques ont été décrits (faiblesse musculaire et augmentation de la période de latence de la réponse motrice aux stimuli nerveux) après des expositions à de très fortes concentrations d'aérosols de brai de goudron de houille à haute température (23-453 mg/m³ ; durée non précisée) et une exposition simultanée à la chaleur [22].

  Un excès de mortalité par cardiopathie ischémique a été observé au sein d’une cohorte canadienne de fondeurs d’aluminium (n = 7 026 ; 1957-1999), en lien avec l’exposition chronique cumulative au benzo[a]pyrène libéré du brai de goudron de houille et utilisé comme marqueur de l’exposition [36].

  Effets génotoxiques [5, 26]

  Les études chez les travailleurs exposés aux produits volatiles des brais de houille (fours à coke, usines de carbone, d'aluminium ou d'électrodes en graphite) donnent des résultats contradictoires. Certains polymorphismes génétiques (glutathion-S-transférases, cytochromes P450 1A1) pourraient jouer un rôle dans la survenue d’évènements génotoxiques [37, 38]. Chez les personnes fortement exposées aux HAP, une augmentation des taux d'adduits à l'ADN a été observée

  Effets cancérogènes [5, 22, 26, 31, 39, 40]

  Plusieurs études épidémiologiques mettent en évidence une augmentation de certains cancers dans les populations exposées.

  Les premières tumeurs ainsi découvertes se situent au niveau de la peau, principalement de la face et du scrotum. Une étude dans le secteur de la distillation de goudron de houille a mis en évidence principalement des carcinomes épidermoïdes, carcinomes basocellulaires, kératoacanthomes et mélanomes, essentiellement localisés dans la région de la tête. Un écart entre la distribution des lésions chez les travailleurs par rapport à la population générale a été noté (lèvre supérieure vs inférieure, avant-bras vs face dorsale des mains ; lésions prémalignes au niveau des narines, moins exposés au soleil, mais exposés aux poussières et aérosols) [41].

  L'inhalation induit une augmentation de cancers pulmonaires et de la vessie. Ceci a été démontré en particulier dans les industries où les travailleurs étaient exposés au brai de goudron de houille à haute température (fonderie d'aluminium, usines d'anodes au carbone, distillation de goudron, asphalte), mais aussi dans d’autres industries (cokeries, production de gaz de houille, production de noir de carbone) impliquant la mise en œuvre de différents brais, goudrons et huiles de houille, avec une exposition aux HAP, vraisemblablement responsables de l'action cancérogène.

  Des cancers des voies aéro-digestives supérieures (bouche, pharynx) ont été rapportés dans les études anciennes chez les travailleurs utilisant des produits d’étanchéité pour le pavement et les toitures à base de goudron de houille, sans que les facteurs de confusion n’aient été complètement maitrisés. Chez les travailleurs de la production de l’aluminium, des excès de risque de cancer de l'estomac, du rein, de la prostate, du pancréas, et du système hématopoïétique ont été également observés.

  Effets sur la reproduction [5]

  Chez des fondeurs d’aluminium exposés aux brais de goudron de houille, aucun effet indésirable sur les caractéristiques des spermatozoïdes, y compris la numération et la morphologie, n'a été observé 42, 43].

  Il n’y a pas d’autres données épidémiologiques disponibles sur la reprotoxicité potentielle des brais de houille. Néanmoins, leur contenu en HAP, en particulier le benzo [a] pyrène, pour lequel les données sont plus étayées, permet de suspecter une toxicité potentielle pour la fertilité et le développement.

• Interférences métaboliques
• Cohérence des réponses biologiques chez l'homme et l'animal