Particules et santé Bases physiopathogéniques et questions en suspend P Brochard Laboratoire...
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Particules et santé
Bases physiopathogéniques et questions en suspend
P Brochard
Laboratoire Santé Travail Environnement (EA 3672)
Université Victor Segalen Bordeaux 2
Particules et santé
• 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 ?
Particules et santé
• 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
Particules et santé
• 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
Particules et santé
• 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
Particules et santé
• 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)
Particules et santé
• Persistance des particules dans les tissus sans modifications
(processus de transformation : lixiviation; solubilisation; épuration macrophagique)
effet biopersistance
Particules et santé
• 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
Particules et santé
• 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)
Particules et santé
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
Interaction avec les composants intra-cytoplasmiques et intra nucléaires
Épuration lymphatique
Phagocytose contrariée
Particules et santé
Cellules épithéliales Macrophages
•Cytotoxicité (nécrose, apoptose)•Activation du cycle (mitose)•Genotoxicité (transformation)
Réaction pro-inflammatoire(niveau cellulaire)
Réaction inflammatoire(niveau tissulaire dans l’ alvéoleet l’interstitium pulmonaire) [RETENTION]
Fibrose pulmonaire
Particules et santé
Cellules mésothéliales
Interaction avec les composants intra-cytoplasmiques et intra nucléaires
Cytotoxicité (nécrose, apoptose)Activation du cycle (mitose)Genotoxicité (transformation)
Réaction pro-inflammatoire(niveau cellulaire)
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; …)
Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles
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)
Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles
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
Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles
Fibres minérales artificielles vitreusesSynthèse des données disponibles dans la littérature scientifique (revues à comité de lecture) :
•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
Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles
Fibres minérales artificielles vitreusesSynthèse des données disponibles dans la littérature scientifique (revues à comité de lecture) :
•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
Actualités fibres d’amiante et fibres minérales artificielles
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
Particules et santé
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