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Monographies et Rapports

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(traduction libre de l'Institut de l'Amiante)

[Health & Safety Executive -
Review of Fibre Toxicology (OELs), 1996]

Bilan des données sur la toxicologie des fibres
par M Meldrum


RÉSUMÉ

Cette revue débute par l'évaluation des données actuelles sur la santé et l'amiante, sujet central des préoccupations reliées aux fibres et à la santé professionnelle. Le document aborde ensuite des questions plus générales sur la toxicologie des fibres.


Effets de l'exposition à l'amiante sur la santé
Toutes les formes d'amiante peuvent causer la fibrose pulmonaire, le cancer du poumon et le mésothéliome, mais le degré de danger varie selon le type de fibre (il est plus élevé pour les amphiboles que pour le chrysotile) et selon leur taille (les fibres longues sont plus dangereuses que les courtes). Il en découle que, pour être valable, toute comparaison sur l'incidence de la maladie au sein de plusieurs groupes professionnels devrait tenir compte, non seulement des différences dans les types de fibres mais aussi de leurs dimensions.

On est arrivé à la conclusion de l'existence d'un seuil d'exposition, en deçà duquel aucun signe radiologique ou clinique de fibrose pulmonaire (amiantose) ne devrait apparaître. Ce seuil, donc en fait la pente de la courbe dose-réponse, dépend du type de fibre et de la taille des fibres dans les lieux de travail.

Il semble y avoir une étroite relation entre la fibrose pulmonaire et le cancer du poumon pour les raisons suivantes: similitude de leur dose-réponse par rapport à l'exposition à l'amiante et de leur période de latence, même dépendance du type et de la taille des fibres, et même origine dans une condition d'inflammation chronique sous-jacente. Ces observations suggèrent que le cancer du poumon dû à l'amiante, tout comme la fibrose, est un phénomène de seuil. On peut donc en conclure que les expositions qui sont trop basses pour déclencher l'inflammation chronique/prolifération des cellules (manifeste par exemple dans le cas d'hyperplasie des cellules alvéolaires type II ou de fibrose) ne provoqueront pas non plus d'augmentation du risque de cancer du poumon.¸

L'évaluation Doll et Peto (1985) sur le risque de cancer du poumon dû au chrysotile fut basée sur un modèle linéaire sans seuil, appliqué aux données de mortalité d'une usine de textile de chrysotile. Cependant, les autres preuves en matière de toxicologie ne permettent pas de justifier le modèle sans seuil, pour le cancer du poumon associé à l'amiante. Il existe vraisemblablement un seuil pratique.

Très peu de cas de mésothéliome peuvent être attribués, hors de tout doute, au chrysotile, et ceci malgré les milliers de travailleurs ayant subi des expositions massives et prolongées à ce type d'amiante. Par contre, on a décelé des mésothéliomes parmi quelques travailleurs n'ayant été exposés que brièvement à des amphiboles. Ces différences sont vraisemblablement dues à la courte durabilité du chrysotile dans les poumons alors que les amphiboles ont une biopersistance plus longue. Il semblerait qu'à un même niveau d'exposition, le risque de mésothéliome soit plus élevé s'il s'agit d'amphiboles que s'il s'agit de chrysotile.

D'après des études sur les humains, les amphiboles peuvent provoquer le mésothéliome à des niveaux d'exposition cumulative inférieurs à ceux nécessaires pour déclencher le cancer du poumon. Cependant, aucune courbe dose-réponse fiable ne peut être construite pour le mésothéliome relié à l'amiante, ni chez l'animal, ni chez l'humain; et bien que l'on puisse déterminer un seuil théorique, les données disponibles ne permettent pas d'identifier un seuil d'exposition en deçà duquel il n'y aurait aucun risque.

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Dépôt et évacuation
L'effet local du dépôt des fibres inhalées est largement fonction de leur diamètre et de leur densité, leur longueur et leur rapport longueur/diamètre étant alors de moindre importance. Parmi les fibres inhalées par l'homme, les fibres minérales d'environ 1 micron de diamètre auraient un effet maximal de dépôt alvéolaire, qui irait en décroissant avec l'augmentation du diamètre jusqu'aux fibres de plus de 3 microns qui ne seraient pratiquement pas respirables. Pour les fibres organiques de plus faible densité, des chiffres légèrement plus élevés peuvent s'appliquer.

L'évacuation des fibres déposées dans les régions alvéolaires du poumon se fait par la phagocitose due à l'action des macrophages, processus très efficace sur les fibres courtes (5 microns et moins) mais dont l'efficacité diminue au fur et à mesure que la longueur des fibres augmente, jusqu'à devenir négligeable pour les fibres de plus de 16 microns. À long terme, certaines fibres, selon leur composition chimique, passeront par la dissolution ou le filtrage de certains éléments de la structure de la fibre. Ceci peut mener à une fragmentation et faciliter l'évacuation. À dimensions égales, l'évacuation pulmonaire du chrysotile est plus rapide que celle des amphiboles.

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Études animales
Différents procédés ont été utilisés pour administrer les fibres aux animaux: l'implantation par les voies interpleurale et intrapéritonéale déclenche une exposition directe du tissu (membranes mésothéliales) et par conséquent constitue le test le plus sensible à l'induction du mésothéliome. Cependant, ces méthodes semblent causer une sensibilité trop forte au mésothéliome; en effet, des fibres qui, peut-être grâce à l'efficacité des mécanismes d'évacuation des poumons, ne poseraient pas de risque si elles étaient inhalées, peuvent déclencher le mésothéliome quand elles sont injectées directement en dose massive dans les cavités pleurales ou péritonéales. Ainsi donc, tout résultat positif devrait être interprété avec prudence. Par contre, les résultats négatifs d'induction du mésothéliome par fibres minérales, dans une étude sérieuse par IP ou IPL, suggéreraient l'absence de risque de cancer des tissus mésothélials. Des études par IPL et IP peuvent s'avérer inadéquates pour procéder aux tests des fibres organiques parce que les propriétés physiques de ces fibres impliquent l'injection d'un échantillon homogène. Dans ce cas, des résultats négatifs peuvent ne pas être valables.

L'injection par voie intratrachéale (IT), bien que suivant la même voie que l'inhalation, ne reproduit pas le même processus de déposition pulmonaire que les fibres inhalées. La même dose reçue en un seul bloc peut provoquer une réponse inflammatoire plus forte dans les poumons que l'inhalation progressive. Donc, pour les fins d'évaluation des effets potentiels des fibres sur la santé de l'homme, l'administration répétée de petites doses, une ou deux fois par semaine pendant plusieurs mois, devrait donner les résultats les plus fiables.

Il semble qu'il serait sensé de considérer les résultats de carcinogénécité positive dans une étude IT comme une donnée valable sur le potentiel cancérogène des fibres inhalées, à moins de données contraires dans d'autres études basées sur l'inhalation. Par contre, si les résultats négatifs d'une étude IT bien menée suggéraient une absence de danger, dans le contexte d'une stratégie d'évaluation de toxicité des fibres, il ne serait pas justifié de remplacer cette étude par des tests de carcinogénécité par inhalation.

La voie de l'inhalation est la plus adéquate pour analyser l'exposition humaine aux fibres. Donc, les études animales utilisant cette méthode devraient fournir des données plus claires sur l'identification du danger et la définition de la relation dose-réponse. Les études d'inhalation sur les rats arrivent à démontrer le danger, déjà bien connu, que présente l'amiante pour l'homme. Cependant, en général, très peu de mésothéliomes peuvent être déclenchés par ce processus et il faut donc utiliser de nombreux rats (+-100) pour soutenir valablement cette conclusion.

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Mécanisme de la pathogénécité de la fibre
On a fait des progrès considérables au cours des dernières années dans la compréhension des mécanismes de toxicité et de carcinogénécité de la fibre. Le développement de la fibrose des interstices pulmonaires est précédé par la lésion de l'épithélium alvéolaire et bronchothélial. Ceci résulte d'une part, de la toxicité directe des fibres longues et non pas des courtes et d'autre part, de la toxicité indirecte d'oxydants et d'enzymes produits par les macrophages, suite à une phagocytose incomplète des fibres longues. La cytotoxicité peut également provenir des réactions catalysées à la surface de la fibre, entraînant la génération de radicaux libres qui contiennent de l'oxygène.

Toute détérioration des voies aériennes épithéliales peut faciliter le passage des fibres, des voies aériennes aux interstices pulmonaires, fait qui semble important dans le développement de la fibrose interstitielle pulmonaire. Le mécanisme du développement de la fibrose pulmonaire semble être dû à la capacité des fibres de provoquer chez les cellules cibles une augmentation chronique des sécrétions de cytokines à facteur de croissance.

Ceci semble prouver l'existence d'une relation entre la fibrose interstitielle pulmonaire provoquée par la fibre et le cancer du poumon, ce qui est d'ailleurs conforme à l'idée que les taux croissants de prolifération cellulaire, associés à une inflammation chronique et une fibrogénécité, prédisposent à une transformation cellulaire néoplasique. On manque de preuves convaincantes sur la capacité des fibres à déclencher des changements génétiques directs pouvant conduire éventuellement à la cancérogénèse.

Les mécanismes de l'induction du mésothéliome par la fibre sont probablement similaires à ceux du cancer du poumon, impliquant une inflammation chronique et une prolifération croissante des cellules conduisant éventuellement à une transformation néoplasique. Cependant, il existe encore quelques incertitudes concernant, par exemple, le développement et l'importance de la translocation de la fibre aux tissus mésothélials.

Des preuves récentes démontrent que des changements pleuraux peuvent être affectés par les effets indirects, non pas de la pénétration des membranes pleurales par la fibre, mais du dépôt de fibres dans les régions alvéolaires des poumons, à la toute proximité de la membrane subpleurale. La signification de tout ceci par rapport à la toxicité pleurale n'est pas claire.

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Stratégie d'essais sur la toxicité des fibres
Une bonne stratégie d'essais sur la toxicité de la fibre nécessite une compréhension des mécanismes de sa toxicité dont dépendent aussi les propriétés physico-chimiques, étroitement associées au danger toxicologique. Il existe encore certaines incertitudes dans ce domaine. Le manque de méthodes standardisées pour les tests en est l'une des raisons. Cependant, d'après les progrès accomplis dans le secteur de la toxicologie des fibres, au cours des dernières années, on peut proposer une stratégie d'essais permettant de fournir une base rationnelle à l'identification du danger.

Par ailleurs, il n'est pas possible, dans l'état actuel de nos connaissances, de prédire avec exactitude le danger toxicologique, à partir des mesures des propriétés physico-chimiques; certaines propriétés comme la solubilité de la fibre et la réactivité de la surface sont jugées déterminantes pour la toxicité. Par conséquent les mesures de ces propriétés, lorsqu'elles sont croisées avec d'autres données, devraient fournir de sérieux indices de toxicité potentielle.

Il existe maintenant une compréhension suffisante des mécanismes sous-jacents à la toxicité de la fibre pour mener des études valables des effets inflammatoires, cytotoxiques et prolifératoires, lors d'études animales à court terme, et lors de tests in vitro. Les résultats d'un nombre limité de tels tests devraient permettre de prendre des décisions quant à la toxicité potentielle ainsi qu'à la nécessité de poursuivre les essais. Les fibres que l'on sait être relativement solubles, démontrant une faible réactivité de surface et une faible activité biologique, lors de tests de toxicité à court terme, peuvent être considérées peu préoccupantes et ne pas nécessiter de tests additionnels. Si ces critères ne sont pas atteints, la prochaine étape d'une stratégie d'essais de toxicité consisterait à mener parallèlement une étude sur le phénomène de l'évacuation par les poumons et une étude d'histopathologie, pendant environ 6 mois. Les résultats devraient conduire à une évaluation du potentiel fibrogène et fournir en même temps des indications du taux de dissolution de la fibre, du relargage et de l'épuration globale.

On devrait posséder alors assez d'informations pour permettre au moins une prédiction prudente du potentiel cancérogène. Les fibres dont la cytotoxicité, la capacité d'induction d'une prolifération cellulaire et d'une fibrogénèse sont prouvées, avec des preuves limitées de l'épuration pulmonaire, peuvent être alors considérées comme ayant un potentiel cancérogène. Elles devraient donc être traitées comme tel, à moins de données contraires, c'est-à-dire des résultats négatifs d'étude de carcinogénécité portant sur une durée de vie complète.

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Relation entre la taille de la fibre et la toxicité
Selon le Health & Safety Executive de Grande-Bretagne et l'Organisation mondiale de la santé, la définition réglementaire d'une fibre, pour fins de comptage, est "une particule de plus de 5 microns de long, de moins de 3 microns de diamètre avec un rapport longueur/diamètre plus grand que 3 ". Pour une masse égale et une même composition, il existe des preuves solides de la plus forte toxicité des fibres longues que des fibres courtes. D'après les résultats des études animales, les fibres courtes (moins de 5 microns) ne constituent pas un risque de maladie pour quelque organe que ce soit: les fibres doivent mesurer au moins entre 10 et 15 microns de long pour déclencher une maladie des poumons; mais des fibres plus courtes, de 8 à 10 microns, peuvent provoquer le mésothéliome.

Il n'y a aucune raison biologique de penser qu'il existe une démarcation exacte de taille permettant de différencier les fibres dangereuses et les non dangereuses. On peut donc en déduire qu'il ne serait pas justifié d'augmenter la norme actuelle de définition d'une fibre réglementée, qui est de 5 microns.

Il existe peu de preuves du rôle du diamètre de la fibre. Les fibres plus minces peuvent sembler plus toxiques, simplement à cause de leur plus grande facilité à se déposer dans les poumons, après avoir été inhalées. Mais rien ne prouve que les fibres plus minces sont plus toxiques que les plus épaisses au niveau cellulaire, quand les comparaisons sont basées sur le nombre de fibres. Globalement, d'après l'observation des schémas de dépôts dans la voie respiratoire par rapport au développement des maladies, on peut conclure que, pour des fins de comptage, la principale préoccupation devrait porter sur les fibres identifiées comme respirables, c'est-à-dire susceptibles de se déposer à l'intérieur des régions broncho-alvéolaires. Pour les fibres minérales, il s'agit de toutes les fibres de moins de 3 microns de diamètre. Il n'existe aucune raison, sur le plan toxicologique, permettant de penser que le diamètre minimal des fibres réglementées devrait être réduit en deçà du chiffre actuel. On manque de données toxicologiques sur le ratio longueur/diamètre.

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