Les métaux lourds - la synthèse de l'ASEF

Les métaux lourds sont généralement définis comme des éléments métalliques naturels dont la masse volumique est supérieure à 5000kg/m3. Ils sont présents naturellement dans notre environnement et utilisés massivement dans l’industrie. Généralement émis sous forme de très fines particules, ils sont transportés par le vent et se disséminent dans les sols et les milieux aquatiques, contaminant ainsi la flore et la faune, et se retrouvant dans la chaîne alimentaire.

Certains métaux sont essentiels à l’organisme, d’autres n’ont aucune fonction biologique. Mais même indispensables, ils peuvent s’avérer toxiques à forte concentration ; mais leur toxicité ne dépend pas seulement de cette concentration, elle est aussi fonction de leur spéciation, c’est-à-dire de la forme chimique sous laquelle ils sont présents dans notre environnement. Focus sur les métaux lourds les plus toxiques et les moyens de les éviter.

Quelques bases sur les métaux lourds

Définition

Il n’est pas si simple de définir les métaux lourds ! Leur définition n’est en effet pas basée sur la chimie mais sur un concept industriel. Comme dit précédemment, ils sont souvent définis comme les éléments métalliques ayant une masse volumique supérieure à 5000kg/m3, mais ce seuil est parfois ramené à 4000kg/m3. Selon la définition historique, il n’existe que trois métaux lourds : le mercure, le plomb et le cadmium. La classification périodique des éléments permet aussi d’identifier comme métaux lourds tous les éléments compris entre le cuivre (Cu) et le plomb (Pb). Enfin, certains les définissent comme tous les éléments métalliques à partir de la quatrième période de la classification périodique.

Compte tenu de la toxicité de certains composés, on inclut parfois dans la catégorie des métaux lourds certains toxiques comme l’arsenic (en réalité un métalloïde) et certains composés organométalliques (comme le méthylmercure).

Alors en définitive, quelle définition donner aux métaux lourds ? L’Europe a proposé une définition retenue pour le droit européen et celui des Etats-membres : «un métal lourd désigne tout composé d’antimoine, d’arsenic, de cadmium, de chrome hexavalent, de cuivre, de plomb, de mercure, de nickel, de sélénium, de tellure, de thallium et d’étain, ainsi que ces matériaux sous forme métallique, pour autant qu’ils soient classés comme substances dangereuses». C’est sur cette définition que nous baserons notre synthèse sur les métaux lourds.

Utilisation

Tous les métaux lourds sont présents naturellement à l’état de traces dans l’environnement. Cependant, pour nombre d’entre eux, l’activité humaine a fortement augmenté leur présence. Ils sont notamment utilisés dans de nombreux matériaux quotidiens, purs ou sous forme d’alliage. On peut ainsi les employer dans les aciers inoxydables, les matériaux du bâtiment, les munitions, les matériaux médicaux, la bijouterie…

La combustion de matières fossiles solides ou liquides (charbon, pétrole) peut également contribuer au rejet de métaux dans l’environnement, via les cendres, vapeurs et fumées.

Effets globaux sur la santé

L’impact sur la santé des métaux lourds dépend de leur espèce chimique, de leur concentration, de leur biodisponibilité et de leur passage dans les chaînes alimentaires. Certains éléments n’ont aucun rôle dans le maintien de l’homéostasie de l’organisme et sont directement toxiques, comme le mercure, le plomb ou le cadmium, d’autres sont indispensables (appelés oligo-éléments) comme le sélénium ou le fer. Enfin, certains sont neutres et considérés comme biocompatibles avec l’organisme, et sont ainsi utilisés en médecine, comme le titane et l’or par exemple.

Voies d’exposition

Compte tenu des différentes formes chimiques des métaux lourds, les voies d’exposition sont multiples. On retrouve ainsi dépendamment des composés l’ingestion, l’inhalation et le passage percutané.

Les différents métaux lourds et leurs risques pour la santé

L’antimoine (Sb)

Où le trouve-t-on

L’antimoine est rarement utilisé seul, étant trop cassant. Il est par contre fortement utilisé dans des alliages, notamment avec le plomb. On le retrouve dans :

  • Des plaques d’accumulateurs plomb-acide
  • Des alliages pour soudure
  • Des munitions d’armes
  • Des revêtements de métaux
  • Des feux d’artifice
  • Des matériaux semi-conducteurs
  • Des retardateurs de flamme
  • Le plastique PET (polytéréphtalate d’éthylène), certains verres ou poteries, certains pigments

Risques sanitaires

L’antimoine et la plupart de ses dérivés sont toxiques. Pour la population générale, l’apport alimentaire est prépondérant, l’importance de l’absorption par le tractus digestif dépendant de la solubilité et de la forme chimique. L’absorption au niveau intestinal semble se situer, chez l’animal, entre 5 et 20 % de la dose ingérée. Pour l’Homme, de très rares données observées lors d’intoxication, sont en faveur d’une absorption de l’ordre de 5%. Lors de l’exposition professionnelle (métallurgie, mines, industries chimiques …), la voie respiratoire est le principal mode d’introduction de l’antimoine dans l’organisme, majoritairement sous la forme chimique de trioxyde d’antimoine. L’antimoine est éliminé par les voies urinaires, biliaires et fécales, ainsi que partiellement par les phanères. Il traverse facilement la barrière placentaire et peut donc avoir un effet sur le fœtus.

L’antimoine seul est un irritant pour la muqueuse et la peau, plus rarement pour l’estomac et l’intestin en cas d’ingestion. Sous forme de gaz (antimoniure d’hydrogène) il est fortement toxique ; sa limite de tolérance dans l’atmosphère professionnelle est de 0,5mg/m3 d’air. Les travailleurs exposés peuvent développer une stibiose, c’est-à-dire une pathologie pulmonaire liée à l’inhalation de poussières, fumées ou vapeurs d’antimoine, aboutissant à un œdème pulmonaire aigu. En cas d’ingestion de fortes doses, des troubles gastro-intestinaux graves se manifestent, aboutissant à une déshydratation sévère voire à la mort.

Encadré : le problème des eaux minérales

Dans certaines eaux minérales, on trouve de l’antimoine en excès. Ce surdosage est dû à la fabrication du plastique PET, dans lequel le trioxyde d’antimoine est fréquemment utilisé comme catalyseur de polymérisation. Or, ce trioxyde d’antimoine migre dans l’eau et se concentre proportionnellement au temps de séjour. Ainsi, une eau minérale allemande contenant au départ 3,8ng/L d’antimoine a vu le taux augmenter jusqu’à 359ng/L après embouteillage. Cette concentration a atteint 626ng/L après trois mois [1].

Le CIRC a classé l’antimoine cancérogène possible chez l’homme, en raison de l’apparition de cancers bronchiques chez des animaux exposés. Il a également été suggéré un rôle de perturbateur endocrinien dû à une activité oestrogénique de l’antimoine [2].

Effets environnementaux

L’antimoine pollue principalement les sols et peut parcourir de grandes distances dans les eaux souterraines. Les taux d’antimoine retrouvés dans l’environnement sont généralement le reflet de l’activité industrielle proche. Dans les régions non polluées, la concentration d’antimoine est inférieure à 0,01mg/L ; mais dans certaines régions métallurgiques, notamment en Asie centrale, le taux dans l’eau peut atteindre 10mg/L. La demi-vie de l’antimoine dans l’atmosphère est relativement courte (autour de 3 jours) mais le composé peut néanmoins parcourir de grandes distances. Il est estimé que depuis l’Europe du Nord, environ 4 tonnes d’antimoine par an se retrouvent sur le continent Arctique.

L’antimoine ne semble pas bioaccumulable chez les animaux mais peut l’être chez les végétaux [3]. Les conséquences sur les animaux sont pour la plupart les mêmes que les conséquences sur les humains.

L’arsenic

Où le trouve-t-on

L’arsenic est un élément naturellement présent dans la partie superficielle de l’écorce terrestre à une concentration moyenne de l’ordre de 2 mg/kg. En France, plusieurs régions sont concernées par la présence d’une concentration importante d’arsenic dans le sous-sol : le Massif Central, l’Auvergne, les Vosges, les Alpes. Il peut aussi se retrouver dans l’atmosphère par différents phénomènes naturels (érosion des roches, réactions d’oxydo-réduction, activité volcanique, feux de forêt), mais aussi par des émissions d’origine anthropiques : utilisation de combustibles minéraux solides, combustion du fioul lourd, production de verre, métallurgie, etc.

A cause de sa présence dans les sols, l’arsenic peut être retrouvé dans l’alimentation mais surtout dans l’eau de boisson. La concentration maximale admissible de l’arsenic dans les eaux destinées à la consommation humaine a été fixée à 10 µg/L depuis 2003, selon les recommandations de l’OMS. Des résultats plus récents montrent cependant que la consommation d’eau à un niveau situé aux environs 0,17 µg / L seulement pendant une longue durée peut conduire à un arsénicisme.

En plus de sa présence dans les milieux naturels, l’arsenic est utilisé depuis de nombreux siècles pour diverses fonctions :

  • Elimination des parasites des cuirs et peaux
  • Composé toxique : poison, arme chimique
  • Pigments dans les peintures
  • Pesticides, insecticides (rodenticides)
  • Cartouches d’armes
  • accumulateurs

Risques sanitaires

On le sait, l’arsenic est un poison de choix dans la littérature et le cinéma ! Si sa toxicité est bien connue, elle dépend de sa nature chimique : l’arsenic inorganique (sous forme pure ou lié à l’oxygène, au chlore ou au soufre) est beaucoup plus toxique que l’arsenic organique (lié au carbone ou à l’hydrogène). Cependant, il s’agit aussi d’un oligoélément essentiel pour l’être humain et certaines espèces animales. Les besoins pour l’homme sont évalués à 10-20µg/j et sont couverts par l’alimentation.

La métabolisation de l’arsenic dans l’organisme dépend de sa forme chimique, de sa forme physique et de la voie d’incorporation. Lors de son entrée dans l’organisme, l’arsenic se fixe aux protéines et s’accumule dans plusieurs organes : le foie, la peau, les phanères et les poumons. Les métabolites sont ensuite éliminés dans les urines en quelques jours (90% est éliminé en 6 jours). On peut retrouver l’arsenic accumulé dans les cheveux jusqu’à leur chute.

L’arsenic a de nombreuses propriétés toxiques :

  • il découple la chaîne respiratoire en se substituant au phosphore
  • il a des propriétés de perturbateur endocrinien
  • il perturbe la différenciation cellulaire et possède donc des propriétés cancérigènes [4]

Lors d’une intoxication aiguë, on retrouve des douleurs abdominales, des nausées, une forte salivation, des vomissements et diarrhées, des crampes et convulsions, des sueurs froides, puis un délire et le décès. Les symptômes d’un empoisonnement chronique sont des céphalées qui s’aggravent des une perte de la vision nocturne, ainsi que certaines manifestations cutanées.

Encadré : l’arsenic dans l’eau de boisson

L’empoisonnement chronique par l’arsenic peut être la conséquence de la consommation d’eau potable contenant des niveaux élevés d’arsenic pendant une longue période de temps. Cet empoisonnement est généralement dû à la contamination des eaux souterraines par l’arsenic.

Les effets de cette exposition sont des changements au niveau de la peau (changement de couleur, apparition de taches pigmentées, voire cancer), des cancers du rein, du poumon et de la vessie, des lésions hépatiques, des maladies vasculaires périphériques, une anémie, une dépression immunitaire.

L’arsenic a été à l’origine de nombreux problèmes dans les pays du tiers-monde, notamment au Bangladesh où les puits ont été contaminés par les eaux souterraines.

En 2008, l’Institut Suisse de Recherche de l’Eau a présenté une nouvelle méthode permettant d’établir des cartes de risque pour plusieurs substances toxiques dont l’arsenic. Depuis 2016, ces données sont en libre accès sur la plateforme GAP (Groundwater Assessment Platform www.gapmaps.org). Ce site permet aux spécialistes du monde entier de charger leurs propres données de mesure et de créer des cartes de risque pour les régions de leur choix.

L’arsenic est également un puissant perturbateur endocrinien ; ses effets sont bien documentés chez l’homme [5]. Il perturbe notamment les récepteurs stéroïdes des androgènes, de la progestérone, des minéralocorticoïdes et glucocorticoïdes ainsi que la régulation des gènes, même à doses très faibles.

Effets environnementaux

Dans l’environnement, les effets de l’arsenic varient selon sa forme chimique et la nature des sols, mais aussi de sa bioaccumulation éventuelle. Par exemple l’arsenic inorganique est 5 fois plus toxique dans les sables et les limons que dans les sols argileux.

Les effets sur les animaux sont les mêmes que pour les humains, que ce soit le caractère de perturbateur endocrinien ou les effets d’une intoxication aiguë.

Les végétaux sont capables d’accumuler l’arsenic ; certaines plantes sont capables de détoxification par plusieurs processus, et d’autres sont devenues résistantes aux dérivés d’arsenic. Certaines plantes consommées par l’homme, notamment le riz, peuvent bioaccumuler de fortes quantités d’arsenic lorsqu’elles sont en contact avec de l’eau polluée.

Le cadmium

 

Où le trouve-t-on

Le cadmium a de multiples utilisations. On l’utilise notamment en tant que :

  • En électrochimie
  • Dans des alliages utilisés pour les conducteurs électriques et pour les fusibles
  • A la fabrication de batteries d’accumulateurs (piles Nickel/cadmium par exemple)
  • Dans des revêtements: le cadmium est massivement utilisé pour ses propriétés anticorrosion car il est inaltérable à l’air
  • Comme pigment dans la peinture et les colorants : les pigments de cadmium sont essentiellement à base de sulfure de cadmium et permettent une coloration rouge ou orange ; ils sont également résistants à la lumière et aux UV ainsi qu’à la chaleur.

La majorité du cadmium accumulé par l’homme provient des activités agricoles (engrais phosphatés, épandage de boues) et des activités industrielles (métallurgie). L’absorption du cadmium par l’organisme est principalement d’origine alimentaire, et est très augmentée par le tabagisme. Les végétaux à feuillage vert (salades, choux, épinards) et les céréales ou les champignons sont la source majoritaire de cadmium.

Risques sanitaires

Le cadmium est un élément très toxique qui n’a aucune fonction connue dans le corps. Lorsqu’il pénètre dans l’organisme, par ingestion ou inhalation, il passe dans le sang et s’accumule dans le foie, et provoque également des troubles rénaux. Il forme des composés métalliques avec l’urée.

Il est également très proche du calcium, et à ce titre est capable d’interagir avec le calcium contenu dans les os. Il peut ainsi se substituer au calcium osseux et modifier les propriétés mécaniques du squelette en créant une porosité osseuse, une déformation des os, des fractures et un ratatinement progressif du corps. La maladie Itai-Itai a ainsi été décrite au Japon à partir de 1912 à la suite d’intoxications au cadmium provoquant ces symptômes osseux.

Le CIRC a également confirmé un effet cancérigène du cadmium sur l’organisme depuis 1993, principalement au niveau pulmonaire.

Effets environnementaux

La pollution environnementale au cadmium diminue depuis les années 1980, en raison de l’abandon du cadmium dans les pigments pour peinture et également du remplacement des batteries au cadmium par des batteries au lithium. Mais cette pollution est toujours préoccupante, notamment dans les coquillages et organismes du haut de la chaîne alimentaire. Les origines de la pollution au cadmium sont multiples :

  • Agriculture : engrais, boues d’épandage
  • Pollution atmosphérique : combustion de produits pétroliers, incinération des ordures ménagères, combustion du charbon, industries sidérurgiques, batteries
  • Pollution aquatique : industries, fabrication des engrais phosphatés,

Le cadmium est toxique à faible dose pour de nombreuses espèces animales et végétales. Les troubles squelettiques décrits ci-dessus peuvent d’ailleurs toucher de nombreuses espèces, comme le vairon, à des taux retrouvés actuellement dans l’environnement. Il existe par ailleurs une mortalité aiguë de très nombreuses espèces de poissons due à la pollution au cadmium. L’élément se retrouve également dans les filières alimentaires, notamment le riz. Les huîtres peuvent contenir dans les eaux les moins polluées une quantité de cadmium de l’ordre de 0,05mg/kg, et parfois 5mg/kg dans les eaux les plus polluées.

Le chrome

Où le trouve-t-on

Le chrome fait partie de la famille des métaux de transition, et est connu pour sa résistance à la corrosion et au ternissement. On peut le retrouver sous plusieurs états d’oxydation.

Il est utilisé dans divers secteurs, principalement dans l’industrie :

  • Le dichromate de potassium est un oxydant puissant et utilisé en milieu acide pour le nettoyage de la verrerie de laboratoire
  • Comme pigments dans la peinture ou comme colorant
  • En métallurgie pour améliorer la résistance à la corrosion et ajouter un fini brillant
  • Comme catalyseur dans certaines réactions d’hydrogénation
  • La tannerie : 90% des techniques de tannage actuelles dégagent du chrome VI

L’exposition de la population générale au chrome total se fait principalement par voie orale, via l’alimentation et l’eau ; il existe aussi une contamination par inhalation pour les personnes vivant près d’usines rejetant du chrome VI, ainsi que pour les fumeurs.

Risques sanitaires

La toxicité du chrome varie fortement selon sa forme chimique.

Le chrome trivalent (chrome III) est un oligoélément essentiel pour le métabolisme glucidique chez l’humain. Une déficience en chrome peut affecter l’activité de l’insuline. Son mécanisme d’action reste cependant inexpliqué. Il est présent dans les aliments comme la levure de bière, le foie de veau, les brocolis, les haricots verts, les céréales

L’ion chrome VI (chrome hexavalent) peut être bioaccumulé par divers organismes et est un cancérogène avéré (classé cancérogène certain par le CIRC), ce qui n’est pas le cas des autres formes de chrome. Chez l’animal, l’exposition à fortes doses de chrome VI par voie orale a montré une augmentation des cancers de l’estomac, des intestins et de la cavité orale. Chez l’homme, une exposition chronique au chrome VI via l’eau de boisson entraîne des effets gastro-intestinaux (ulcérations buccales, diarrhées, douleurs abdominales, vomissements) et hématologiques (anémies, leucocytoses et neutrophiles immatures) [6].

Chez des travailleurs exposés via l’air, les principaux effets se rapportent au système respiratoire (irritations, asthme, toux, essoufflement, dyspnée) et au développement d’allergies.

Encadré : du chrome dans les éthylotests

Personne ne niera l’utilité des éthylotests pour les conducteurs. Pourtant, les éthylotests chimiques contiennent du chrome VI, qui se transforme en chrome III lors de l’exposition à l’éthanol. Ces éthylotests se retrouvent parmi les déchets classiques après usage, et sont donc brûlés dans les incinérateurs. La quantité de chrome VI à traiter venant des éthylotests serait d’environ 120kg par an selon l’association Robin des Bois. Cette association déplore l’absence de modalité de gestion en fin de vie des éthylotests et souhaite la mise en place d’une filière spécifique.

Le chrome est inscrit sur la liste des substances extrêmement préoccupantes du règlement REACH ; septembre 2017 est théoriquement la date après laquelle la mise sur le marché et l’utilisation du chrome VI seront interdites, sauf autorisation particulière.

Effets environnementaux

Le chrome se rencontre en petites quantités à l’état naturel dans tous les types de roches et de sols. Il peut être entrainé dans l’atmosphère par mise en suspension de poussières, et dans les eaux de surface par ruissellement, altération et érosion des matières du sol. Les émissions de chrome dans l’environnement se font de manière prépondérante vers le milieu aquatique (environ 94 % des émissions totales en France en 2008). Le chrome VI est connu comme la forme la plus mobile du chrome dans les milieux terrestres et aquatiques tandis que le chrome III n’est généralement pas transporté sur de grandes distances en raison de sa faible solubilité et sa tendance à être absorbé par les sols et les eaux naturelles. Les concentrations dans les rivières et les lacs sont souvent comprises entre 0,5 et 100 nmol/L tandis que dans le milieu marin, les concentrations sont de l’ordre de 0,1 à 16 nmol/L. Dans les eaux marines, les concentrations en chrome VI varient entre 0,09 à 0,12 μg/L.

Les principaux apports anthropiques diffus en chrome et ses composes sont les retombées atmosphériques ainsi que l’épandage de boues de stations d’épuration. En effet, le chrome fait partie des composés toujours détectés (à plus de 90% des cas) en entrée et sortie des stations d’épuration. Néanmoins, pour les stations possédant un traitement tertiaire, le chrome n’est pas détecté dans plus de 90% des cas (il est donc éliminé vers les boues de ces stations).

Le cuivre

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Naturellement présent dans la croûte terrestre, le cuivre est essentiel au développement de la vie sur Terre. Il s’agit du plus ancien métal utilisé par l’homme (traces de fusion du cuivre dans des fours datant d’il y a 7000 ans).

98% du cuivre est utilisé sous forme du corps simple métallique ou en alliage, généralement grâce à ses propriétés physiques : malléabilité, ductilité, conductivité et résistance à la corrosion. On le retrouve notamment dans :

  • Les équipements électriques et électroniques (électroaimants, relais, barres de distribution, commutateurs, circuits imprimés)
  • La fabrication des radiateurs pour ordinateurs, des tubes à vide, des tubes à rayons cathodiques
  • L’architecture : toitures, paratonnerres
  • Bijoux, instruments de musique
  • Composés chimiques : compléments alimentaires et fongicides pour l’agriculture (sulfate de cuivre, carboxylates de cuivre)
  • La médecine : fabrication de composés antimicrobiens, marqueur radioactif, fabrication de certains stérilets
  • Le matériel de cuisine

Risques sanitaires

A très faible dose, le cuivre est un oligo-élément bien connu. Le corps humain contient environ 150mg de cuivre sous diverses formes, les besoins quotidiens étant autour de 2mg chez l’adulte. Le cuivre est indispensable au fonctionnement de l’organisme : système nerveux, appareil cardiovasculaire, croissance osseuse, immunité, régulation métabolique, système reproducteur.

Cependant, le cuivre peut également être toxique. En effet, il va augmenter la formation d’espèces réactives de l’oxygène, responsables du stress oxydant. L’empoisonnement aigu est rare en raison de la réaction de l’organisme : la contamination aux poussières de cuivre peut provoquer un état de malaise fiévreux, autrefois dénommé « la fièvre du fondeur ». De fortes doses de cuivre peuvent provoquer des dommages irréversibles aux reins et au foie et entraîner la mort.

L’exposition chronique peut provoquer une irritation des zones affectées, notamment les muqueuses, les fosses nasales, les yeux. Elle entraîne des maux de tête, des maux d’estomac, des vertiges, des troubles digestifs tels que des vomissements et diarrhées. Il existe également des troubles de la reproduction. Des travaux menés sur des rats ont montré que l’inhalation prolongée de chlorure de cuivre entraînait une immobilisation non réversible des spermatozoïdes [7]. Lors d’une intoxication chronique au cuivre, il est très difficile d’établir la réalité de cette intoxication ; en effet le cuivre est stocké dans le foie et n’est pas dosable dans le sang. Il faut attendre le dépassement de la capacité de stockage hépatique pour en retrouver des traces lors d’analyses sanguines. Dans le sang, le cuivre interfère avec le métabolisme du fer et provoque des anémies. On retrouve également des pathologies hépatiques comme stéatose et cirrhose.

Encadré : la maladie de Wilson

La maladie de Wilson est une maladie génétique liée à une accumulation de cuivre dans l’organisme et se manifestant par des atteintes du foie et du système nerveux. Elle est due à une anomalie d’un gène intervenant dans le métabolisme du cuivre. Il s’agit d’une maladie à transmission autosomique récessive, c’est-à-dire qu’il faut que les deux parents soient porteurs de l’anomalie génétique pour la transmettre à leur descendance. Il s’agit d’une maladie rare touchant 1000 à 1500 personnes en France. Le traitement, suivi à vie, consiste à chélater le cuivre dans l’organisme et à augmenter son excrétion. Un régime pauvre en cuivre est également recommandé.

Effets environnementaux

Le cuivre peut être écotoxique même à faibles doses, notamment pour certains organismes aquatiques et pour les mousses et lichens. Un épandage trop intensif de cuivre dans l’agriculture peut entraîner une accumulation de cuivre dans le sol, entraînant des effets toxiques chez les animaux. Il a d’ailleurs été observé des effets chez le mouton. Des concentrations trop élevées se retrouvent également dans les lisiers à cause de l’utilisation du cuivre comme complément alimentaire chez les porcs.

Encadré : l’exemple de la ferme de Niederwyhl

En 1987, des acheteurs ont repris une ferme située en Alsace et abandonnée depuis plus de 10 ans. Or, dès l’arrivée dans cette ferme, de nombreuses manifestations d’empoisonnement ont eu lieu : mort des animaux de ferme (sur les 850 moutons aucun n’a survécu, cette espèce est très sensible au cuivre, intoxication des ânes et des animaux de compagnie…), pathologies intestinales des habitants de la ferme, pas de pousse des végétaux. Des dosages de cuivre et une expertise judiciaire ont finalement montré la présence en excès de cuivre dans les sols.

Selon la propriétaire de la ferme, il s’agirait d’un empoisonnement intentionnel du site de la ferme effectué plusieurs dizaines d’années auparavant par épandage de sels de cuivre, une pratique ancienne rurale ; classiquement, ce mode d’empoisonnement apparaît très difficile à prouver.

Sur ce dossier, la procédure judiciaire est ouverte depuis 2002 et une expertise de septembre 2012 établit un lien de causalité entre le cuivre, le décès d’un des habitants de la ferme et les problèmes de santé des autres personnes.

Le mercure

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Le mercure est un métal argenté brillant, le seul se présentant sous forme liquide dans les conditions normales de température et de pression. On peut le trouver sous forme native, ionique ou de composés à l’état oxydé.

Le mercure est naturellement présent dans l’environnement, essentiellement dans les roches du sous-sol. Certains affleurements en contiennent des quantités importantes, et ont pu être utilisés comme mines de mercure. Les principales sources naturelles d’émission sont les volcans, le dégazage progressif de la croûte terrestre, et certains geysers.

La part anthropique du mercure varie selon les régions. En mer, il s’agit de rejets industriels ou de la corrosion de munitions immergées. En Amérique du Sud, l’orpaillage est une des sources principales. Aux Etats-Unis, le mercure est l’une des principales sources de pollution de la pluie et provient des émissions de centrales au charbon et de la combustion du pétrole et du gaz. En Chine, le mercure provient de la production de métaux, de la combustion de charbon et des industries.

Les utilisations du mercure sont diverses :

  • En médecine : il a été longtemps utilisé comme antiseptique (mercurochrome) ; depuis 2006, ce produit n’est plus commercialisé en France et aux Etats-Unis. Il entre également dans la composition des amalgames dentaires (45-50% de la composition). Précédemment, il a également été utilisé comme fluide dans les thermomètres du fait de sa capacité à se dilater avec la chaleur ; cet usage a été abandonné et les thermomètres à mercure sont aujourd’hui interdits. Cependant on le trouve encore parfois dans certains tensiomètres.
  • Certaines piles
  • Les lampes à vapeur de mercure

La pénétration du mercure dans l’organisme se fait par voie digestive, même si 95% du mercure absorbé est éliminé dans les selles. L’alimentation est une source importante d’exposition, ce qui est dû à la concentration du mercure dans la chaîne alimentaire, notamment les poissons prédateurs. On en trouve également de fortes concentrations dans les crustacés, les huîtres et les moules. En France, la dose moyenne d’ingestion du mercure est de 267µg/semaine pour une dose maximale de 200µg/semaine (recommandations de l’OMS).

Risques sanitaires

Le mercure n’est pas un oligoélément. Il est toxique sous toutes ses formes organiques et pour tous ses états chimiques. Son utilisation est règlementée et plusieurs directives européennes en limitent l’usage. Néanmoins, la toxicité du mercure dépend de son oxydation.

Sous forme de vapeur, le mercure est toxique pour les voies respiratoires et se solubilise dans le sang ; il attaque ensuite les reins, le cerveau et le système nerveux. Chez la femme enceinte, il traverse la barrière placentaire pour atteindre le fœtus. Le lait maternel peut également être contaminé [8].

Sous forme dissoute (essentiellement le monométhylmercure HgCH3), le mercure est extrêmement neurotoxique, même à faible dose [9].

Encadré : la maladie de Minimata

Dans les années 1930, une usine pétrochimique installée dans la baie de Minamata, au Sud du Japon, rejette de nombreux résidus de métaux lourds dans la mer dont des composés à base de mercure.

20 ans plus tard, des symptômes apparaissent dans la population générale, surtout chez les pêcheurs, essentiellement liés au système nerveux et des enfants atteints de malformations congénitales parfois lourdes naissent. Dans les années 1950, des troubles graves du comportement sont relevés chez des populations de chats, principalement vivant dans la zone portuaire. Les poissons tenaient une part importante dans l’alimentation des humains et des animaux. En 1959, un médecin acquiert la certitude que ces troubles sont liés à la pollution par le mercure.

Néanmoins, les déversements de mercure ont continué jusqu’en 1966 ; entre 1932 et 1966, environ 400 tonnes de mercure furent rejetées dans la baie. A partir de 1977, les boues contaminées furent traitées et stockées.

Il a fallu attendre 1996 pour que l’Etat propose une indemnisation pour certaines victimes. En 2009, plus de 13 000 malades avaient été reconnus par l’entreprise industrielle et l’Etat, et près de 25 000 attendaient encore une décision. En 2012, le Japon a présenté des excuses publiques aux victimes et à leurs descendants.

A la suite de cette catastrophe, la convention de Minimata fut préparée à partir de 2009 par l’ONU dans le but de limiter les rejets humains de mercure dans l’environnement.

Dans les pays développés, ce sont les amalgames dentaires qui sont la première source d’exposition ; après 20 ans, un amalgame ne contient plus que 5% de sa masse initiale de mercure.

L’intoxication au mercure entraîne de nombreux symptômes. La toxicité affecte principalement les fonctions cérébrales, rénales, le système endocrinien et le cycle cellulaire. Certaines intoxications peuvent aussi affecter la vision et favoriser la survenue d’un glaucome.

De nombreuses intoxications au mercure ont été liées à un traitement des semences au début du XXe siècle ; ce traitement est interdit depuis 1982 en Europe de l’Ouest.

Selon le Center for Disease Control (CDC) aux Etats-Unis, une femme en âge de procréer sur douze a un taux de mercure dans le sang assez élevé pour mettre en danger le développement neurologique du fœtus. Plus de 320 000 bébés nés annuellement présentent ainsi des risques de malformations.

Encadré : les amalgames dentaires

Depuis 170 ans, les caries sont soignées par amalgames dentaires, appelés couramment plombages. Ces composés sont constitués à 50% de mercure associé à de l’étain ou de l’argent. Chaque année, la mise en place d’amalgames représente 17 tonnes de mercure.

La France est un des seuls pays qui s’est officiellement opposé à l’arrêt des amalgames dans l’Union européenne. Le Plan national santé-environnement (PNSE) prévoit la réduction de l’exposition au mercure de la population de 30 % d’ici à 2013.

Le Conseil de l’Europe, qui n’a que des fonctions consultatives, a adopté en mai 2011 une résolution invitant à la restriction, voire l’interdiction des amalgames comme matériaux d’obturation dentaire. La Norvège, la Suède et le Danemark ont d’ailleurs interdit l’amalgame dentaire dans les cabinets.

L’exposition s’effectue par inhalation des vapeurs de mercure et, selon ces associations, les amalgames dentaires font courir des risques graves à la santé, notamment pour les enfants et les femmes enceintes.

L’alimentation est la principale source de contamination au mercure, très fortement liée à la consommation de gros poissons prédateurs. Il faut donc éviter de consommer trop souvent ces poissons (dorade, espadon, marlin, grenadier, bar, requin, thon) ; en effet un poisson contaminé peut contenir 23mg de mercure/kg de poids humide, soit près de 100 000 fois la concentration de mercure dans l’eau environnante. En 2003, l’OMS a adopté une dose hebdomadaire totale de 1,6µg/kg.

Les moules et les huîtres concentrent également le mercure.

Le mercure est considéré par l’OMS comme l’un des dix produits chimiques ou groupes de produits chimiques extrêmement préoccupants pour la santé publique.

Effets environnementaux

Toute la planète est concernée par la pollution au mercure ; même les zones polaires sont fortement imprégnées. Cette pollution est durable puisque le mercure n’est pas biodégradable et peut recontaminer plusieurs fois la chaîne alimentaire.

Les sources majoritaires de pollution environnementales sont :

  • Le raffinage et la combustion des combustibles fossiles (d’après l’EPA, la seule production pétrolière annuelle des Etats-Unis peut émettre jusqu’à 10 000 tonnes de mercure par an dans l’environnement).
  • Les activités minières, surtout l’orpaillage
  • Les incinérateurs
  • Les processus industriels
  • Le recyclage
  • Les séquelles industrielles

Le mercure est très toxique pour toutes les espèces vivantes connues. Il n’est pas éliminé par la pluie : le mercure très volatil pollue l’atmosphère, est lavé par la pluie et se retrouve dans les eaux superficielles et les sédiments. Il peut ensuite dégazer et polluer à nouveau l’air. Les sédiments recueillent la part du mercure qui n’a pas été ré-évaporée, et des bactéries peuvent y méthyler le mercure et le rendre très bioassimilable, contaminant ainsi la chaîne alimentaire. Dans les sols, ce sont notamment les champignons qui concentrent ce composé.

Le 19 janvier 2013, plus de 130 pays ont ratifié la première convention internationale sur le mercure. L’objectif de cet accord est réduire leurs émissions de mercure d’ici à 2020. Le mercure sera ainsi interdit, d’ici à 2020, dans les thermomètres, instruments de mesure de la tension, batteries, interrupteurs, crèmes et lotions cosmétiques et certains types de lampes fluorescentes. Autre mesure phare : l’interdiction de l’extraction du mercure… mais elle ne sera effective qu’en 2025. Par ailleurs, les centrales à charbon et les industries qui rejettent beaucoup de mercure seront priées d’améliorer leurs performances. Des solutions sont également apportées concernant le stockage de la substance et le traitement des déchets. Quant aux amalgames dentaires, leur pose devra être réduite autant que possible.

Le nickel

Où le trouve-t-on

Le nickel représente 0,8 à 0,9 % de la croûte terrestre. La source naturelle prépondérante est l’érosion éolienne des sols (77 % des émissions naturelles). Quant aux sources d’émission anthropiques, deux secteurs prédominent: la transformation de l’énergie (raffinage du pétrole et la production électrique), et l’industrie manufacturière (métallurgie, agroalimentaire, minéraux non métalliques, matériaux de construction et la chimie).

Le nickel pur est utilisé pour certaines cordes de guitare électrique, mais également dans le fil dentaire, des spatules, des aimants, des écrans magnétiques. Il est également utilisé comme résistance chauffante (grille-pain, radiateur, sèche-cheveux) ou comme revêtement sur des casques. Enfin, on le retrouve dans des pièces de monnaie, notamment les pièces américaines et canadiennes et les pièces de 1 et 2 Euros.

En alliage, le nickel est utilisé en bijouterie avec de l’or pour obtenir une bonne tenue mécanique et des couleurs originales ; l’or allié au nickel donne de l’or blanc. Il est également présent dans certains aciers spéciaux (coffre-fort, portes blindées, chars d’assaut…), dans des accumulateurs (nickel-cadmium, nickel-zinc par exemple) ainsi qu’en catalyse et photochimie, pour fabriquer certains savons.

Risques sanitaires

En très faible quantité et sous des formes assimilables, le nickel est considéré comme un oligoélément pour les animaux et les plantes. Le corps humain contient moins de 500µg de nickel.

Le corps simple métal nickel est peu toxique, mais a un fort pouvoir allergisant. L’ingestion de sels de nickel dilués dans l’eau provoque des troubles digestifs (nausées, vomissements, diarrhées). Plus de 12% de la population générale est allergique au nickel, la réaction la plus fréquence étant la dermatite de contact.

Certains composés de nickel sont par contre très toxiques. C’est le cas du nickel tétra-carbonyle présent dans les vapeurs et les fumées, qui est un cancérigène avéré. La poussière de nickel est allergisante et cancérigène. L’exposition chronique au nickel est un facteur de risque du cancer du poumon et du nez (travailleurs de raffineries).

Effets environnementaux

Selon les évaluations, le rejet annuel de nickel dans l’atmosphère serait de 24 000 à 87 000 tonnes par an. Il existe également une émission naturelle, par les volcans notamment, estimée à 26 000 tonnes par an. Le taux de nickel dans la mer varie selon les lieux de 0,12 à 0,70µg/L.

L’écotoxicité du nickel est peu connue ; cet élément est concentré chez les mollusques aquatiques.

Le plomb

Où le trouve-t-on

Le plomb est présent dans la croûte terrestre et dans tous les compartiments de la biosphère, et c’est l’un des métaux les plus anciennement connus ; on en a en effet retrouvé dans des pigments recouvrant les tombes préhistoriques (40 000 ans avant J.-C.).

Employé dans l’essence pour ses propriétés antidétonantes jusqu’aux années 90, il est maintenant interdit dans les carburants depuis 2000. Sa présence dans l’environnement a donc fortement diminué depuis une dizaine d’années. En 1990, les émissions de plomb émanant du transport routier étaient largement prédominantes : 90 % des émissions totales. Elles sont devenues quasi nulles actuellement. Aujourd’hui, le plomb est principalement émis par le secteur industriel : métallurgie, production de matériaux et utilisation de minéraux non métalliques.

Le plomb peut également être émis par certaines peintures et polluer ainsi l’habitat. Jusqu’à la moitié du XXe siècle, la céruse (carbonate basique de plomb) contenue dans les peintures et les enduits, a été largement utilisée dans les logements en raison de sa bonne tenue, de sa longévité et de la blancheur qu’elle conférait à ces matériaux. Il peut subsister aujourd’hui encore des peintures au plomb, notamment dans les logements construits avant 1948, date de son interdiction. Les vieilles canalisations sont également sources de contamination au plomb.

Risques sanitaires

L’absorption de plomb présente de nombreux sanitaires. Cette absorption peut se faire par inhalation, ingestion ou passage percutané. Les enfants et femmes enceintes ainsi que les personnes âgées y sont les plus vulnérables.

En effet, le fœtus n’est pas protégé par le placenta et est extrêmement sensible au plomb, qui provoque des effets mentaux pour de faibles doses d’exposition. Les enfants sont les plus touchés car leur organisme absorbe plus de plomb que celui des adultes (notamment par voie digestive). L’intoxication au plomb est souvent asymptomatique mais conduit à des baisses de quotient intellectuel, de l’anémie, des troubles du comportement, des problèmes rénaux et des pertes auditives. Les risques d’intoxication au plomb sont accrus pour les enfants qui jouent au sol, sont plus en contact avec des poussières ou jouent avec des écailles de peinture ou des objets à base de plomb et portent naturellement souvent les doigts ou les objets à la bouche.

Les principales voies d’absorption du plomb sont les ingestions accidentelles, mais il peut également s’agir de l’air ambiant ou des canalisations d’eau. Certains cosmétiques peuvent également être responsables d’intoxications au plomb, notamment certains khôls traditionnels utilisés en Afrique et Asie.

Encadré : le saturnisme infantile, un problème de santé publique

Le saturnisme correspond à une intoxication au plomb. Chez l’homme, le seuil de danger en France est de 50µg/L de sang (il était de 400µg/L en 1976). Il existe néanmoins un consensus scientifique établissant que les effets sur le cerveau et la cognition apparaissent avant ce taux.

Le saturnisme aigu concerne le plus souvent les enfants de moins de 12 ans, généralement à cause de l’ingestion de plomb sous forme d’écailles de peinture au plomb. Plus rarement, on peut constater des intoxications dues à l’eau contaminée par d’anciennes tuyauteries.

En France, le saturnisme figure sur la liste des maladies à déclaration obligatoire.

Les principaux symptômes du saturnisme sont des douleurs abdominales, une asthénie, des céphalées, un retard de croissance et un retard mental. Les enjeux de santé publique sont important étant donnés les symptômes apparaissant à faible dose.

A fortes doses, le plomb induit également des tumeurs rénales chez le rat. Des études ont montré des excès discrets mais significatifs des cancers gastriques, broncho-pulmonaires et des voies urinaires chez les travailleurs exposés au plomb ; toutefois, les facteurs de confusion éventuels (tabagisme, co-expositions…) n’étaient généralement pas pris en compte dans les études analysées. En raison des données expérimentales, le CIRC a classé le plomb et ses dérivés inorganiques parmi le groupe 2B (peut-être cancérigène pour l’homme).

Enfin, il semble qu’une exposition au plomb lors de la grossesse puisse entraîner des changements épigénétiques transmissibles non seulement aux enfants mais également à la génération suivante [10].

Effets sur l’environnement

Le plomb fait partie des contaminants les plus toxiques de l’environnement. Il peut en outre agir en synergie avec d’autres métaux et polluants, comme le cuivre, le cadmium ou le sélénium.

Il n’est pas biodégradable et sa demi-vie géochimique est d’environ 7 siècles. Les champignons sont de bons stockeurs de plomb et jouent un rôle important dans le cycle toxique. La biodisponibilité du plomb pour les végétaux est très importante, particulièrement en cas d’acidité.

Le plomb est en outre très toxique pour de nombreux invertébrés, particulièrement ceux vivant en eau douce, et pour les amphibiens. Enfin, l’ingestion de grenaille de plomb est particulièrement toxique pour les oiseaux et représente une cause fréquente de saturnisme aviaire.

Le sélénium

Où le trouve-t-on

Le sélénium, s’il est compris dans la liste des métaux lourds, n’est pas un métal ; il appartient au groupe des chalcogènes. Le sélénium est un élément rare, mais présent dans plusieurs minéraux sulfures. On le retrouve concentré dans certaines plantes, céréales ou levures.

La production de sélénium provient essentiellement du retraitement des boues résiduelles du raffinage de plusieurs métaux (plomb, nickel, cobalt, cuivre). Il est utilisé dans plusieurs domaines :

  • Fabrication de photocopieurs et imprimantes
  • Métallurgie pour améliorer les qualités de l’acier inoxydable et du cuivre
  • Industrie du verre pour masquer la couleur verte
  • Agriculture pour complémenter des sols agricoles pauvres et/ou dans le régime alimentaire des animaux
  • Fabrication de pigments : en association avec le cadmium pour donner le rouge de cadmium
  • Médecine : utilisé en dermatologie pour son action fongicide

Risques sanitaires

Le sélénium est un oligoélément essentiel constituant des sélénoprotéines, des protéines antioxydantes. L’alimentation occidentale comble largement les besoins quotidiens en sélénium. Sa concentration dans le corps dépend des taux d’acide folique, de vitamine B12 et d’homocystéine. La consommation quotidienne de 200µg de sélénium pourrait diminuer le risque de développement de plusieurs cancers, notamment de la peau, de la prostate et du colon [11,12]. Il existerait également une diminution de la fréquence des maladies cardiovasculaires et un soutien du système immunitaire.

Mais le sélénium est toxique à trop fortes doses. Il peut ainsi entraîner des nausées, des diarrhées, une fragilisation des ongles, une perte de cheveux et une asthénie. Des études sur animaux indiquent qu’une supplémentation avec de fortes doses de sélénium sur une longue période peut majorer le risque de diabète de type 2 [13].

Effets environnementaux

Le sélénium est présent dans l’environnement sous plusieurs formes chimiques. La forme sélénite est la plus toxique et la plus fréquente. Certaines matières résiduelles d’origine industrielle ou agricole (engrais) en contiennent des doses suffisantes pour polluer l’environnement et entraîner une bioaccumulation dans la chaîne alimentaire. L’élimination par l’organisme est longue.

Le tellure

 

Où le trouve-t-on

Le tellure est un élément assez proche du sélénium, rare dans l’environnement mais qui possède une grande diversité minéralogique. Il est notamment utilisé dans :

  • Certains dispositifs d’optique infrarouge
  • La formulation du caoutchouc
  • La coloration de céramique
  • La chimie organique synthétique
  • Les catalyseurs
  • Les biocides

Risques sanitaires

L’inhalation de tellure provoque une somnolence, des céphalées, des nausées, une sècheresse buccale. Le contact avec l’œil est irritant et se traduit par un rougissement et des douleurs. L’ingestion induit des douleurs abdominales, une constipation et des vomissements.

La plupart des composés créés avec du thallium sont toxiques et peuvent entraîner une atteinte hépatique et des dommages au système nerveux central.

Effets environnementaux

Le tellure a été très peu étudié dans l’environnement, mais semble avoir un comportement similaire à celui du sélénium, même si on en retrouve des concentrations inférieures. Avec le vieillissement des sols, le tellure est oxydé en tellurite peu mobile. Il est très peu incorporé dans les végétaux et semble globalement non nocif pour l’environnement.

Le thallium

Où le trouve-t-on

Le thallium est un métal gris très malléable qui se ternit à l’air. On l’utilise principalement dans :

  • La fabrication de thermomètres pour régions très froides (reste liquide jusqu’à -60°C)
  • La fabrication de détecteurs infrarouges
  • L’éclairage (lumière verte)
  • Le domaine médical : le thallium 201 est un isotope radioactif utilisé en scintigraphie cardiaque
  • Dans les caméras de télévision
  • Dans certains insecticides et rodenticides

Risques sanitaires

Le thallium fait partie des métaux lourds et est hautement toxique. Il est rapidement bioassimilable et principalement neurotoxique. Le corps humain absorbe très facilement le thallium, particulièrement à travers la peau, l’appareil respiratoire et l’ingestion. Une intoxication au thallium est souvent due à l’utilisation de rodenticides. Les symptômes principaux sont des douleurs abdominales et des troubles du système nerveux, parfois irréversibles et conduisant au décès. Des séquelles persistantes existent (tremblements, paralysies, troubles du comportement). Si le fœtus est exposé, il peut développer des maladies congénitales.

Effets environnementaux

Le thallium peut s’accumuler dans plusieurs végétaux dont les arbres, notamment les conifères. Il est partiellement soluble dans l’eau et peut se diffuser dans les eaux souterraines et par absorption des boues.

Il est très toxique pour les rongeurs et pour la plupart des mammifères.

L’étain

Où le trouve-t-on

L’étain se trouve sous forme pure ou en alliage dans de nombreux objets, notamment : 

  • La conservation des aliments (feuilles)
  • Les emballages en tube souple (dentifrice, peinture…), bien qu’il soit souvent remplacé par de l’aluminium
  • La vaisselle et les objets décoratifs
  • Des jouets comme les « soldats de plomb »
  • La robinetterie
  • Les soudures
  • Les pièces de monnaie
  • Les instruments de musique : tuyaux d’orgue, cloches, cymbales
  • Les revêtements métalliques

Risques sanitaires

L’étain en lui-même est assez peu toxique, les formes les plus dangereuses pour la santé sont les formes liées étain-composé organique. Les effets sanitaires dépendent du type de substance, le triéthylétain étant la substance la plus toxique. Les composés peuvent être absorbés via l’alimentation (le plus fréquent pour la population générale), l’inhalation ou le contact cutané.

Le triéthylétain entraîne des irritations des yeux et de la peau, des maux de tête, des douleurs abdominales et nausées ; à long terme, il existe des dommages hépatiques, des dysfonctionnements immunitaires, des anémies et des troubles du comportement. De plus, l’étain organique peut passer la barrière placentaire.

L’étain inorganique est principalement stocké dans les os, mais peut aussi se retrouver dans le foie, le système lymphatique et les reins.

Aucun composé d’étain n’a été classé cancérigène par le CIRC.

Effets environnementaux

Les composés organiques de l’étain peuvent rester dans l’environnement pendant de longues périodes ; ils sont très résistants et peu biodégradables. Ils peuvent se diffuser dans les milieux aquatiques et sont particulièrement toxiques pour les algues et le phytoplancton. Ils perturbent la croissance, la reproduction et les synthèses enzymatiques des organismes aquatiques, le plus souvent ceux qui vivent dans les couches supérieures de l’eau où les composés organiques de l’étain s’accumulent.

L’impact des métaux lourds dans l’environnement

Les métaux lourds sont d’importants contaminants des écosystèmes et du réseau trophique. A la différence de plusieurs autres polluants, ils ne sont pas biodégradables. On les retrouve en particulier très concentrés par les animaux en tête de la chaîne alimentaire : oiseaux marins prédateurs, cétacés, et également dans la chaîne alimentaire humaine.

Les métaux lourds peuvent être bioaccumulés dans les plantes et induire des perturbations au niveau de leur métabolisme [14]. L’effet toxique varie selon le type de métal, la concentration dans la plante, le temps d’exposition, l’espèce végétale et la présence éventuelle d’autres éléments.

Les métaux lourds peuvent induire des effets négatifs sur la santé végétale en interférant avec plusieurs mécanismes : l’absorption des nutriments du sol, la photosynthèse, la germination, la division cellulaire et la croissance. Les métaux présents sous forme de cations peuvent entrer en compétition avec d’autres cations du sol qui servent de nutriments essentiels pour la plante (calcium, potassium, magnésium…). L’absorption des métaux lourds entraîne ainsi l’inhibition ou la stimulation de l’absorption des cations du sol, modifiant le métabolisme de la plante.

Ces métaux provoquent également la diminution de la concentration en chlorophylle, ainsi qu’une baisse de la photosynthèse. Il existe par ailleurs une diminution du taux de germination des semences [15]. Enfin, ils peuvent entraîner des perturbations dans la division cellulaire des végétaux en endommageant le nucléole et en inhibant les activités enzymatiques.

Les signes d’intoxication végétale aux métaux lourds ne sont pas toujours visibles, mais on peut parfois observer une réduction de la croissance et des taches à la surface des feuilles, voire des nécroses. Certaines plantes ont développé des mécanismes de résistance, soit en retardant l’absorption des métaux soit en les accumulant dans des parties spécifiques de leur organisme. Une autre stratégie consiste à précipiter les métaux lourds ou en formant un complexe permettant de détoxifier la plante.

Stratégies de dépollution

Il existe plusieurs méthodes pour essayer de dépolluer l’environnement.

  • Excavation et stockage des sols : on récupère le sol contaminé pour limiter la contamination des milieux environnants
  • Traitement thermique : les sols sont chauffés entre 400 et 600°C pour volatiliser une partie des métaux
  • Traitement chimique : le sol est inondé par de l’eau ou des agents chimiques puis l’eau est récupérée.
  • Traitement biologique : la remédiation par les plantes permet de chélater les métaux. Les algues sont notamment beaucoup utilisées grâce à leur tolérance connue aux polluants, leur croissance rapide et leur rapport surface/volume permettant une plus grande surface absorbante. Les algues constituent par ailleurs d’efficaces bioindicateurs.

Encadré : Etude EAT : les métaux lourds dans les aliments

En juin 2011, l’Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire) a publié les résultats de l’étude EAT (Etude de l’Alimentation Totale) sur ce que contient notre alimentation. L’objectif était de mesurer le risque à long terme des expositions aux substances chimiques que contiennent les aliments ainsi que leur intérêt nutritionnel. Ainsi, pendant 4 ans, l’agence a recherché 445 substances chimiques dans 20 000 aliments. D’après les résultats de cette étude à grande échelle, 85% des substances détectées dans les aliments ne dépassent pas le seuil des valeurs toxicologiques de référence. Il s’agissait des produits contaminants inorganiques, c’est-à-dire qui ne sont pas nécessaires au bon fonctionnement de l’organisme, à l’image du baryum, du cobalt, du nickel ou encore du PFOA (qu’on retrouve dans les poêles antiadhésives), et de la majeure partie des 254 résidus de pesticides passés au crible. Cependant, ces résultats révèlent les dangers encourus par ceux qui ne varient pas suffisamment leur alimentation. Dans les 15% restants, dont les taux dépassent les seuils de référence, onze produits chimiques ont été retrouvés. Le pain contient par exemple du cadmium, du plomb, et des mycotoxines, les pâtes de l’aluminium, le café du cuivre, de l’arsenic et le lait du plomb et de l’arsenic. Même si ces aliments ne sont pas nécessairement très contaminés, ils sont en revanche très consommés par toute la population. L’étude a fait ressortir certains risques à long terme pour les adolescents quand leur alimentation est focalisée de façon trop excessive sur des produits à base de céréales (dont les pâtes), de frites et de chips.

Conclusion

Il est globalement assez difficile de se protéger des expositions aux métaux lourds puisque ceux-ci se retrouvent de façon ubiquitaire dans l’environnement. En-dehors des expositions professionnelles, la plupart des personnes sont exposées via l’alimentation. Certaines règles simples permettent cependant de limiter cette exposition :

  • Eviter de consommer trop de gros poissons prédateurs, ils concentrent de très fortes quantités de mercure
  • Eviter les eaux embouteillées dont l’emballage contient du PET, elles contiennent souvent de fortes quantités d’antimoine
  • Eviter la consommation d’eau courante dans certains pays (Bangladesh, Taiwan, Chili, Argentine…) où elle est très souvent polluée à l’arsenic
  • Eviter les bijoux et ustensiles de cuisine contenant du nickel en cas de réaction
composé sources d’exposition pour la population générale risques sanitaires
antimoine – retardateurs de flamme
– plastique PET, matériaux pigmentés
– irritant pour la peau, les muqueuses, et l’appareil digestif si ingestion
– très toxique sous forme de gaz
arsenic eau et alimentation – cancérigène
– perturbateur endocrinien
cadmium – alimentation
– alliages, revêtements
– pigments
– très toxique
– troubles osseux
– cancérigène
chrome – indistrie
– produits de tannerie
– cancers
– troubles gastro-intestinaux
– troubles hématologiques
cuivre – produits médicaux
– tubes et tuyaux
– ustensiles de cuisine
– hépatotoxique et néphrotoxique
– irritant
– reprotoxique
plomb – habitations : tuyaux, peintures anciennes
– batteries
– pigments et composés chimiques
– saturnisme : baisse du QI, anémie, troubles du comportement, problèmes rénaux, pertes auditives
mercure – alimentation (poissons)
– dispositifs médicaux
– piles
– lampes
– toxique pour les voies respiratoires, les reins et le cerveau
– toxique pour le foetus
nickel – revêtements
– bijouterie
– très allergisant
– certains composés cancérigènes
sélénium – agriculture
– pigments
– nausées, diarrhées
– fragilisation des ongles, perte de cheveux
asthénie
tellure – optique infrarouge
– caoutchouc, céramiques
– irritant
– troubles digestifs
– somnolence, céphalées
– atteintes du foie et du système nerveux central
thallium – éclairage
– médecine
– insecticides
neurotoxique
étain – objets quotidiens peu toxique

Bibliographie

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[2]        Choe S-Y, Kim S-J, Kim H-G, Lee JH, Choi Y, Lee H, Kim Y. Evaluation of estrogenicity of major heavy metals. Sci Total Environ 2003; 312:15–21.

[3]        Hammel W, Debus R, Steubing L. Mobility of antimony in soil and its availability to plants. Chemosphere 2000; 41:1791–1798.

[4]        Perez DS, Armstrong-Lea L, Fox MH, Yang RSH, Campain JA. Arsenic and benzo[a]pyrene differentially alter the capacity for differentiation and growth properties of primary human epidermal keratinocytes. Toxicol Sci Off J Soc Toxicol 2003; 76:280–290.

[5]        Davey JC, Bodwell JE, Gosse JA, Hamilton JW. Arsenic as an endocrine disruptor: effects of arsenic on estrogen receptor-mediated gene expression in vivo and in cell culture. Toxicol Sci Off J Soc Toxicol 2007; 98:75–86.

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[14]      Cheng S. Effects of Heavy Metals on Plants and Resistance Mechanisms 2003.

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