Toxicité du Mercure

Le mercure est un métal connu depuis l’Antiquité ; son symbole Hg provient du latin, lui- même emprunté au grec, hydrargyrum qui signifie « argent liquide ». C’est un métal argenté brillant dont la particularité est de se présenter sous forme liquide dans les conditions normales de température et de pression.

Sommaire

Composés du Hg

Hg inorganique : Hg^o, sels mercureux et mercuriques.

Hg organique (organo-mercuriel) : méthylHg, éthylHg, phénylHg.

Propriétés physicochimiques

Le mercure existe sous trois degrés d’oxydation : (1) Hg° élémentaire (2) Hg⁺ monovalent [non volatils, insolubles dans l’eau, insolubles dans les lipides] (3) Hg²⁺ divalent [très peu volatils, solubles dans l’eau, insolubles dans les lipides.

Les plus toxiques :

Hg°: c’est le seul métal liquide à température ambiante. C’est le plus volatil et le plus fusible des métaux (s’évapore à 0 °C). Il se combine très facilement avec d’autres molécules : Métaux (amalgames), des molécules inorganiques (sels), et Attaqué par les acides oxydants (H₂SO₄, HNO₃) et résistant aux alcalis (KOH, NaOH).
Très faiblement soluble dans l’eau, peu liposoluble.

Utilisation

Fabrication de lampes UV, de batteries, Amalgames dentaires. la récupération de l’or et de l’argent à partir des alliages. Comme catalyseur, antiparasitaire, désinfectant.

Sources d’exposition

Sources industrielles

— Exploitation des gisements de Hg, dont le principal minerai est le sulfure ou cinabre, le minerai est grillé dans des fours et la vapeur de mercure distillé avec les gaz de combustion. Cette vapeur est ensuite condensée en métal.

HgS + O₂ → Hg + SO₂

— Agriculture : on utilise les propriétés fongicides des composés organomercuriels dans le traitement des semences. L’usage de ces produits a diminué depuis les intoxications collectives en minuscule en 1956, 1960 et 1972 par du pain fait à partir de graines de semence traitées.

— Industrie de la peinture : peinture à base de fongicides organo-mercuriels.

— Industrie de la pâte à papier : fongicides utilisés contre les moisissures des pulpes de cellulose et de pâte à papier.

— Industrie pharmaceutique : quelques antiseptiques mercurochrome exposant ®, Merphère ®, dépigmentation à base de biodure de Hg pour blanchir la peau, amalgames Hg – Ag ouHg – Sn en dentisterie.

— Industrie chimique : fabrication de tubes fluorescents, thermomètres, procédés d’électrolyse pour la fabrication de chlore, soude et eau de javel grâce à une cathode mobile en mercure, et procédés de catalyse dans l’industrie des matières plastiques (contamination de la baie de Minnamata).

Sources environnementales

— Les sources industrielles amènent le mercure dans l’environnement sous forme Hg° et Hg²⁺ et Hg organique.

— Il se produit dans certains systèmes aquatiques des conversions de ce mercure Hg en méthylmercure. D’une manière générale le méthylmercure s’est avéré le plus toxique des dérivés mercuriels.

Sa méthylation est liée à la méthylation naturelle de sels Hg²⁺ par certains microorganismes, riches en methylcobalamine présents dans les milieux aquatiques. Ce méthylmercure formé est alors incorporé aux chaînes alimentaires où il est concentré de 100 à 3000 par le phytoplancton, et de 10 à 100 par le poisson : c’est la bioaccumulation (cycle local du mercure Wood (voir schéma)).

— Les ions CH₃Hg²⁺ formés, peuvent selon les conditions du milieu se transformer en diméthylmercure volatil. Ce composé est instable et se décompose dans l’atmosphère en méthane, éthane et mercure métallique.

La F.D.A. a ainsi fixé un niveau de sécurité de Hg dans le poisson à 0,5 ppm.

Dérivés toxiques du mercure

Mercure métal

— Le mercure métallique (PA = 200,59, densité= 13.6) est liquide à température ordinaire il bout à 357°c. Il est volatil et sa tension de vapeur est assez élevée pour engendrer des concentrations atmosphériques toxiques pour les ouvriers dans les locaux de travail. Le mercure est le seul métal connu qui soit liquide à 0°C.

Composés minéraux

– Les oxydes : HgO, oxyde jaune et oxyde rouge qui présentent peu d’intérêt sur le plan toxicologique;

– Sels monovalents : chlorure mercureux (calomel) et l’iodure de mercure sont peu solubles.

– Sels divalents : chlorure mercurique ou sublimé corrosif (HgCl₂) qui présente une action caustique élevée. Il est utilisé comme catalyseur pour la fabrication de certaines matières plastiques.

– Le nitrate de mercure Hg(NO₃)₂, le fulminate de mercure Hg (CNO)₂ qui sert comme amorce dans les munitions.

Composés organiques

Les composés organomercuriels sont de type :

Toxicocinétique

A. Absorption

— Le mercure élémentaire Hg° sous forme de vapeurs est essentiellement absorbé par voie pulmonaire (61-86%) ; l’absorption digestive et cutanée reste faible.

— Le mercure inorganique divalent Hg²⁺ est très faiblement absorbé par voie pulmonaire ; son absorption digestive reste aussi négligeable (<7%) ; le Hg²⁺n’étant pas lipophile. On note le pouvoir de la microflore intestinale et buccale à provoquer une méthylation du Hg²⁺.

— Le mercure organique (méthylmercure) CH₃Hg est absorbé en majeure partie (>90%) par voie digestive, son absorption pulmonaire est infime.

B. Distribution

— Les dérivés minéraux se fixent dans les reins et en faible proportion dans le foie, poumons, muscles, phanères.

— Les vapeurs de mercure se fixe en faible proportion dans le système nerveux où elle est secondairement oxydée en Hg2+ responsable des troubles nerveux.

— Le CH₃Hg franchit rapidement la BHE du fait de sa forte liposolubilité ; mais aussi la barrière placentaire. L’organe cible de l’exposition au CH₃Hg est le cerveau, tant chez l’adulte que chez le fœtus.

La demi-Vie biologique du méthylmercure est de 75 jours chez l’homme, et de 500 à 1000 jours chez le poisson.

C. Métabolisme

— Les dérivés minéraux sont convertis en sels mercuriques Hg²⁺ par les catalases érythrocytaires, le Hg²⁺ est également oxydé puis réduit dans les tissus mammaires en Hg° sous l’action du glutathion réductase.

— Le CH₃Hg est transformé en mercure inorganique dans les tissus mais le taux de déméthylation est faible.

D. Excrétion

— Le mercure minéral est excrété par les reins, autre voies : peau, salive, sueur ou air expiré.

— Le CH₃Hg est partiellement excrété par la voie biliaire mais en majeure partie réabsorbée dans l’intestin.

Cette réabsorption peut être limitée par l’ingestion de résines thiols qui fixent le mercure et stimulent son excrétion fécale.

Les cheveux constituent une voie d’élimination importante. La concentration en Hg dans les cheveux est 200 à 300 fois la concentration sanguine.

Figure. Cinétique du mercure dans l’organisme.

Mécanisme d’action toxique

La toxicité du Hg sous forme ionisée est due à son affinité pour les groupements thiols des protéines et autres molécules biologiques. Les composés inorganiques sont à prédominance rénale toxique, et les composés du méthylmercure sont neurotoxiques.

Le Hg est responsable d’une inhibition de certaines enzymes telles que PAL des cellules TCP des reins.

Inhibition de l’activité de l’acide delta-aminolevulinique déshydratase (ALAD).

Diminution de la production énergétique par action sur la mitochondrie et libération des ERO +++.

Perturbation du système de transport des tubules rénaux : pompe NA+/K+ ATPase, canaux calcique.

Métabolisme des lipoprotéines membranaires : Altération de l’électronégativité de la membrane, ainsi que les phénomènes de tension superficielle.

Métabolisme protéique :

Inhibition de la synthèse des protéines et surproduction de la métallothionéine et des protéines de choc thermiques ce qui est responsable de l’altération de la structure cellulaire.

L’activation polyclonale lym B et T, il stimule la production d’anticorps anti-ADN ce qui est responsable des atteintes rénales glomérulaires d’où les conséquences lésionnelles néphrotoxiques.

Mercure organique : neurotoxiques+++

Génération des ERO.

Dépression de la synthèse des protéines.

Fragilise membrane cellulaire.

Inhibe la polymérisation des microtubules effets « Colchicine Like » avec altération de la formation du fuseau.

Aberration chromosomiques au sein des cellules filles par association réversible du mercure organique avec les bases à effet tératogène.

Symptomatologie

Toxicité aiguë

A) Mercure minéral

L’inhalation de vapeurs par rupture accidentelle d’un appareil contenant du Hg peut être responsable de:

Signes d’irritation pulmonaire avec toux, oppression thoracique à la radio, signes de pneumopathie interstitielle ;
Troubles digestifs : douleurs abdominales, stomatite mercurielle au 3ème jour. Le mercure métallique est très peu toxique par ingestion car son absorption est très faible par cette voie.

Trouble de la conscience discrète ;
Signes d’atteinte rénale modérés.

b) Sels mercuriques

L’ingestion de sels mercuriques peut être responsable de:

Action corrosive et caustique : douleurs et vomissements;
Atteinte rénale aiguë : oligurie et anurie;
Symptômes locaux : dermite d’irritation ou allergiques (dentistes).

c) Mercure organique

L’intoxication survient après ingestion d’aliments contaminés (poisson au Japon, pain en Irak) Trois symptômes caractérisent le tableau clinique :

Une neuropathie : perturbations sensorielles avec rétrécissement du champ visuel (vision en tunnel) et psychiques. Les dérivés organiques peuvent être groupés en deux catégories suivant leur stabilité dans les milieux biologiques. Les dérivés alkylés qui pénètrent dans le système nerveux sont les plus stables, les alkoxyalkylés et phényles sont moins stables et ont une toxicité voisine de celle du Hg inorganique.

Une hypersialorrhée : sécrétion exagérée de salive ;
Une ataxie locomotrice : troubles de la coordination des mouvements volontaires.

Voie pulmonaire : (professionnelle) : seuil d’apparition des intoxications aigues est de 1 mg / m³. La pénétration du mercure par cette voie entraine une irritation des voies respiratoires, voire OAP (à partir des doses > 3mg/m³). Alvéolites hémorragiques, douleurs thoraciques, toux, trachéobronchite, dyspnée sont aussi observés.

Atteinte neurologique: céphalées, convulsions.

Atteinte tubulaire rénale et stomatite modérée.

Sans traitement le sujet meurt par une détresse respiratoire.

Voie digestive : (Accidentelle, suicidaire ou par la pollution). Par ingestion des sels mercuriques ; caustique et nephrotoxique. Elle cause des stomatites; gingivite, hypersialorhée, gastro-entérite. Vomissement sanglant.

Insuffisance rénale aiguë anurique (nécrose des tubes rénaux). 24-48h

À partir de 3^ème j : éruption cutanée.

L’ingestion de l’Hg° ne produit pas d’intoxications systémiques.

Contact cutané:

L’Hg° n’est pas irritant pour la peau et les muqueuses. Les sels de Hg : très irritants et corrosifs ; dermite, érythème, œdème, ulcère profond.

Toxicité chronique

L’HYDRARGYRISME apparaît après une exposition professionnelle aux vapeurs de mercure, administration répétée de médicaments à base de mercure (pommade antiseptique), ingestion d’aliments contaminés par le CH₃Hg ; (Maladie de MINAMATA : L’usine « Chisso » au Japan , utilisait du mercure comme catalyseur et les déchets rejetés dans la baie de Minamata contenaient environ 1% de méthylmercure).

Stomatite : Inflammation et saignement des gencives, hypersalivation, gout métallique liserés noirâtres.
SNC :
- Micromercurialisme : irritabilité nerveuse, perte de mémoire, fatigue musculaire, dépressions.
- Tremblement mercuriel :
- Érotisme mercuriel : changement du comportement et de la personnalité avec tremblement
SNP : Polynévrite sensitivo motrice distale.
Réaction allergiques : Urticaire, eczéma, érythrodermie, desquamation.
Acrodynie : Membres rouges, oedémateux, douloureux
Rein : glomérulonéphrite, syndrome néphrotique
Vision : Mercuria lentis : Diminution de l’acuité visuelle des couleurs
Tératogénicité: retard mental, idiotisme
Reproduction : Oligospermies, avortements spontanés.
Mercure et cancer : classé groupe 3 par le CIRC.

Relation dose-effet

La toxicité du mercure est dose-dépendante, les atteinte classiques (tremblement, protéinurie) surviennent pour des taux urinaires > à 100 µg/g de créatinine.

Les altérations cognitives sont possibles dès 30 µg/g de créatinine.

Traitement de l’intoxication au mercure

Intoxication aiguë

Lavage d’estomac à eau albumineuse bicarbonatée ;
B.A.L (2,3 dimercapto propanol) par voie I.M 3 à 4 mg / Kg toutes les 4 heures (2 premiers jours) et toutes les 12 heures pendant 10 jours ;
Traitement symptomatique.

Intoxication chronique

Il n’existe pas de thérapeutique efficace de l’intoxication chronique.
Le B.A.L actif dans l’intoxication aigues n’est généralement pas actif dans les intoxications chroniques.
Penicillamine : 250 mg per os 4 fois par jour pendant 10 jours. Répéter le traitement après un intervalle de 2 à 3 semaines suivant l’état du patient jusqu’à ce que l’excrétion urinaire du mercure retourne à des valeurs normales.

E.D.T.A. 20 mg /kg/jour en perfusion en IV lente pendant 5 jours répéter après 2 semaines, jusqu’à ce que l’excrétion urinaire du mercure soit normale.

B.A.L : 3 à 4 mg/kg/jour, I.M pendant 10 jours. A répéter après une période de repos selon l’évolution du mercure urinaire.
Mis à part les chélateurs qui doivent être utilisés précocement.

Résines polythiols : destinées à piéger le complexe méthyle ou utilisé mercure, cysteine par la bile avant sa réabsorption intestinale. Les résultats sont cependant très variables.

L’épuration extrarénale destinée au traitement de l’anurie aiguë mercurielle.

Prévention

Méthodes techniques

L’A.C.G.H a proposé une T.L.V pour toutes les formes de mercure (à l’exception des composés alkylés ) de 50 mg/m³ , Hg alkylés →10 µg/m³ (0,01 mg /m³).

Remplacer le Hg par des corps moins dangereux;
Humidification ;
Propreté stricte : Lorsqu’il se répand, il s’infiltre très aisément dans les crevasses, interstices du plancher.

Ventilation ;
Organisation du travail ;
Education du personnel sur le risque du mercure ;
Hygiène personnelle.

Méthodes médicales périodiques et pré-emploi

a) Examen de pré emploi :

Ecarter les personnes présentant des troubles cutanés, souffrant de gingivite ou de toute infection buccale, atteinte rénale, désordre nerveux.

Dosage du Hg urinaire (valeur de base comme référence).

b) Examen périodique :

Batterie des tests psychomoteurs pour détecter le TREMOR ;
Dosage de protéinurie ;
Analyses toxicologiques :

Dosage du mercure urinaire : éviter toute contamination externe

– Une moyenne du groupe supérieur à 50 µg/l doit retenir l’attention

– Des taux au dessus de 100 µg /l indiquent une exposition excessive à corriger par des méthodes efficaces de prévention.

-Valeur normale inférieur à 5 µg/g créatinine

-Valeur à ne pas dépasser 50 µg/g créatinine

-Valeur à ne pas dépasser 3 µg/100 ml de sang

— Dérivés organique : l’excrétion du mercure organique urinaire n’est pas un indice très sensible du degrés d’exposition aux dérivés organiques du mercure puisque, à la suite d’une exposition à ces corps, la majorité du mercure se fixe au globules rouges

La concentration du mercure du sang total de sujets exposés aux dérivés éthylés méthylés du mercure ne devrait pas dépasser 10 µg /100 ml

Détection et Dosage

Milieux biologiques :

Eaux: acidification à pH < 2, stabilisation par (HNO₃, K₂Cr₂O₇) [Hg°àHg²⁺ soluble et (-) volatil]
Air: utilisation de filtres appropriés ou de tubes hopcalites.
Sol: L’échantillon est séché (air, étuve à 40°C, lyophilisateur) puis tamisé à 2 mm, subi d’un broyage et minéralisation.

Prélèvements

Piégeage en milieu KMnO₄ et H₂SO₄ : consiste à utiliser en série 2 barboteurs contenant de l’ H₂SO₄ et du KMnO_{4 ;}on dose ensuite par absorption atomique le Hg retenu.
Absorption sur du charbon activé, le Hg est libéré par chauffage ;
Absorption sur Hopcalite qui a l’avantage de pouvoir être dissous en même temps que le Hg en milieu HNO₃ + HCL, ce qui évite les pertes.
Le Hg est ensuite dosé par la méthode à la dithizone ou par S.A.A.

Dosage

Dosage colorimétrique à la dithizone (TRUHAUT et BOUDENE) ; la formation et l’extraction des dithizonates s’effectuent par agitation d’une solution de dithizone dans le chloroforme avec la solution sulfurique d’oxydation de l’échantillon dans des conditions de PH très acide (0,5 à 1 ) on peut doser soit les dithizates formés à 490 nm, soit l’excès de dithizone n’ayant pas réagi avec le Hg à 610 nm. Méthode peu rapide et peu sensible.

Dosage par absorption atomique (S.A.A) : elle regroupe les techniques ayant pour principe l’absorption d’une radiation spécifique de l’élément Hg par vapeur de mercure élémentaire.

Le plus souvent, la raie de résonance à 2537 A° émise par une lampe à vapeur de Hg, ou à cathode creuse au Hg est utilisé. La plus utilisée est l’absorption atomique sans flamme à vapeur froide, c’est la méthode la plus couramment utilisée pour le dosage des traces de Hg.

Principe :

Elle implique une digestion oxydative de l’échantillon par le KMnO₄ en milieu acide (H₂SO₄) pour libérer le Hg de ses combinaisons organiques le Hg est ensuite réduit à l’état fondamental par addition d’un réducteur puissant, le chlorure stanneux, dans la solution étudiée. La vapeur monoatomique est envoyé par un courant gazeux dans la cellule d’un spectrophotomètre d’absorption atomique est mesuré à 253,7 nm. C’est la méthode la plus employée en routine, spécifique et sensibles.

Autres

Fluorescence aux rayons X ;

Activation neutronique : le mercure exposé à un flux de neutrons thermiques est transformé en un mélange d’isotopes dont on mesure la radioactivité.

Dosage des alcoyls mercure (Hg organique). L’identification des alcoyls mercure est basée sur l’analyse chromatographique.

Chromatographie sur couche mince : Solvant de migration : cyclohéxanes-acétone. Révélation : sulfate de cuivre, sulfure de Na-Iodure de K

Limites de détection des méthodes utilisées

Méthodes colorimétriques à la dithizone : Hg total (Dithizone à Dithizonate d’Hg rouge), LD : 5ppm.

Electrode spécifique: détecte l’Hg⁺, Hg²⁺. LD : 0,004 ppb.

S.A.A flamme : LD : 0,5 ppm.

S.A.A à vapeur froide : LD : 0,1 ppm.

Spectroscopie de fluorescence X.

Polarographie.

Législation

Les VME pour le mercure et ses composés sont les suivantes:

– Composés alkylés: 0,01 ug/m³.

– Mercure métallique : 0,05 ug/m³.

– Composés inorganique : 0,1 mg/m³.

Normes:

– Poisson: 0.5 à 0,7 ppm.

– Eaux de consommation: 1ug/l (OMS).