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La toxicité de l’Aluminium

L’Aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un métal pauvre, malléable, de couleur argent, caractérisé par sa résistance à l’oxydation et sa faible densité. C’est le métal le plus abondant de l’écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l’oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de la terre. [1]https://fr.wikipedia.org/wiki/Aluminium, consulté le 22 Novembre 2015

L’Aluminium est très réactif et est toujours combiné à d’autres éléments. Les composés les plus fréquents sont les oxydes (alumine) et hydroxydes provenant essentiellement de la bauxite, les silicates provenant de l’argile et des micas, et des formes hydrosolubles complexées aux sulfates (alun), nitrates, chlorures en présence de matières organiques dissoutes. [2]C. Gourier-Fréry, N. Fréry. Aluminium, Encyclopédie médico-chirurgicale. ...continue

Sommaire

Histoire

En 1807, Humphry Davy au cours de ses études sur l’alun, et après avoir découvert que le sodium et le Résultat de recherche d'images pour "alun"potassium entraient dans la composition de ce minéral , suppose qu’il s’y trouve aussi un autre métal, qu’il baptise « aluminium » (en latin, « alun » se dit alumen).

En 1821, Pierre Berthier découvre le Bauxite un minerai contenant de 50 à 60 % d’oxyde d’aluminium dans une mine près des Baux-de-Provence.

 

En 1825, le chimiste et physicien danois Hans Christian Ørsted réussit à produire une forme impure du métal. Friedrich Wöhler approfondit les travaux d’Ørsted en 1827. Il isole l’aluminium par action du potassium sur le chlorure d’aluminium, obtenant une poussière grise d’aluminium. Il est le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques de cet élément, dont la plus notable est la légèreté.

Propriétés physicochimiques

Isotopes

L’aluminium possède 22 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 21 et 42, et 4 isotopes nucléaire c’est-à-dire des éléments chimiques ayant le même noyau atomique qui peut exister dans des états énergétiques distincts caractérisés chacun par un spin et une énergie d’excitation particuliers. Seul 27Al est stable, la plupart des autres isotopes ont une demi vie inférieure à 1 seconde.

Propriétés physiques

L’aluminium est un métal gris argenté, brillant, qui présente des propriétés physico-chimiques particulièrement intéressantes : basse densité, grande malléabilité, grande ductilité, bonne conductivité

La masse atomique de l’aluminium est de 26,98, son nombre atomique de 13 et sa densité de 2,7. Son point de fusion est de 660 °C et son point d’ébullition de 2467 °C.

L’aluminium, comme tout élément de la famille du bore possède trois électrons de valence. Il s’agit d’un métal amphotère qui réagit avec les acides (chlorhydrique, perchlorique, sulfurique) et les bases fortes.

 

L’Aluminium est le troisième élément le plus abondant après l’oxygène et le silicium. L’Aluminium ne se trouve pas à l’état libre mais à l’état combiné avec d’autres éléments, plus communément avec l’oxygène, le silicium et le fluor.

Son principal minerai est la Bauxite (Diasporogélite ou Wochéinite). La Bauxite est une roche sédimentaire principalement composée d’hydroxydes d’aluminium (Gibbsite : Al (OH)3, Boehmite: Al O (OH), Diaspore AlO2 (H)), associés à des oxydes de fer et des impuretés (Silice, Calcite).

En fonction de leur composition, les bauxites peuvent varier du blanc au gris.

On distingue alors :

  • Bauxites karstiques : reposent sur un mur toujours calcaire ou dolomitique (Dolomite : Carbonate naturel double de calcium et de magnésium)
  • Bauxites latéritiques : reposent sur des roches silico-alumineuses de nature variée.

L’Aluminium dans l’environnement

L’air

L’Aluminium est présent sous forme de nanoparticules de silicates, d’oxydes et d’hydroxydes. Ces particules ne peuvent être oxydées, ce qui exclut toute transformation chimique lors de leur transport atmosphérique.

La majorité de ses particules est associée encore à des microparticules de diamètre > 2µm et ce qui explique le fait qu’elles soient déposées au sol à proximité de la source d’émission.

L’eau

L’Al élémentaire est insoluble dans l’eau et est considéré comme amphotère du  fait du comportement de ses complexes hydroxyliques :

  •  pH < 4 : Complexe hydraté Al(H2O)63+ ;
  • 5 <pH< 6 : Al2(OH)24+ , Al(OH)52- ; l’Aluminium peut être également dans ce cas complexé par les phosphates
  • 5.2 <pH< 8.8 : forme insoluble Al(OH)3 ;
  • pH > 9 : Al(OH)4-  seule espèce présente à pH > 10.
  • A pH basique et dans des conditions de non équilibre, peuvent survenir des phénomènes de polymérisations de l’Al.

Comme les ions fluorures ont une taille similaire aux ions hydroxyles, ils peuvent se substituer facilement dans les hydroxycomplexes d’Aluminium.

Le sol

Dans les sols l’Aluminium entre dans la composition de nombreux minéraux. L’acidification du milieu contribue à ­ la solubilité de l’Aluminium.

Les formes les plus solubles de l’Aluminium dans un sol acide sont les complexes organiques en l’absence de silice.

La présence d’argile peut modifier la mobilité de l’Al par les réactions d’adsorption ou de désorption de cet élément à la surface des microparticules.

Concentrations moyennes

Milieu Concentration
Air 5 à 180 pg/m3
– eau de mer

– eau souterraine

– eau douce de surface

< 0.1 mg/L

<1 µg/L

<100 µg/L

Sols 0.7 à 100 g/Kg

 

Production d’Aluminium en Algérie

Sources industrielles en Algérie

L’Algérie possède  le plus grand complexe de production d’Aluminium en Afrique du Nord situé à Beni Saf avec une capacité de production de 700K tonnes par an. [4]Site Web Officiel du Ministère de l’Energie et des Mines, ...continue

La production de l’Aluminium se déroule en deux étapes :

Raffinage de la bauxite par le procédé Bayer

La  bauxite est soumise à une ingestion dans de la soude caustique à température et à  pression élevées. L’hydrate résultant est alors cristallisé et calciné dans un haut-fourneau pour produire l’alumine.

Raffinage de la bauxite par le procédé Bayer
Raffinage de la bauxite par le procédé Bayer

Réduction électrolytique par le procédé Héroult Hall

La Réaction se déroule dans des fours en acier appelés cellules de réduction. L’alumine est introduite dans la cuve dont les parois internes recouvertes de carbone forment la cathode et où elle est dissoute dans un bain de cryolithe (fluorure naturel* double d’aluminium et de sodium) à haute température (entre 950°C et 960°C). Un courant continu compris entre 100 et 320 Kilo-ampères circule entre l’anode et la cathode dans un bain composé de cryolithe et d’alumine. Le courant électrique permet à l’alumine de réagir en contact avec l’anode de carbone et d’obtenir de l’aluminium et du dioxyde de carbone qui va se concentrer au sommet de la cellule.

 

L’aluminium sous sa forme fondue tombe au fond de la cuve. Il est ensuite expulsé par siphonnage à dépression et transporté vers un four destiné au moulage des produits finis. La mise en forme se fait à une température proche de 700°C.

Ce processus est plus connu sous le nom de première fusion, toutefois, la réduction ne permet d’obtenir une pureté de 99,5%. C’est pourquoi une étape complémentaire de raffinage est nécessaire. [5] ...continue

Phénomène de Bioaccumulation

Bien que l’Aluminium élémentaire ne se dégrade pas dans l’environnement, son potentiel d’accumulation dans les organismes aquatiques semble être faible.

Chez les végétaux, l’aluminium sous forme Al3+ est  principalement absorbé passivement, fortement retenu au niveau des racines où il se lie au phosphore ou aux composés organiques tels que les polysaccharides.

Utilisations de l’Aluminium

En tonnage et en valeur, l’aluminium est le métal le plus utilisé après le fer, grâce à sa légèreté remarquable et sa bonne conductivité électrique et thermique. L’aluminium pur est mou et fragile, mais avec des petites quantités de cuivre, magnésium, manganèse, silicium et d’autres éléments, il peut former des alliages aux propriétés variées.

 

  • les transports (automobiles, avions, camions, trains, bateaux, vélos etc.) ;
  • l’emballage (boîtes de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, aérosols, etc.) et notamment les emballages alimentaires ;
  • la construction (fenêtres, portes, gouttières, etc.) ;
  • les biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine, miroirs etc.) ;
  • les fils électriques (la conductivité de l’aluminium ne représente que 60 % de celle du cuivre, mais l’aluminium est plus léger et moins cher) ;
  • de l’aluminium très pur (99,980 à 99,999 %) est employé en électronique, en astronomie (miroirs des télescopes comme ceux du VLT de l’ESO au Chili) et pour les CD.
  • de l’alliage de l’aluminium soumis à une torsion sous haute pression (6 GPa – équivalent d’une pression d’une masse de plus de 60 tonnes par centimètre carré) puis à un vieillissement, est doté d’une « nanostructure hiérarchique » et de performances atteignant celles des meilleurs aciers. Il est employé en aéronautique ou astronautique[6](en) P. V. Liddicoat, X.-Z. Liao, Y. Zhao, Y. Zhu, M. Y. Murashkin, E. J. ...continue.
  • En peinture, certains artistes tels que le peintre laqueur Frédéric Halbreich utilisent des panneaux d’aluminium comme support de leurs œuvres.
  • En pyrotechnie, l’aluminium est utilisé pour colorer les feux d’artifices et à faire des fumigènes.

Composés d’Aluminium

Dans tous ses composés, l’aluminium est trivalent. Des composés monovalents existent à température élevée.

Une autre caractéristique de l’aluminium est d’avoir un hydroxyde amphotère, qui donne des sels avec les acides forts et des aluminates avec les bases fortes. Parmi les très nombreux composés de l’aluminium, seuls seront traités ici ceux qui ont une utilisation industrielle.

Le fluorure AlF3 est une matière première importante dans la fabrication électrolytique de l’aluminium. Il est

fabriqué par voie sèche en faisant réagir l’acide fluorhydrique sur l’alumine du procédé Bayer. L’opération a lieu dans un four porté à une température voisine de 1 100 0C. Il existe également des fluorures doubles, dits fluo-aluminates, dont le principal est la cryolithe.

Le chlorure AlCl3 est très soluble dans l’eau, sa solution s’hydrolyse fortement à l’ébullition. Il sublime sans fondre à 180,6 0C. Anhydre, il est très utilisé comme catalyseur, dans tous les phénomènes de catalyse acide. On le prépare en faisant barboter du chlore dans de l’aluminium fondu, ou en faisant passer un courant de chlore sur des agglomérés d’alumine et de charbon chauffés vers 1 000 0C. Une purification a lieu éventuellement par distillation fractionnée.

L’oxyde d’aluminium ou alumine existe à l’état anhydre dans la nature sous la forme de corindon et d’émeri utilisés comme abrasif, ainsi que sous la forme de pierres précieuses (rubis et saphir). L’alumine hydratée se trouve dans les bauxites. [7]Robert GADEAU, Robert GUILLOT, « ALUMINIUM  », Encyclopædia Universalis ...continue

Autres

Composés de l’Aluminium Utilisations
Le bromure d’aluminium -Catalyseur en synthèse organique.
Le chlohydrate d’aluminium -Ingrédient actif des antitranspirants et des déodorants.
Le chlorure d’aluminium -Catalyseur en synthèse organique,

-Catalyseur de polymérisation et pour la protection des bois.

L’hydroxyde d’aluminium -Utilisé dans les plastiques, le verre, les céramiques, le caoutchouc.

-Utilisé dans les cosmétiques, les antitranspirants et les dentifrices.

-En pharmacie, comme antiacide et pour abaisser le niveau de phosphore dans le plasma des patients atteints de dysfonctionnement rénal.

Le lactate d’aluminium -Utilisé dans les poudres d’extincteurs et dans les matériaux

d’impression dentaire.

Le nitrate d’aluminium -Utilisé pour le tannage du cuir, comme mordant pour les textiles. Extraction de l’uranium, comme agent de nitration.
L’oxyde d’aluminium -Utilisé dans la production d’Al, fabrication d’abrasifs, de céramiques, d’isolants électriques, de creusets, de pierres précieuses artificielles.

-Adsorbant en chromatographie, fabrication de membranes filtrantes.

Le phosphure d’aluminium -Constitue une source d’hydrogène phosporé,

-Il est également employé comme rodenticide.

Le sulfate d’aluminium -Utilisé pour le traitement des eaux et des boues d’épuration,

-Comme mordant en teinturerie, pour le tannage du cuir.

-Synthèse de pesticides et de sels d’aluminium, et dans les cosmétiques.

Le sulfate de potassium et d’aluminium et le sulfate de sodium et d’aluminium -Employés en teinturerie, dans les encres, les peintures, le ciment de porcelaine, les explosifs, le tannage du cuir, la clarification du sucre.

-Ils sont également utilisés comme catalyseurs dans la synthèse de l’ammoniac, comme agent durcisseur et comme astringents.

Sources d’exposition

Professionnelle

  • Industrie minière ;
  • Construction d’avions, engins spatiaux, automobiles et des lignes ferroviaires ;
  • Industrie chimique : puissant réducteur ;
  • Industrie textile: agent de mordançage
  • Fabrication d’ustensiles à base d’aluminium ;
  • Fabrication de matériel d’emballage alimentaire ;
  • Épuration des eaux ;
  • Fumigeant (phosphure d‘Aluminium).

Valeurs limites d’exposition (VME)

  • 10 mg/m3 : l’Al sous forme métallique et trioxyde,
  • 5 mg/m3 : l’Al des fumées de soudage et pr l’Al pulvérulent,
  • 2 mg/m3 : les sels solubles d’Al et les composés alkylés.

Non professionnelle

Naturelle : activité volcanique, émission par les sols ou les roches de particules renfermant de l’Aluminium.

Eaux de boisson : la présence d‘Al dans l’eau du robinet est le résultat de l’utilisation de sulfate d’alumine, dans les stations d’épuration, au moment de l’opération dite de “floculation” qui vise à purifier l’eau de certaines impuretés, des particules argileuses notamment, abandonnant une partie de celui-ci ds l’eau.

Boissons acides contenues dans des récipients en Aluminium.

Le théier accumule de grandes quantités d’aluminium qui peuvent être libérées des feuilles de thé dans les infusions.

En industrie agroalimentaire les dérivés de l’Aluminium sont qualifiés d’Additifs alimentaire, et un code attribué à chacun figure dans la composition de chaque produit alimentaire destiné à la consommation publique.

Toxicocinétique

Absorption

L’absorption digestive est faible (Al3+),de l’ordre de 0.1 – 1%. Elle est influencée par certains facteurs:

Forme chimique : les sels hydrosolubles sont les mieux absorbés.

Citrate > Nitrate > Lactate > Chlorure > Hydroxyde > Glycinate > Borate

La presence de citrates dans les aliments ou dans les boissons ­l’absorption augmente l’absorption de l’Al.

PH du milieu : plus grande absorption à PH acide.

Conditions physiopathologiques de l’individu : l’absorption augmente avec l’age, IRC, atteintes d’entéropathies et chez les nourrissons. L’absorption est aussi favorisée en cas de carence en fer, en calcium alimentaire.

Pulmonaire :(professionnel) par inhalation de  fumées, poussières ou flocons d’Al. L’absorption par cette voie est limitée < 10%, et dépend de la durée, niveau d’exposition, volume d’air inhalé et de la taille des particules.

Cutanée : le passage transcutané de l’Al est  faible. Il est utilisé comme antitranspirant.

Parentérale : Par les fluides IV utilisés chez l’insuffisant rénal ou sous dialyse, ainsi que l’utilisation de solutions pour nutrition parentérale contenant de l’Al, les vaccins contenant de l’hydroxyde d’Al. [8]C. BISMUTH, R. GARNIER, Toxicologie Clinique, 5ème édition 2000, p. 555

Distribution

L’aluminium se lie Préférentiellement à la transferrine (80%) ; mais aussi à l’albumine (10%) ; la fraction restante étant fixée sur des protéines de bas poids moléculaires.

L’aluminium passe dans le lait et peut traverser le placenta et se retrouver chez le fœtus.

La charge corporelle chez le sujet sain varie de 30 à 50 mg et se répartit essentiellement dans :

  • le compartiment osseux : 50% ; le poumons : 25% ; et le foie : 20 à 25% ;
  • Le reste se répartit dans le SNC, le système immunitaire et le système hématopoïétique.

Les concentrations dans les tissus (surtout poumons et cerveau) augmentent avec l’âge. Dans ces tissus, l’aluminium est principalement concentré dans les lysosomes.

Excrétion

Chez l’homme, la majorité de L’Aluminium ingéré n’est pas absorbé, il est éliminés dans les fèces.

La voie urinaire est la voie principale d’élimination, elle excrète 83% de l’Al absorbé, chez les individus à fonction rénale normale, la clairance rénale est comprise entre 3-20 µg/L.

La demi vie d’élimination dépend de la durée d’exposition et de la redistribution de l’Al à partir des sites de stockage, elle peut aller jusqu’à quelques années. On distingue :

  • demi-vie d’élimination initiale : 8 heures ;
  • demi-vie de la phase suivante : quelques semaines ;
  • la dernière est généralement supérieure à 1 an. [9]C. BISMUTH, R. GARNIER, Toxicologie Clinique, 5ème édition 2000, p. 556

Mécanisme d’Action de l’Aluminium

L’Aluminium agit sur diverses enzymes, perturbes différentes voies métaboliques et possède un pouvoir nécrosant.

Les sites de stockage d’Aluminium constituent la première cible de l’action toxique de celui-ci  :

Action sur l’os

Interférence avec la minéralisation osseuse

L’Aluminium forme des cristaux aux endroits ou habituellement le calcium se dépose et interfère donc avec son dépôt.

Les complexes de citrate d’Aluminium ont un effet inhibiteur direct sur le processus de croissance des cristaux de phosphate de calcium, et peuvent se comporter comme un inhibiteurs potentiels de la recapture du calcium par la matrice.

Augmentation de la masse ostéoïde

L’effet biphasique de l’Aluminium sur les cellules osseuses par stimulation des ostéoblastes et des ostéoclastes à faibles doses, et suppression à plus fortes doses.

La transferrine peut jouer un rôle dans la pénétration de l’Aluminium dans les cellules osseuses, avec action anti-proliférative vis-à-vis des ostéoblastes et ceci en diminuant la synthèse de l’ADN.

Mécanismes indirects impliquant la Parathormone (PTH)

L’Aluminium diminue la sécrétion de la PTH (hormone peptidique) et l’expression des ARNm de synthèse de cette hormone. La PTH a un effet protecteur sur la pathologie osseuse liée à l’Aluminium en réduisant l’accumulation de ce métal sur le front de minéralisation.

Action sur le SNC

Changements dans la perméabilité de la BHE

L’altération de la barrière hémato-encéphalique permet le passage de l’acide L-glutamique et du citrate au niveau cérébral suite à la perméabilité membranaire. Il en résulte une formation de complexes aluminium | L-glutamate qui accentuent l’altération de  la BHE ainsi que celle de la membrane érythrocytaire.

Changements dans la perméabilité de la BHE
Changements dans la perméabilité de la BHE

L’aluminium forme des complexes stables et rémanents avec, entre autre, l’acide L-glutamique et les citrates, en particulier au niveau du striatum, de l’hippocampe et du cortex.

Cortex cérébral
Cortex cérébral

Effet sur la neurotransmission cholinergique

L’Aluminium modifie les activités de la choline-acétylase et de l’acétylcholinestérase (inhibition non compétitive par changement conformationnel), et perturbe par conséquent, l’absorption de la choline par les neurones.

Modification de la cascade de seconds messagers dans le cerveau

L’Aluminium diminue les concentrations en inositol triphosphate et en AMP cyclique. Ce mécanisme est directement responsable de l’influence sur la signalisation et les processus dépendants du calcium et ceci par inhibition des canaux voltage dépendants pour l’entrée du calcium dans les neurones et l’extrusion de ce dernier du cytosol neuronal par l’ATPase Mg2+ dépendantes.

Contribution au stress oxydatif cérébral

Ceci par augmentation de la production des espèces réactives d’oxygène (ERO), et épuisement de la forme réduite du glutathion (GSH) dans les cellules gliales (gonflement mitochondriale, vieillissement cérébral) ce qui aboutirait à une nécrose astrocytaire progressive (ces zones gouvernant les processus de mémorisation et d’orientation).

Un autre mécanisme qui est l’effet inhibiteur, in vivo et in vitro, sur les activités de la superoxyde dismutase (SOD) et catalase des hémisphères cérébraux

Modulation de l’expression des ARN messagers (ARNm) et de la synthèse protéique

Par accumulation au niveau du noyau des neurones, puis liaison à la chromatine et altération de l’expression des ARNm codant pour certaines cytokines pro inflammatoires, impliquées dans les mécanismes neurotoxiques et la dégénération neurofibrillaire.

Action hématologique

L’aluminium entraîne une altération de l’érythropoïèse soit par action directe sur les érythrocytes circulants, soit par  interférence avec le métabolisme cellulaire ferrique dans les progéniteurs érythroïdes :

  • Diminution du développement des progéniteurs de la ligné érythrocytaire : CFU-E ;
  • Baisse significative de l’HK, de la concentration sanguine en Hb, et de la concentration en haptoglobine ainsi que de l’incorporation de fer dans les érythrocytes nouvellement formées ;
  • Modification de la formes des érythrocytes (en présence de crêtes) ce qui conduit vers une hémolyse intravasculaire modérée. La demi vie des hématies est donc diminuée;
  • Une anémie hypochrome ferriprive et microcytaire est également observée.

Action immunologique

L’Aluminium est un immunostimulant, de nombreuses réactions immuno-allergiques sont observées surtout en cas de vaccination, elles sont caractérisées par :

  • ­Une augmentation de la production monocytaire d’IL-1.
  • Une activation du système du complément.
  • ­Une augmentation des réponses IgG1 et IgE spécifiques et non spécifiques.

Conséquence : myofasciite à macrophages (émergence après vaccination contre l’hépatite B).

La myofasciite est une maladie rare identifiée en 1993 par Michelle Coquet, neuropathologiste à Bordeaux [10]T. Papo « Myofasciite à macrophages : maladie systémique ou tatouage ...continue, caractérisée par de microscopiques lésions présentes dans des biopsies de muscle qui montrent une infiltration des macrophages dans le tissu musculaire.

Perturbation du métabolisme intermédiaire

  • Inhibition de l’héxokinase suite à la combinaison combinaison du métal avec l’ATP ;
  • Inhibition de la calmoduline ;
  • Inhibition de l’absorption de la vitamine D dépendant du calcium, en réduisant la sensibilité au 1,25 dihydroxycholécaciférol ainsi que l’expression de la protéine transporteuse du calcium, la calbindin-D28k.

Autres actions

  • Epaississement des parois alvéolaires.
  • Stimulation de l’enzyme deshydrogénase succinique.
  • Pouvoir clastogène : cancers de la vessie et des poumons.
  • Effet tératogène.

Symptomatologie de l’intoxication à l’Aluminium

Intoxication aiguë

Par Inhalation : La poudre d’Aluminium cause une inflammation ou une corrosion de la peau et des muqueuses responsable de dyspnée, toux, pneumothorax, et des sécrétions bronchiques.

Ingestion (rare) : généralement accidentelles ou volontaires de phosphure d’Aluminium.

L’Aluminium et ses composés entraînent des œdèmes pulmonaires, tachycardie, hypotension, dysfonction hépatique, protéinurie et anurie.

De fortes doses entraînent une irritation du tractus gastro-intestinal.

Contact cutané : les personnes particulièrement sensibles à certains antitranspirants contenant de l’Aluminium développent des éruptions cutanées.

Intoxication chronique

Les premiers signes de toxicité liés à une exposition chronique à l’aluminium ont été révélés en milieu professionnel et chez les patients hémodialysés. Par la suite, des études menées en population générale principalement axées sur le risque neurologique ont été mises en œuvre.

Au niveau osseux

Le dépôt excessif d’Al au sein du squelette peut conduire à l’instauration d’un syndrome, communément appelé « aluminium inducted bone disease » ou AIBD, qui presente chez l’homme deux types d’expression histologiques :

  • L’ostéomalacie (OM):  caractérisée par un défaut primaire de minéralisation osseuse.
  • « l’adynamic bone disease » ou ABD : caractérisée par un défaut primaire de formation osseuse, accompagnée secondairement par une réduction de la minéralisation.

Effets neurologiques

Encéphalopathie

Encéphalopathie « professionnelle » : L’exposition prolongée aux fumées et vapeurs d’Aluminium peut provoquer un psychosyndrome organique avec altération des fonctions cognitives (atteinte du raisonnement abstrait, perte de la mémoire), asthénie et troubles dépressifs, incoordination motrice lors des mouvements fins, voire léger tremblement intentionnel ou troubles de l’équilibre.

Ces anomalies ont été constatées après des expositions de plus de 10 ans en fonderie, avec une nette relation dose/effet chez les soudeurs.

Encéphalopathie des dialysés : Ce n’est q’au début des années 70 qu’ont été décrits les premiers cas d’encéphalopathie à l’aluminium, initialement dénommée « démence des dialysés », dialysis dementia, chez les insuffisants rénaux dialysés.

Le tableau clinique de l’intoxication associe diversement :

  • des troubles de la parole (dysarthrie, mutisme),
  • des troubles de l’équilibre et de la coordination,
  • des anomalies neuropsychiatriques,
  • une myoclonie multifocale et des convulsions.
Maladies neurodégénératives

La maladie de Lou Gehrig (Sclérose latérale amyotrophique «SLA») et maladie de Parkinson sont caractérisées par la perte de la fonction neuromotrice et par la présence d’enchevêtrements neurofibrillaires dans le cerveau.

Les dépôts d’aluminium dans les neurones, serait dû a une plus grande absorption de cet élément liée a la richesse du sol et de l’eau potable en aluminium .

La maladie d’Alzheimer(démence degenerative) se traduit par des lésions histopathologiques bien précises qui sont :

 Les plaques séniles (dépôts extracellulaires)  La bêta-amyloïde est un fragment toxique et insoluble  qui s’agrège autour des neurones sous forme de ” plaques séniles “.

Les dégénérescences neurofibrillaires
Dégénérescences neurofibrillaires

Les dégénérescences neurofibrillaires (à l’intérieur des neurones): Ce sont des échevaux de filaments anormaux constitués, entre autres, d’une forme hyperphosphorylée de la protéine tau (2 ou 3 fois contre 5 à 9 fois dans la maladie Alzheimer).

Il existe donc des données en faveur de l’interaction de l’aluminium avec les Différents éléments du SNC qui sont en jeu dans le développement De la maladie d’Alzheimer, néanmoins, ces éléments sont à eux seuls insuffisants pour considérer qu’il existe une association directe in vivo entre aluminium et maladie d’Alzheimer ce qui mène à penser que L’Aluminium est un facteur aggravant.

Effet au niveau respiratoire

Le «Potroom asthma»: l’asthme des travailleurs exposés lors de la fabrication de l’Al se caractérise par des crises d’asthme caractéristiques, avec trouble ventilatoire réversible s’associant parfois à une hyper-réactivité bronchique (HRB) favorisée par le tabagisme.

L’exposition massive à de de fortes concentrations de poussières et /ou fumées d’Al peut entraîner une fibrose pulmonaire (Aluminose = maladie de Shaver = Smyridose)

L’alvéolite giganto-folliculaire se traduit par une réaction immunoalergique du poumon profond consécutive a l’inhalation des particules d’Al.

Protéinose alvéolaire : accumulation de particules minérales dans l’espace Alvéolaire.

Effets sur la peau 

Dermite d’irritation suite à des contacts répétés avec les sels d’Al.

Des télangiectasies ont été observées au niveau de la face du cou et du tronc chez un grand nombre de travailleurs exposés.

Quelques cas d’eczéma ont été observés après applications cutanées répétées de cosmétiques ou de médicaments ou après des injections intradermiques ou sous cutanées de préparations pharmaceutiques contenant de l’Al.

Cancérogenèse/reproduction 

Les données épidémiologiques fournissent des preuves limitées que certaines expositions dans les industries de production d‘Al entraînent une augmentation des cancers du poumon et de la vessie chez l’homme.

UEL’aluminium (JOCE, 1993), le chlorure d’aluminium (JOCE, 1993), et le phosphure d’aluminium (JOCE, 2001) sont non classés cancérogènes.

CIRC (centre international de recherche sur le cancer  (1987) La production d’aluminium est classée dans le Groupe 1.

Chez l’animal, l’Al traverse le placenta et s’accumule dans les tissus fœtaux ; à fortes doses, toxiques pour la mère, il est tératogène (anomalies squelettiques) et fœtotoxique (retard du développement moteur).

Autres

La myofasciite à macrophages (MFM).

Troubles oculaires : inflammation des paupières (Blépharite), conjonctivite, larmoiement, photophobie.

Une anémie réversible à l’arrêt de l’exposition en aluminium et lors de traitements chélateurs de l’aluminium.

Insuffisances hépato-rénales chroniques 

Intolérance au glucose 

Liste des produits dangereux dérivés de l’Aluminium soumis à autorisation
préalable du Ministère de l’Energie et des Mines

NB : Cette Liste est sujette à des mises à jour fréquentes en attendant sa publication sur le JORA
Dernière mise à jour : 03 Mai 2006 [11]Site web Officiel du Ministère de l’Energie et des Mines, ...continue

Traitement des intoxications à l’Aluminium

Toxicité aiguë

En cas d’ingestion : Lavage gastrique.

En cas d’inhalation : oxygénothérapie, administration de corticoïdes, broncho-dilatateurs.

Projections cutanées ou oculaires : La prise en charge des brûlures chimiques reste non spécifique avec lavage abondant à l’eau, aussi précoce que possible.

Toxicité chronique

Traitement symptomatique

  • Administration de Calcium associé à la vit D pour l’ostéomalacie.
  • Les benzodiazépines réduisent de façon transitoire la dysarthrie et les myoclonies.

Traitement  épurateur et chélateur

La Desferrioxamine [12]« Deferoxamine-2D-skeletal ». Sous licence Domaine public via Wikimedia ...continue  est un dérivé du férrioxamine B, une sideramine isolée en 1960 du Streptomyces pilosus, et disponible sous forme de dérivé soluble méthane sulfoné qui forme des complexes avec les ions trivalents, en particulier, le fer (III) et l’aluminium (III)

Desferrioxamine
Structure de la Desferrioxamine

 

Le complexe formé est hydrophile ce qui explique son élimination rapide dans les urines. On l’administre par voie parentérale a la dose de 2-6 g. Chez les insuffisants rénaux, le traitement  consiste en une hémodialyse couplée a l’administration de Desferrioxamine.

Il faut noter que la Desferrioxamine présente des effets secondaires à savoir : réactions anaphylactiques, hypotension, hypoferritinemie, troubles visuels et auditifs, cataracte.

Le silicium : Un taux élevé de silicium sanguin abaisse le taux sérique d’aluminium chez des patients en dialyse.

Les citrates : Des données expérimentales indiquent que les citrates, administrées par voie parentérale, aussi rapidement que possible après une charge en Al augmente la fraction filtrable de l’Al plasmique et donc son élimination urinaire.

Traitement chirurgical :  Deux interventions sont susceptibles de modifier le tableau clinique chez les sujets en dialyse rénale :

  • La transplantation rénale,
  • La parathyroidectomie.

Mesures préventives

Prévention techniques

Mesures collectives

  • La ventilation locale et générale veillera a maintenir le niveau dépoussiérage du lieu de travail en deçà des niveaux recommandés.
  • Un contrôle des concentrations atmosphériques.
  • Propreté rigoureuse de toutes les surfaces des ateliers.
  • Une décontamination des sites de travail notamment les sols.

Mesures individuelles

  • Porter des vêtements spéciaux (gants, masques, tabliers), protection des yeux et de la peau vu que le soudage d’Aluminium augmente le degré d’expo aux UV.
  • Education sanitaire du personnel.
  • La douche en fin de travail.

Prévention Médicale

  • A l’embauche, on doit écarter les sujets atteints de bronchites chroniques et d’atteintes osseuses pour cela, on pratique des radiographies, dépistage de la maladie d’Alzheimer.
  • Examen périodique : Interrogatoire et examen clinique.
  • Surveillance biologique : Repose sur le dosage urinaire de l’aluminium.

Analyse toxicologique

Prélèvement

  • Sang: prélèvement du sang veineux sur anticoagulant (héparine) ; Les niveaux d’aluminium sanguin ne représentent pas un bon indicateur de la charge tissulaire ; ils indiquent surtout une exposition aiguë ou la mobilisation du stock tissulaire. Les dosages sériques peuvent être utiles pour apprécier une exposition chronique si elle est intense.
  • Urines: flacons en polystyrène cristal ou en polyéthylène décontaminés. Le prélèvement est acidifié pour assurer une meilleure conservation.

Extraction

  → Air

les filtres sont minéralisés par chauffage dans une solution d’acide nitrique ou par micro-onde. Le minéralisât est ensuite repris à l’eau distillée.

  → Eau

Aluminium dissous : se retrouve dans la phase liquide du prélèvement d’eau qui est récupérée après filtration sur une membrane de porosité 0.45 µm ;

Aluminium particulaire : se retrouve sur le filtre (0.45 µm) et est dosé après attaque acide du filtre.

  → Sol

Le traitement préalable des sols requiert une mise en solution de l’aluminium par attaque acide (acide nitrique, acide fluorhydrique, acide chlorhydrique).

Le traitement des échantillons peut être effectué par chauffage micro-onde.

  → Milieux biologiques

Sang : minéralisation ;

Urine : avec ou sans minéralisation.

Dosage

L’activation neutronique (AAN)

L’activation neutronique est une technique analytique non destructible, et l’une des méthodes les plus sensibles d’analyse chimique, etant donné que cette méthode est capable de détecter jusqu’à 10-12 g cette méthode est particulièrement efficace lorsqu’il s’agit d’analyser la présence de traces infimes de constituants ou d’impuretés.  [13]C. McQuarrie, D.A. McQuarrie, P.A. Rock. Chimie Générale. De Boeck ...continue

Tout matériau traversé par un flux de neutrons subit progressivement une transmutation (c’est-à-dire une transformation d’une substance en une autre) par capture neutronique qui rend une partie de ses noyaux radioactifs, et la durée de vie de cette radioactivité impose généralement de le gérer par la suite comme déchet nucléaire (le plus souvent comme déchet de faible activité).

Une partie d'une chaîne de désintégration

L’échantillon est activé par des neutrons, puis on mesure au spectromètre la radiation α (27Al → 28Al, 29Al et 30Al). Cette méthode est peu spécifique à cause des interférences avec 31P→28Al.

Limite de détection 1-10 ng pour l’Aluminium [14]R. Delmas, Clarisse MARIET, M. Moskura, D. Guiot. Analyse par activation ...continue

Limites de détection estimées par INAA suite à une irradiation dans un réacteur de flux de neutrons de 1×1013 n cm-2 s-1.

Sensibilité (picogrammes)
Eléments
1
Dy, Eu
1 – 10
In, Lu, Mn
10 – 100
Au, Ho, Ir, Re, Sm, W
100 – 103
Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I, La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb
103 – 104
Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na, Nd, Ni, Os, Pd, Rb, Rh, Ru, Sr, Te, Zn, Zr
104 – 105
Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y
105 – 106
F, Fe, Nb, Ne
107
Pb, S

Redissolution anodique par polarographie impulsionnelle différentielle (RAPID)

C’est une méthode voltampérométrique qui consiste à mesurer l’intensité du courant qui traverse une électrode indicatrice lorsqu’on ait varier son potentiel par rapport à une électrode de référence.

En réalité, on utilise un montage de 3 électrodes pilotées par un potentiostat : électrode indicatrice (électrode travail) électrode de référence, électrode auxiliaire (contre électrode).

Seule l’intensité du courant qui circule entre l’électrode auxiliaire et l’électrode auxiliaire est mesurée.

On enregistre à chaque fois, en fonction du potentiel imposé, la différence entre les deux valeurs mesurées pour l’intensité, on obtient un pic dont la surface est proportionnelle à la concentration[15]C.Ducauze. Chimie analytique, analyse chimique et chimiométrie : Concepts, ...continue

Il est nécessaire de détruire les substances organiques par la minéralisation et d’éliminer les produits gênants par extraction. Cette technique, peu spécifique, longue et délicate, est très peu utilisée en pratique courante.

Limite de détection de cette méthode est de 2 à 3 puissances de 10 plus basse qu’en polarographie classique. Une bonne sensibilité est enregistré à 0.35 ppm.[16] Douglas A. Skoog,Donald M. West,F. James. Chimie Analytique. De Boeck ...continue

La microsonde à impact laser (Lamma)

La microsonde à impact laser emploie un faisceau pulsé de photons permettant d’évaporer 1 pg d’échantillon sur une toute petite région, de l’ordre de 0,5 μm de diamètre. Une fraction des atomes évaporés est ionisée par le rayon laser, accélérée à une énergie cinétique de 3 keV, et analysée à l’aide d’un spectromètre de masse à temps-de-vol. Cette méthode reste plutôt une méthode semi-quantitative qui nécessite une lyophilisation préalable de l’échantillon et présente une assez mauvaise limite de détection (de l’ordre de 1 mg/kg).

Spectromètre de masse à temps de vol / haute résolution. DART® Jeol
Spectromètre de masse à temps de vol / haute résolution. DART® Jeol

La fluorimétrie

Techniques peu sensibles et sont surtout applicables aux dosages de l’aluminium dans l’eau, les liquides et les concentrés de dialyse.

La spectrométrie de masse par plasma à couplage inductif (ICP-MS)

La méthode consiste à ioniser l’échantillon en l’injectant dans un plasma d’argon, ou parfois d’hélium, c’est-à-dire que les atomes de la matière à analyser sont transformés en ions par une sorte de flamme extrêmement chaude : jusqu’à 8 000 K.

La spectrométrie de masse permet de séparer les ions formés. Elle présente 2 avantages : une très grande sensibilité, comparable à celle obtenue en SAA, et la possibilité de l’analyse multiélémentaire et isotopique des éléments trace.

Les limites de détection sur les liquides sont de 0,1 à 10 ng/L [17]Informations Techniques générales ICP-MS, site web ...continue

La spectrométrie d’émission atomique par plasma à couplage inductif (ICP-AES)

Cette technique est basée sur la production d’atomes excités au sein d’un plasma d’argon (gaz partiellement ionisée dont la température se situe entre 3000 et 8000 K). Le plasma est généré par un champ électromagnétique produit par une bobine d’induction reliée à un générateur à haute fréquence. L’identification des éléments et leur quantification se fait par la mesure de l’intensité des raies lumineuses émises par les éléments excités à l’état neutre ou ionisé.

Les limites de détection pour l’aluminium sont de 5 μg/m3 d’air et 3 μg.l-1 d’eau.

La spectrométrie d’absorption atomique électrothermique (SAA-ET)

L’échantillon introduit dans le four en graphite subit successivement les étapes de déshydratation et de minéralisation de la matrice, d’atomisation de l’élément. L’atomisation s’effectue à une température comprise entre 2100 à 2600 °C, selon la technique choisie ; elle a pour rôle de porter l’élément à doser (Al) à l’état de vapeurs atomiques.

Pour accroître leur sélectivité, et s’affranchir des interférences, ces appareils sont équipés d’un système de correction d’absorption non spécifique (lampe au deutérium) et/ou un champ magnétique permettant de réaliser un effet Zeeman, c’est à dire une décomposition de la radiation électromagnétique.

Les limites de détection ont évolué au cours des années et atteignent maintenant 1,9 à 4 µg.l-1 dans les liquides biologiques et 0,005 à 0,5 mg kg-1 de poids sec dans les tissus.

Conclusion

On peut trouver de l’aluminium dans les aliments, l’eau, les déodorants, les vaccins et les médicaments. Les ustensiles de cuisine et le papier d’aluminium peuvent également en libérer (en quantité généralement négligeable) dans les aliments. C’est pourquoi les effets toxiques de l’Aluminium ne doivent pas être négligés, car cette abondance et omniprésence dans les produits qu’on touche, inhale, ou on consomme peuvent d’une façon ou une autre devenir nocive quand le seuil du danger est franchi.[18]Neurotoxicité de l’Aluminium, ...continue

 

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Références   [ + ]

1. https://fr.wikipedia.org/wiki/Aluminium, consulté le 22 Novembre 2015
2. C. Gourier-Fréry, N. Fréry. Aluminium, Encyclopédie médico-chirurgicale. 2004.
3. R. Delmas, Clarisse MARIET, M. Moskura, D. Guiot. Analyse par activation neutronique instrumentale. site web http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstechnique.php?id_ast=864, consulté le 29/11/2015
4. Site Web Officiel du Ministère de l’Energie et des Mines, http://www.mem-algeria.org/, visité le 25/11/2015
5. http://www.unctad.info/fr/Infocomm/Metaux-Mineraux/Nickel/Technologie/Le-procede-de-Mond/, Dernière mise-à-jour le 03/09/2013
6. (en) P. V. Liddicoat, X.-Z. Liao, Y. Zhao, Y. Zhu, M. Y. Murashkin, E. J. Lavernia, R. Z. Valievet S. P. Ringer, « Nanostructural hierarchy increases the strength of aluminium alloys », Nat. Commun., vol. 1,‎ 2010 (DOI 10.1038/ncomms1062)
7. Robert GADEAU, Robert GUILLOT, « ALUMINIUM  », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le26 novembre 2015. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/aluminium/
8. C. BISMUTH, R. GARNIER, Toxicologie Clinique, 5ème édition 2000, p. 555
9. C. BISMUTH, R. GARNIER, Toxicologie Clinique, 5ème édition 2000, p. 556
10. T. Papo « Myofasciite à macrophages : maladie systémique ou tatouage post-vaccinal ? »Revue Neurologique 2007;163(10):981-984 extrait 1ère page [archive], DOI:10.1016/S0035-3787(07)92644-2
11. Site web Officiel du Ministère de l’Energie et des Mines, www.energy.gov.dz, visité le 25/11/2015
12. « Deferoxamine-2D-skeletal ». Sous licence Domaine public via Wikimedia Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Deferoxamine-2D-skeletal.png#/media/File:Deferoxamine-2D-skeletal.png
13. C. McQuarrie, D.A. McQuarrie, P.A. Rock. Chimie Générale. De Boeck Supérieur, 10 nov. 2000. Page 866.
14. R. Delmas, Clarisse MARIET, M. Moskura, D. Guiot. Analyse par activation neutronique instrumentale. site web http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstechnique.php?id_ast=864, consulté le 29/11/2015
15. C.DucauzeChimie analytique, analyse chimique et chimiométrie : Concepts, démarche et méthodes. Lavoisier, 24 juil. 2014. Page 141-142
16. Douglas A. Skoog,Donald M. West,F. James. Chimie Analytique. De Boeck Supérieur, 3 avr. 1997. Page 487
17. Informations Techniques générales ICP-MS, site web : http://www.spectrassistance.com/infos-pour-non-inities/couplage-icp-ms/ visité le 29/11/2015
18. Neurotoxicité de l’Aluminium, http://www.invs.sante.fr/publications/2003/aluminium_2003/rapport_alu.pdf, consulté le 30/11/2015
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