Toxicité du Plomb

Le plomb est connu depuis la haute antiquité. L’étymologie du nom  « plomb » : vient du latin « plumbum » signifiant liquide argenté. C’est un métal gris bleu qui ternit à l’air, mou, malléable, flexible. Il possède une faible conductivité électrique.

C’est un élément toxique, mutagène, et reprotoxique, sans valeur connue d’oligoélément. Il a en effet été classé comme probablement cancérigène pour l’homme et l’animal en 2004.

Le plomb est utilisé dans de nombreux domaines industriels tels que la fabrication et la réparation des accumulateurs au plomb ; des batteries ; découpage au chalumeau des tôles.

Composés inorganiques et organiques du plomb

Composés inorganiques : 

Oxydes : PbO (massisot jaune).

Sulfure : PbS (Galène) : Minerai naturel.

Acétate : Pb(C₂H₃O₂)₂ : Eau blanche.

Composés organiques: le Plomb tetraéthyle et le Plomb tetraméthyle sont des antidétonants dans l’essence.

Sources d’exposition

Sources industrielles

Le  plomb a de multiples applications,  nous  ne  citerons que les principales sources d’exposition :

— Extractions minières : mines de plomb et de zinc ;

— Fonderies : obtention du plomb par broyage et concassage des pièces métalliques ;

— Plomberie industrielle : canalisations d’eau et de gaz de ville ;

— Fabrique d’accumulateurs : batterie au plomb ;

— Incorporation de plomb dans les peintures, les produits phytosanitaires, les matières plastiques, additifs à l’essence … etc.

Sources environnementales

— Le plomb est un des éléments les plus répandus dans notre environnement ;

— L’air est contaminé par les rejets de l’industrie et surtout par les gaz d’échappements des automobiles ;

— L’eau des canalisations peut être chargée en plomb surtout lorsqu’elle est douce et acide ;

— Les aliments et boissons peuvent être contaminés par le plomb au cours de leur préparation industrielle (jus, conserves), ainsi que les jouets recouverts de peinture à base de plomb (maladie de PICA*) intoxication saturnine chez l’enfant surtout aux états unis.

(*)  PICA :  trouble du  comportement alimentaire présenté par  certains  malades mentaux  qui avalent des objets ou des substances non comestibles (sable, terre, peinture…).

Dérivés toxiques tu plomb

Plomb métal

— Métal bleu grisâtre, malléable et ductile, il se trouve à l’état  naturel sous forme de sulfure de plomb (ou galène), son point de fusion est de 327°C et le point d’ébullition de 1525 °C. Il résiste à l’acide sulfurique, il est rapidement dissous par l’acide nitrique et est solubilisé par les acides organiques (acide acétique, aliments acides) et par l’eau contenant des nitrates et des sels d’ammonium.

Composés minéraux

Les plus nombreux, très peu hydrosolubles, la plupart sont des produits nocifs: Oxyde de plomb, Sels de plomb, Arséniates, acétate, stéarates.

Composés organiques

Ces produits sont très liposolubles ( » pénétration cutanée, toxicité du SNC, foie…) et volatils (sniffing des carburants  » toxicomanie) ; autrefois utilisés comme antidétonants dans l’essence: Plomb tétra éthyle et tétra méthyle.

Toxicocinétique

Absorption

L’absorption est principalement respiratoire (vapeurs, fumées, poussière de Pb) les poumons retiennent 30 – 50% de la dose inhalée en fonction du degré de solubilité, ventilation, granulométrie.

L’absorption peut être également orale, 5-10% chez l’adulte et 40-50% chez l’enfant de la dose ingérée est absorbée par transport actif.

L’absorption cutanée concerne les dérivés organiques  liposolubles.

Note : L’inhalation  de  poussières  et  de  fumées  de  Plomb  semble  constituer  la  cause  principale d’exposition excessive au Plomb.

Distribution

La distribution est tricompartimentale :

1^er  compartiment = pool sanguin : T ½ = 35 jrs (marqueurs d’exposition récente). La fixation se fait préférentiellement sur les globules rouges (99%).

2^ème  compartiment: tissus mous : T ½ vie= 40j  (ex. l’épithélium tubulaire rénal, foie). Le passage dans le cerveau est faible. Le passage transplacentaire est facile dès la 12^ème  semaine (cerveau, foie, et cœur du fœtus).

3^ème  compartiment: compartiment de stockage osseux 25-30 ans Sous forme de triphosphates insoluble dans la corticale de l’os qui vont être libérés en cas de perturbation métabolisme phosphocalcique.

Note: le Plomb peut être transmis de la mère au fœtus (transfert placentaire) et plus tard à l’enfant par le lait maternel. Il est possible de produire une encéphalopathie chez le rat nouveau né par administration de Pb à la mère.

Métabolisme:

Le Pb ne subit aucun métabolisme.

Elimination:

L’élimination est urinaire (> 75 %) et fécale (15-20 %). Le reste est éliminé dans les phanères, la sueur et les sécrétions bronchiques.

Figure. Cinétique du plomb dans l’organisme.

Mécanisme d’action toxique

La similarité des cations de plomb Pb²⁺ avec Ca²⁺ également Zn²⁺ et  probablement les Mg²⁺ est la cause d’interfèrance avec de nombreux processus biochimiques :

• Interaction avec plusieurs protéines par l’intermédiaire de leur groupements thiols (SH) = Action thioloprive.
• Inhibition de l’initiation de la synthèse protéique au niveau des ribosomes
• Effet oxydant direct ou indirect par l’intermédiaire de l’accumulation de précurseurs de l’hème
• Perturbation de l’homéostasie calcique.

Action sur le système hématopoïétique (Hématotoxicité)

 

La concentration du Plomb dans la moelle osseuse est d’environ 50 fois celle du sang circulant ce qui entraîne une altération de la maturation des globules rouges.

a) Interférence avec la synthèse de l’hème

Dans les érythroblastes de la moelle osseuse, le plomb perturbe la synthèse par inhibition enzymatique de l’acide delta-aminolévulinique déshydratase qui permet la condensation de l’acide delta-aminolévulinique en porphobilinogène et l’inhibition enzymatique de la ferrochélatase (ou hème synthétase) qui permet l’incorporation du fer ferreux à la protoporphyrine pour former l’hème, à cause de l’affinité qu’il présente pour les groupements thiols.

Conséquences biologiques de cette inhibition

— Accumulation des substrats en amant, c’est-à-dire une augmentation de l’acide delta-aminolévulinique dans les urines et le sang et des protoporphyrines-zinc (PPZ)dans les hématies.

— L’ALA synthétase semble être stimulée par un phénomène indirect de feed-back suite à la déficience en hème, car c’est la quantité d’hème formée qui régule la synthèse de L’ALA synthétase ;

— Augmentation du porphobilinogène, de l’uroporphyrine I et de la coproporphyrine I ;

— Augmentation  du  taux  de  fer  sérique  et  diminution  de  l’incorporation  du  fer  dans  la protoporphyrine IX.

La détection précoce de ces altérations biologiques joue un rôle primordial dans la prévention des manifestations cliniques du saturnisme.

b) Troubles de la formation des hématies (des précurseurs des GR dans la moelle osseuse)

— Altération morphologique

Présence d’hématies à granulation basophiles ou hématies ponctuées, qui sont des réticulocytes altérés. Ces ponctuations sont des amas d’acide ribonucléique qui pourraient résulter d’une inhibition de la pyrimidine-5-nucléotide.

— Altération membranaire

Le Plomb inhibe une enzyme de la membrane des hématies, la Na / K ATP ase (ATP ase activée par le Na et le K), ce qui entraîne une hémolyse. L’intoxication par le Plomb conduit ainsi à une anémie hypochrome à tendance hémolytique.

Action neurotoxique (neurotoxicité)

Le Plomb exerce une action neurotoxique périphérique, polynévrite saturnine, au niveau du système nerveux central le Plomb conduit à une encéphalopathie.

Il a été démontré que le Plomb interfère avec la libération d’acétylcholine. Il inhiberait également l’adénylate cyclase du système nerveux central.

Action néphrotoxique

Les ions Pb²⁺ sont rapidement absorbés par les cellules des tubules proximaux où ils endommagent la mitochondrie. A long terme ils entrainent une néphropathie interstielle chronique.

Syndrome de FANCONI et atteinte importante au  niveau  des  tubules  proximaux qui  conduit  à  une  insuffisance rénale,  avec hyperazotémie et hyperuricémie. Cette action évolue en trois phases :

— Inclusions intranucléaires ;

— Fibrose interstitielle ;

— Insuffisance rénale.

Génotoxicité et cancérogénicité

Effet génotoxique indirect en altérant 

• Les systèmes de réparation de l’ADN ;
• Le maintien de la structure de l’ADN ;
• L’expression de certaines kinases régulant le contrôle du cycle cellulaire.

Toxicité des dérivés organiques : tétraméthyl et tétraéthyl du Pb provoquent à forte dose une encéphalite liée à un œdème cérébral par inhibition d’une métallo-enzyme neuronale.

Symptomatologie

Intoxication aiguë

— Elle ne se rencontre pas dans l’industrie, en général, elle résulte de l’ingestion accidentelle d’acétate de Plomb, elle se manisfeste par des troubles digestifs, atteinte rénale, atteinte hépatique, convulsion et coma conduisant à la mort en 2 à 3 jours.

Intoxication chronique

elle évolue classiquement en 3 phases

a) Phase d’imprégnation : présaturnisme

— Symptômes subjectifs vagues :

Plaintes gastro-intestinales, modification de l’humeur, douleurs musculaires et articulaires, réduction des performances psychomotrices.

— Liseré de Burton (rarement décelable):

Il s’agit d’un piqueté linéaire bleu foncé dans le tissu gingival.

A ce stade, il ne s’agit pas encore d’une maladie mais d’altération principalement biologique permettant de conclure à une absorption excessive de Plomb et de dépister précocement une imprégnation saturnine.

Ces altérations peuvent être groupées en deux catégories :

a.1. Tests biologiques d’exposition

Ces tests vont permettre d’apprécier l’exposition de l’organisme au Plomb par sa concentration dans le sang et les urines.

— Plombémies tolérées

Sujet non exposé : 35 µg / 100 ml de sang ;

Sujet exposé professionnellement : 60 µg / 100 ml de sang.

— Plomburie

On tolère une concentration inférieur à 50 µg / g de créatinine chez les sujets non exposés et 100 µg / l chez les sujets professionnellement exposés.

— Dans les cas douteux de l’existence d’une imprégnation saturnine → plomburie provoquée par EDTA (Ethylène DiaminoTetracétate) : Elle permet de mieux apprécier l’imprégnation en mobilisant le Plomb grâce à un chélateur : l’EDTA calcique à raison de 1 g perfusé dans 250 ml de sérum glucosé.

Le Plomb dosé dans les urines dans les cinq premières heures ne doit pas dépasser 400 µg / l chez les sujets non exposés et 800 µg / l chez les exposés.

a.2. Tests biologiques d’altération

Ces tests permettent d’évaluer l’impact toxique du Plomb sur l’organisme.

— La numérotation des hématies à granulations basophiles :

La négativité de ce test ne doit pas exclure une intoxication.

— L’acide delta-aminolévulinque urinaire :

Reflète le Plomb métaboliquement actif et qui est spécifique. On considère comme :

– Physiologique : un taux de 6 mg / g de créatinine ;

– Imprégnation de l’organisme : un taux entre 7 et 20 mg /g de créatinine ;

– Excessif : un taux supérieur à 20 mg / g de créatinine ;

– Dangereux : un taux supérieur à 30 mg / g de créatinine.

— Protoporphyrine érythrocytaire : test sensible et précoce pour la surveillance biologique du saturnisme ; Taux normal inférieur à 70 ug / 100 ml d’hématies ;

Un instrument a été développé (hématofluorimètre) qui permet de comparer la concentration de la protoporphyrine Zinc avec celle de l’hémoglobine sur une même goutte de sang (Normale inférieur à 2,5 µg / g d’Hb) et donc de renseigner sur la charge corporelle en Plomb.

b) Phase d’intoxication franche

Durant cette phase, on observe :

— Troubles de l’état général : céphalées, anorexie, amaigrissement ;

— Troubles digestifs : coliques de Plomb, la manifestation la plus fréquente du saturnisme, constipation suivie de douleurs vives et accompagnées de sueurs et de vomissements.

— Polynévrite motrice : atteinte des muscles les plus actifs. La forme la plus caractéristique est la paralysie radiale avec chute du poignet.

— Encéphalopathie : c’est la forme la plus grave du saturnisme, d’apparition brutale (coma, délires, convulsions) ou progressive (perte des capacités intellectuelles, troubles de la mémoire).

c) Phase d’imprégnation ancienne (Phase des séquelles)

— Hypertension artérielle permanente ;

— Néphrite chronique irréversible : séquelle de l’intoxication par le Plomb.

VLE : 0,10 mg/m³ en Pb en 8h (France).

 VLB (biologique) : Femmes 400 µg/l, Hommes 300 µg/l.

Prévention

Méthodes techniques

a) Organisation du travail

Concentrer les opérations entraînant un risque d’exposition au Plomb afin d’éviter la contamination de toute l’usine :

— Ventilation et aspiration des vapeurs, fumées, poussières ;

— Propreté générale des lieux de travail ;

— Détermination des concentrations de Plomb dans l’air (T.L.V. est de 100 µg / m³).

b) Protection individuelle

Port de masques filtrants et l’Hygiène personnelle.

Méthodes médicales

a) Visite d’embauche

Écarter les sujets atteints d’anémie, d’altération rénale, les femmes enceintes ou qui allaitent.

b) Visite périodique : pour dépister les signes d’imprégnation.

— Tests biologiques ;

— Rechercher et reconnaître les premières manifestations cliniques du saturnisme.

Traitement

 

Intoxication aiguë

 

Lavage gastrique avec une solution précipitant le Plomb sous forme de sulfate non solubilisable. Exemple : Sulfate de soude ; Sulfate de magnésie ; Injection d’EDTA.

Note: Comme l’EDTA est toxique pour le rein, son administration se fera avec prudence en présence d’affection rénale.

Intoxication chronique

— Traitement chélateur : EDTA (Acide Ethylène DiaminoTétracétique) ;

— La dose maximale administrée ne doit jamais dépasser 50 mg / kg / jour ;

— L’EDTA est administré à des doses de 20 mg / kg / jour dans 500 ml de glucose isotonique perfusé  lentement (par exemple en 4 heures).

Lors d’intoxication modérée

— EDTA en perfusion en raison de 1g/ jour pendant 5 jours si la plomburie reste élevée, à répéter après  un repos de 15 jours ;

— BAL ou Dimercapto 2,3 propanol en I.M à raison de 3 à 5 mg / kg toutes les 4 heures ;

— Pénicillamine per os à raison de 1 à 2 g chez l’adulte.

Traitement symptomatique

— Coliques du Plomb : traitement antispasmodique ;

— Encéphalopathie saturnine : traitement des convulsions par les barbituriques, traitement de l’hypertension intracrânienne par l’administration I.V de soluté hypertonique ;

— Hypertension paroxystique : traitement hypotenseur ;

— En cas d’atteinte rénale, la dialyse péritonéale permet une élimination importante et rapide du

Plomb évitant les chélateurs toxiques pour les reins.

Traitement de l’imprégnation saturnine

— Soustraire le sujet du poste ;

— Contrôle du risque ;

— Traitement à L’EDTA chez l’adulte à raison de 4 g par jour par voie orale pendant 5 à 10 jours.

Toxicologie analytique :

Prétraitement des échantillons : minéralisation sulfonitrique.

— Exploration de la fonction rénale : urée, créatinine, clairances.

Dosage des précurseurs de l’hème

L’ALA donne avec l’acétylacétone, par condensation à chaud un composé pyrrolique qui avec la pardiméthylaminobenzaldéhyde conduit à un complexe coloré en rouge et absorbant à 553 nm.

Les protoporphyrines sont mesurées par fluorescence après excitation à la lumière 4 000 A°.

Dosage du plomb dans le sang et les urines

Méthode titrimétrique à la dithizone : la diphényldithiocarbazone donne avec le Plomb un complexe rouge extractible par le chloroforme dont la spécificité dépend de 3 facteurs :

— Opérer en milieu tamponné à pH : 9—11 ;

— Opérer en présence de cyanure ;

— Opérer en présence de citrate.

Spectrophotométrie d’absorption atomique

Méthode classique du dosage du Plomb, à une longueur d’onde de 283 nm, grâce à une lampe à cathode creuse au Plomb, qui permet l’absorption des radiations émises à cette longueur d’onde.

Surveillance biologique de l’exposition au plomb :

Indicateurs d’exposition : dose interne ou du pool biologiquement actif : Plombémie. Plomburie spontanée. Plomburie provoquée. Plomb osseux

• Indicateurs d’effets précoces: ALA déshydratase. ALA urinaire. Protoporphyrine libre et protoporphyrine-zinc

Indicateurs d’exposition:

• Plombémie: meilleur indicateur de l’exposition et à l’état d’équilibre, bon indicateur de la dose interne.
• Plomburie spontanée: Médiocre indicateur de l’exposition (non utilisé).
• Plomburie provoquée: mesure de l’excrétion urinaire de plomb pendant une période donnée, après l’administration d’un chélateur (EDTA Na₂Ca) à Bon indicateur du pool de plomb biologiquement actif.
• Plomb osseux : Mesurable, in vivo par fluorescence X.
  • Dans l’os spongieux: bon indicateur du plomb biologiquement actif.
  • Dans l’os compact : bon indicateur de la charge corporelle totale.
• Plomb dans les cheveux : Problème majeur= contamination externe.

 Indicateurs d’effets précoces:

ALAD : Inhibée partiellement quand Pbs < 100 μg/L et complètement quand Pbs > 900 μg/L. Bonne corrélation avec Pbs, en dessous de 400-600 μg/L.

• Les inconvénients: Nombreuses interférences et conservation difficile des prélèvements ce qui fait qu’elle n’est plus utilisée.

ALAu : N < 5 mg/24hàBonne spécificité.

• Commence à s’élever quand Pbs > 350 μg/L.
• Dépasse valeur limite quand Pbs > 600 μg/L.
• N’a d’intérêt qu’en cas de risque de contamination massive, en association avec Pbs

Protoporphyrine: PPZ < 3µg/g d’Hb.

• Commence à s’élever quand Pbs > 200 μg/L.
• Bonne corrélation avec Pbs et PbuEDTA au-delà : Plafonne quand Pbs > 900 μg/L.

Hématies à granulations basophiles: confirmation du  saturnisme.