Toxicologie des solvants Solvent toxicology André PICOT Directeur de recherche honoraire du Centre National de la Recherche Scientifique, Expert français pour les normes des produits chimiques en milieu de travail (commission : Scientific Committee on Occupational Exposure Limit Values (SCOEL), Luxembourg), Honorary Dr. CNRS, French Expert of the standards of the chemicals in work environment. [email protected] Résumé : Après avoir défini ce qu’est un solvant et proposé une classification chimique puis une description des principales propriétés physicochimiques et toxiques des solvants qui sont utilisés pour le dégraissage des os de baleine, il sera préconisé de sélectionner parmi ces solvants, ceux qui vont présenter le moins de risques, tant liés aux propriétés physicochimiques (incendie …), chimiques (explosion) que toxiques et environnementales. Abstract: First a definition of solvent and a chemical classification will be done, then a description of the principal physico-chemical and toxic properties of the solvents used for degreasing of whale bones. Among these solvents, we will retain the less harmful, related to physico-chemical (fire…), chemical (explosion), toxic and environmental properties. 1. Comment définir un Solvant ? Un solvant est un produit chimique capable de faire passer en solution (dissolution) un ou plusieurs autres produits chimiques, qui présentent de l’affinité pour ce solvant. Du point de vue chimique, les solvants peuvent se ranger parmi les produits minéraux (eau, acides minéraux, bases fortes, sels …) et dans les produits organiques. Ces derniers, comme l’indique le schéma 1, sont formés de l’élément carbone, lié parfois à lui-même (regroupés dans la famille des carbures) mais surtout fixés à des atomes d’hydrogène, constituant la grande famille des hydrocarbures. Les hydrocarbures forment le squelette de base de la majorité des composés organiques dont les plus simples sont les hydrocarbures saturés : les alcanes. Ceux-ci peuvent perdre des atomes d’hydrogène et former des hydrocarbures insaturés, comme les hydrocarbures éthyléniques (alcènes) et les hydrocarbures aromatiques (arènes). De nombreux solvants rentrent dans ces familles : hexane, limonène, benzène, toluène … Les hydrocarbures peuvent fixer sur leur squelette des fonctions organiques, formées à partir d’hétéroéléments (O,S,N, Halogènes …). Ainsi, l’oxygène participe à la structure des alcools (R-O-H), des éther-oxydes (R1-O-R2), des cétones (R1-CO-R2), etc., dont beaucoup de constituants sont des solvants. 1 PRODUITS CHIMIQUES Produits minéraux Produits organiques Tous les éléments chimiques excepté le Carbone organique L’élément Carbone C─C = Carbures Métaux Non-métaux C─H Hydrocarbures saturés = Squelette hydrocarboné (O,S,N,Halogène s…) Hétéroéléments (O,N,S,Halogènes …) Insaturation Alcènes, Arènes Alcynes Fonctions organiques Schéma 1 : Classification des produits chimiques. 2. Comment relier la classification des solvants à leurs propriétés physicochimiques ? A partir de la classification ainsi définie parmi les produits minéraux, le solvant considéré comme « universel » est l’eau (H-O-H), qui est capable de dissoudre des très nombreux autres produits minéraux, comme les acides forts (HCl, H2SO4 …) les bases fortes (NaOH, KOH, NH4OH …), les sels (NaCl, Na2SO4, AlCl3 …). L’eau solubilise aussi certains produits organiques, généralement de faible poids moléculaire, par exemple ceux contenant une fonction à base d’oxygène, tels les alcools (méthanol, éthanol, isopropanol, éthylène-glycol …), les cétones (acétone, méthyléthylcétone …), les acides carboxyliques (acide acétique …). Il faut remarquer que ces composés sont pour leur part d’excellents solvants. Par contre, les composés hydrophobes comme les hydrocarbures, n’ont aucune affinité pour l’eau, mais se dissolvent facilement dans les graisses et sont donc liposolubles. Quelques rares produits minéraux sont liposolubles comme le tétrachlorure de carbone (CCl4) ou le disulfure de carbone (CS2) …, deux excellents solvants minéraux des graisses, mais particulièrement dangereux pour la santé et l’environnement. 2 Par contre, de très nombreux composés organiques comme les hydrocarbures, les hydrocarbures chlorés, les éthers-oxydes … sont très liposolubles et peuvent être utilisés pour extraire des graisses. Par ailleurs, beaucoup de produits chimiques partagent leur solubilité entre l’eau et les lipides, ce qui peut-être quantifié en déterminant leur coefficient de partage (Log Kow). Ainsi, l’éthanol (alcool éthylique) est totalement hydrosoluble, mais peut aussi facilement se solubiliser dans les graisses. Cette double solubilité va jouer un rôle très important dans la distribution des composés chimiques ayant pénétré dans les organismes vivants, car cela va leur permettre d’atteindre leurs cibles, parfois protégées par des barrières lipidiques efficaces, par exemple comme l’est le système nerveux, une des cibles privilégiées de beaucoup de solvants lipophiles, comme les hydrocarbures, leurs dérivés chlorés … Généralement, les solvants sont des liquides, mais des solides ou des gaz (comme le CO2 supercritique) peuvent être mis en œuvre dans des technologies particulières. Les différents états physiques vont conditionner des propriétés physicochimiques comme la volatilité qui permet à des liquides (parfois à des solides sublimables) de passer sous forme de gaz (vapeurs). Ceci va, par exemple, faciliter le recyclage de certains solvants, mais par contre va permettre leur pénétration rapide dans l’organisme par la voie respiratoire (inhalation). Autre inconvénient, la grande volatilité de certains solvants (pentane, éther-oxyde diéthylique, acétone, acétate d’éthyle, disulfure de carbone …) va faciliter leur inflammabilité, d’où leur grande efficacité à propager un incendie. Le schéma 2 regroupe les propriétés physicochimiques qu’il faudra impérativement prendre en compte dans l’évaluation de la dangerosité d’un solvant : risques d’incendie, d’explosion (en présence du dioxygène de l’air), d’intoxication, d’effets néfastes sur l’environnement… Solvants Etat physique Liquide Vapeurs Gaz Solide PROPRIETES PHYSICOCHIMIQUES Volatilité Solubilité EAU (Hydrosolubilité) LIPIDES (Liposolubilité) % solubilité dans les Lipides % solubilité dans l’Eau = Coefficient de partage (Log Kow) Schéma 2 : Principales propriétés physicochimiques des solvants. 3 3. Autres propriétés des solvants Par nature, les solvants ne devraient pas avoir de réactivité chimique, mais il y a des exceptions comme le disulfure de carbone (CS2) et certains solvant chlorés (R-Cl), lesquels peuvent parfois libérer de l’acide chlorhydrique (HCl), très corrosif. En ce qui concerne les effets sur la santé, à part l’eau qui est indispensable à la vie (dans des limites définies), les autres solvants, tant minéraux qu’organiques, pourront présenter des effets toxiques qui seront variables selon leur structure chimique. Il en sera de même pour les effets néfastes sur l’environnement, en particulier les effets écotoxiques. Dans le schéma 3 sont regroupées les principales propriétés qu’il sera nécessaire de prendre en compte lors de la manipulation des solvants. Schéma 3 : Risques liés aux principales propriétés des solvants. 4. Les effets toxiques des Solvants Comme de nombreux produits chimiques, les solvants peuvent avoir des effets toxiques immédiats plus ou moins graves dits de toxicité aigüe. On peut les quantifier lors d’expérimentation animale (soit la CL50 pour les gaz et vapeurs, ou la DL50 pour les liquides). Ces effets toxiques aigus sont rares avec les solvants, au contraire des effets de toxicité à plus ou moins long terme. En effet, seuls quelques solvants, lors de fortes expositions, peuvent provoquer des intoxications aigües graves. C’est le cas du tétrachlorure de carbone (CCl4) dont les effets sur le foie sont rapides et parfois foudroyants ! Cl Cl C C H D’autres solvants chlorés comme le trichloroéthylène Cl ou le perchloroéthylène peuvent sensibiliser le cœur et entrainer un décès rapide chez les personnes fragilisées. Parmi les pathologies communes aux solvants organiques lipophiles, on peut retenir leur action délipidante sur la peau, les yeux, les muqueuses … entraînant en premier lieu des effets irritants. Néanmoins, il faut remarquer que très peu de solvants Cl Cl C C Cl Cl 4 interagissent avec le système immunitaire, et à part l’essence de térébenthine, très peu de solvants sont allergisants, leur action directe étant essentiellement irritante et inflammatoire, mais du reste souvent attribuée à tord à un effet immunotoxique. Au niveau moléculaire, les effets aigus sont dus à une action directe des solvants qui vont interagir tel quel sur les cibles biologiques (biomembranes, constituées de lipides insaturés et de protéines) avec apparition d’un processus inflammatoire (irritations) et parfois des dégénérescences cellulaires (nécroses cutanées, entraînant de l’eczéma). En fait, la majorité des solvants organiques lipophiles, pour éviter leur stockage prolongé dans l’organisme (graisses de soutien, foie …) doivent être pris en charge par les systèmes de biotransformation des produits étrangers à l’organisme (les xénobiotiques) qui vont les modifier chimiquement pour les rendre soluble dans l’eau et ceci en faisant apparaitre des fonctions chimiques polaires (alcools, phénols, acides carboxyliques …). Les métabolites hydrosolubles ainsi formés, seront éliminés par les reins et se retrouveront dans les urines où dans quelques cas, ils pourront être dosés et servir de biomarqueurs sélectifs, afin de déterminer en médecine du travail le taux d’exposition à ces produits. Si cette réaction bénéfique de détoxication est en général efficace, par contre elle peut se compliquer par suite d’une déviation de la métabolisation, et entraîner des effets néfastes. Dans ce cas, lors de la biotransformation du solvant va se former transitoirement un intermédiaire réactif, qui au lieu de s’éliminer sous forme de métabolite hydrosoluble, va attaquer les macromolécules biologiques qui l’entourent. Si ce sont les protéines qui sont dégradées, on ira vers des nécroses cellulaires avec inflammation. Par contre, si cet intermédiaire réactif dénommé « toxique ultime » est capable d’aller jusqu’à l’ADN, stocké dans le noyau, il va l’attaquer et le transformer en ADN modifié (un adduit de l’ADN), au message erroné : c’est une mutation. Si par malheur cette erreur n’est pas immédiatement réparée (grâce à des enzymes contenues dans le noyau, qui sont des protéines nucléaires dites « réparases »), cette mutation va se transmettre lors de la division cellulaire et les cellules-filles modifiées aboutiront à une cellule cancéreuse. Si ce sont des cellules sexuelles qui sont touchées, on ira vers des malformations dans la descendance (effets tératogènes). Globalement les effets à long terme toucheront des systèmes physiologiques (nerveux, reproductif, endocrinien, immunitaire …) mais aussi plus spécifiquement ils vont affecter des organes (foie, reins, moelle osseuse …). Résultat, il peut apparaitre des effets immunotoxiques (allergie …), des organotoxicités spécifiques (foie, reins, moelle osseuse, vessie …) mais aussi des troubles endocriniens, reproductifs et surtout des dégénérescences neuronales, des atteintes cardio-vasculaires et des cancers. Plusieurs solvants, à long terme, peuvent entrainer de telles pathologies, qui le plus souvent sont très handicapantes. Le schéma 4 permet de suivre, comment un solvant donné, peut entrainer des pathologies les plus diverses. 5 Schéma 4 : Principaux types de toxicité liés aux solvants. 5. Quelques exemples de solvants toxiques. Prenons l’exemple des solvants chlorés, dont la bonne volatilité et l’excellente lipophilie va leur permettre de pénétrer rapidement dans l’organisme et de s’y répartir surtout grâce aux circulations sanguines et lymphatiques. Tels quels, ils vont vite arriver dans le système nerveux central (riche en lipides), y entrainer une excitation initiale, puis peu à peu une dépression. Ceci va entraîner des effets neurotoxiques centraux, comme des maux de tête (céphalées inflammatoires) et à plus long terme une dépression de type narcose. Parfois, on observe une anesthésie (chloroforme, trichloroéthylène …). A long terme, même à faible dose, les solvants chlorés (trichloroéthylène, perchloroéthylène …) peuvent amener à un syndrome psycho-organique, caractérisé par des troubles de mémoire, une atteinte du raisonnement, des troubles de la personnalité (irritabilité, fatigabilité, baisse de la libido, tendance dépressive …). Pour les solvants chlorés, les autres cibles sont le foie et les reins et à long terme, chez les rongeurs et chez l’Homme on peut observer des cancers du foie ou des reins. De ce fait, le Centre International de la Recherche sur le Cancer (le CIRC de Lyon, émanation de l’OMS) a classé le trichloroéthylène et le tétrachloroéthylène (perchlo), comme des cancérogènes probables chez l’Homme (groupe 2A du CIRC, 1995). 6 De ce fait, il est impératif de remplacer ces deux solvants cancérogènes par des composées moins génotoxiques. A l’origine, le 1,1,1-trichloroéthane(Cl3C-CH3), peu toxique, devait remplacer ces deux solvants génotoxiques, mais il est destructeur de la couche d’ozone, d’où son interdiction internationale d’utilisation. Par contre on peut remplacer le trichlo et le perchlo par un autre solvant chloré, beaucoup moins dangereux : le dichlorométhane (CI-CH2CI), plus connu sous le nom de chlorure de méthylène. En expérimentation animale, le dichlorométhane est un cancérogène pulmonaire chez la Souris, mais sa cancérogénicité chez l’Homme n’est pas établie (classé cancérogène possible : groupe 2B par le CIRC). D’autres exemples pourraient être développés, comme le remplacement d’un hydrocarbure saturé, l’hexane (C6), neurotoxique périphérique (polynévrite), par de l’heptane (C7) ou du cyclohexane (C6), qui à l’état pur, sont peu neurotoxiques centraux. 6. Comment remplacer les solvants les plus dangereux par des solvants moins toxiques, dans les techniques de dégraissage des os ? Les recherches récentes effectuées par le laboratoire Arc’Antique et Archimex pour chercher un solvant ou un mélange de solvants permettant de dégraisser les os gras d’une baleine, ont mis en évidence la difficulté de trouver un traitement idéal éliminant les graisses, tout en respectant l’intégrité des os. Si les critères qui semblent très importants pour une bonne conservation de l’os sont un dégraissage efficace avec un maintien de l’intégrité de la structure osseuse, il faut aussi obligatoirement prendre en compte la sécurité des personnels assurant les traitements, ainsi que la protection de l’environnement. La prévention des risques liés aux propriétés physicochimiques (incendie, explosion) peuvent être assez facilement mis en place : privilégier les solvants les moins volatils, stocker des quantités raisonnables de solvants sur le lieu de travail, assurer des protections collectives efficaces (ventilation, captages à la source…) ainsi que des protections individuelles bien adaptées (masques, gants de protection, lunettes de protection…). En ce qui concerne le risque toxique, pour une même famille de composés, il faut privilégier le solvant organique le moins volatil et surtout le moins dangereux pour la santé et l’environnement. Ainsi, l’heptane (C7) doit obligatoirement remplacer l’hexane (C6), qui a des propriétés dissolvantes très proches de son homologue, mais qui est un puissant neurotoxique périphérique, entrainant des polynévrites très handicapantes et parfois des atteintes nerveuses centrales. Le cyclohexane (C6) est aussi un bon solvant, non neurotoxique, mais qui cristallise facilement dès 0 °C et qui est d’un coût plus élevé que l’heptane. hexane heptane cyclohexane Dans la famille des alcools, l’éthanol (CH3-CH2-OH) doit remplacer le méthanol (CH3-OH), qui est beaucoup plus volatil et surtout très toxique. Pénétrant très facilement dans l’organisme aussi bien par inhalation que par la peau, mais surtout par voie orale, le méthanol va rapidement se localiser dans la rétine et le nerf optique, entraînant progressivement une altération de la vision, qui peut aboutir à une cécité. L’isopropanol (CH3-CHOH-CH3) est aussi un bon solvant de remplacement du méthanol, car très peu toxique, mais est en France d’un coût supérieur à celui de l’éthanol. Par contre, il est très apprécié en Amérique du Nord. 7 CH 3 CH3 OH CH3 CH2 OH Méthanol Ethanol H C OH CH 3 Isopropanol Comme on l’a détaillé précédemment dans le cas des solvants chlorés, la plupart d’entre eux sont des irritants, des neurotoxiques centraux, des hépatotoxiques (foie) et des néphrotoxiques (reins). Deux d’entre eux sont impérativement à proscrire : il s’agit du trichloroéthylène et du perchloroéthylène, classés par le CIRC cancérogènes probables chez l’Homme (groupe 2A). Le tétrachlorure de carbone (CCI4) et le chloroforme (HCCl3) sont des cancérogènes chez les rongeurs (foie, reins…) mais leur impact génotoxique chez l’Homme n’est pas évident et ils sont actuellement classés par le CIRC seulement cancérogènes possibles chez l’Homme (groupe 2B). Si l’on veut remplacer ces solvants toxiques par un autre hydrocarbure chloré, il ne reste que le dichlorométhane dénommé aussi chlorure de méthylène, qui malgré son action irritante (peau, yeux…) peut être retenu car moins neuro, hépato et néphrotoxique que les autres hydrocarbures chlorés. Cl Cl C C Cl Cl Cl Cl C C Cl H Perchloroéthylène Trichloroéthylène Cl Cl C Cl Cl Cl Tétrachlorure de carbone Cl C H Cl CH2 Cl Cl Chlorure de méthylène Chloroforme Dans la famille des cétones, l’acétone (C3) et la méthyléthylcétone ou MEC (C4) sont irritantes et sont de faibles neurotoxiques. Seul critère à retenir : la volatilité plus grande de l’acétone (point d’ébullition 56,5°C) que celle de la méthyléthylcétone (PEb=79,6°C), d’ où la possibilité de remplacer l’acétone par la butanone (MEC). Par ailleurs, ces deux solvants très inflammables, potentialisent l’action neurotoxique périphérique de l’hexane. O O CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 2 Acétone CH 3 Méthyléthylcétone En ce qui concerne l’acétate d’éthyle (PEb=77°C), c’est un solvant volatil et inflammable, de toxicité modérée (irritation de la peau et des muqueuses, neurotoxicité légère mais apprécié par les solvents’ sniffers !!!). Il est néanmoins préférable à l’acétate de méthyle, plus volatil (PEb=57°C) mais surtout beaucoup plus toxique, car hydrolysable dans l’organisme en libérant du méthanol, toxique de la rétine. O CH 3 C O CH 3 Acétate de méthyle O CH 3 C O CH 2 CH 3 Acétate d’éthyle 8 Le tableau ci-après résume les choix que nous pouvons proposer en se basant sur des considérations physicochimiques (volatilité, liposolubilité…) et toxiques (humaines, environnementales). Famille chimique Solvants les plus toxiques Hydrocarbures saturés Hexane Composés chlorés Perchloroéthylène Trichloroéthylène Tétrachlorure de carbone Chloroforme Méthanol Alcools Solvants de remplacement proposés Heptane Cyclohexane Chlorure de méthylène (Dichlorométhane) Ethanol Isopropanol Proposition de remplacement des solvants les plus toxiques utilisés dans le dégraissage des os de baleine. Il est évident que, même si les solvants proposés sont les moins toxiques, il est important de respecter les règles de sécurité mises en place pour la manipulation des produits chimiques, surtout s’ils sont inflammables ou dangereux pour l’environnement. 7. Conclusion Dans les techniques de dégraissage des os de baleine, l’utilisation des solvants lipophiles est répandue. A partir de la liste des différents solvants utilisés dans cette opération délicate, nous avons sélectionné, dans une même famille le ou les solvants les moins toxiques. Avec les solvants sélectionnés, il est important de rester vigilant car certains d’entre eux sont très volatils et inflammables (alcanes, alcools, cétones, acétate d’éthyle…). D’autres sont des polluants majeurs de nos écosystèmes (solvants chlorés) et leur dispersion devra être étroitement surveillée, car certains (CCl4) attaquent la couche d’ozone, d’autres sont difficilement biodégradables, et pire, peuvent former après métabolisation des produits plus dangereux (le trichlo ou le perchlo qui, en se déchlorant, forment du chlorure de vinyle HH C C ClH (très génotoxique chez l’Homme). Par ailleurs, les récents progrès de la toxicologie moléculaire ont mis en évidence que nous sommes génétiquement inégaux devant les produits chimiques toxiques. En particulier, nous sommes aussi inégaux par rapport à notre statut hormonal. Les femmes en âge de procréer, enceintes ou allaitantes sont beaucoup plus sensibles aux effets de produits chimiques comme les perturbateurs endocriniens, dont certains sont très reprotoxiques (c’est le cas de plusieurs éthers de glycol). Il est donc essentiel de respecter la santé de ses collègues de travail, comme nous venons de le préciser, car nous sommes inégaux devant les produits chimiques, qu’ils soient du reste bénéfique (oligoéléments, vitamines…) ou néfastes pour la santé et l’environnement. 9 Complément, après la Table-ronde sur la Conservation des squelettes gras : Méthodes de dégraissage Lors de son intervention du 8 février 2012, David Stemmer, responsable de la collection de Mammifères du South Australian Museum d’Adélaïde (Australie) a mentionné que parmi les solvants organiques pouvant être utilisés pour le dégraissage d’os de mammifères, il a obtenu des résultats intéressants avec l’éther éthylique de l’éthylèneglycol (Ethylglycol ou Ethylcellosolve). Cet éther éthylique de l’éthylèneglycol, comme son homologue méthylique (2-Méthoxyéthanol, Méthylglycol ou Méthylcellosolve), ainsi que leur acétates, sont interdits par l’Union européenne, car ce sont de puissants toxiques pour la reproduction (infertilité, effets tératogènes …). Pour les futurs utilisateurs de solvants de cette famille d’éthers de glycol, il est préférable d’utiliser les 1-monoéthers de propylèneglycol (méthyliques ou éthyliques) qui sont d’excellents solvants non reprotoxiques. Dans le tableau ci-après, sont rassemblés les formules générales des éthers de l’éthylène glycol ainsi que celles du 2-éther du propylèneglycol qui sont classés reprotoxiques humains mais aussi celle du 1-éther du propylèneglycol qui n’est pas reprotoxique chez l’homme. ETHERS METHYLIQUES ET ETHYLIQUES DE L'ETHYLENE GLYCOL ET DU PROPYLENEGLYCOL CH3 CH2 O R CH2 O R O CH2 O H CH2 O C Acétate du monoéther de l'éthylèneglycol Monoéther de l'éthylèneglycol CH CH3 CH2 CH 3 CH3 O R CH O O H CH2 O C 2-Monoéther du propylèneglycol CH R O CH3 CH2 Acétate du 2-monoether du propylèneglycol CH3 O O H CH O R CH2 O 1-Monoéther du propylèneglycol O C R Acétate du 1-monoéther du propylèneglycol R= CH3 CH2 CH3 Composés Reprotoxiques CH3 Composés Non- reprotoxiques Dans la famille des monoéthers méthyliques ou éthyliques de glycol (dérivés de l’éthylène ou du propylèneglycol), trois types d’éthers sont principalement utilisés en milieu professionnel. 10 CH3 CH3 CH2 O R CH O R CH O H CH2 O H CH2 O H CH2 O R 1-Monoéther du propylèneglycol 2-Monoéther du propylèneglycol Monoéther de l'éthylèneglycol R = CH3 = C2H5 Formules générales des éthers de glycol. Or dans la série des éthers méthyliques ou éthyliques, seuls les monoéthers de l’éthylèneglycol et les 2-monoéthers du propylèneglycol sont doués de propriétés toxiques pour la reproduction (diminution de la fécondité, anomalies dans la descendance). Ces deux types d’éthers de glycol ont en commun d’avoir une fonction alcool primaire (RCH2-OH) en alpha d’une fonction éther-oxyde (R1-O-R2). R1 CH O R2 CH2 O H R1 = H = CH3 R2 = CH3 = C2H5 2-Monoéther de l'éthylène glycol (R1=H) ou du propylène glycol (R1=CH3) Fonction alcool primaire en position α d’une fonction éther-oxyde. La métabolisation de ces composés est comparable à celle d’un alcool primaire comme l’éthanol. En présence d’une alcool-déshydrogénase, l’alcool primaire est oxydé en aldéhyde qui à sont tour en présence d’une aldéhyde-déshydrogénase conduit à l’acide carboxylique correspondant. Ce sont les acides α-alkoxycarboxyliques qui sont les métabolites finaux et en même temps les toxiques ultimes responsables de la majorité des effets reprotoxiques. Il apparaît donc que la reprotoxicité est liée surtout à la présence d’un toxicophore α-alkoxy-acide. R1 R1 CH O R2 CH2 O H 2-Monoéther d'un glycol Alcooldéshydrogénase R1 CH O C R2 aldéhyde déshydrogénase H O R2 C H O O 2-Alkoxyaldéhyde R1 = H = CH3 CH O Acide 2-alkoxyalcanoïque Interactions avec les cibles cellulaires R2 = CH3 = C2H5 Processus Toxique Métabolisation des 2-monoéthers de glycols en acides 2-alkoxy-alcanoïques. 11 En revanche le 1-monoéther du propylèneglycol qui ne peut se métaboliser par cette voie car il présente une fonction alcool secondaire, oxydable en cétone, ne présentera pas des propriétés reprotoxiques. CH3 CH O H CH2 O R CH3 Alcooldéshydrogénase C CH2 O 1-Monoéther du propylèneglycol R = CH 3 = C2H 5 O R 2-Alkoxypropanone Métabolisation des 1-monoéthers du propylèneglycol. On peut donc considérer l’enchaînement 2-monoéther de glycol (R=H ou CH3) comme un protoxicophore et l’enchaînement 2-alkoxycarboxylique comme un toxicophore. R1 R1 CH O R2 CH O CH2 O H C O R2 H O 2-Monoéther d'un glycol Protoxicophore série éthylèneglycol R1 = H = CH3 série propylèneglycol R2 = CH3 éther-oxyde méthylique = C2H5 éther-oxyde éthylique Acide 2-alkoxyalcanoïque Toxicophore Protoxicophore et Toxicophore, dérivés des éthers de glycol. Bibliographie Snyder R., (1987), Ethel Browning’s Toxicity and Metabolism of Industrial Solvents, 1. Hydrocarbons, 2. Nitrogen and phosphorus solvents, Elsevier, Amsterdam. Bélanger E., Lapointe G., Ménard S., (1987), Répertoire toxicologique, Toxicité des principaux solvants réglementés, Commission de la Santé et de la Sécurité du Travail du Québec, Montréal, 63 p. Picot A., Grenouillet Ph., (1992), Sécurité en laboratoire de chimie et de biochimie, Technique et Documentation Lavoisier, Paris, 424 p. Palmade-Le Dantec N., Picot A., (2012), « La prévention du risque : le remplacement des solvants les plus toxiques par des solvants moins toxiques », Actes du Colloque LC2B –CICRP : Conservationrestauration et sécurité des personnes, Draguignan, février 2010. INRS : plusieurs documents et fiches toxicologiques (FT) sont accessibles sur le site de l’INRS www.inrs.fr. Picot A., Ducret J., (2012), La sécurité et la prévention en laboratoire de chimie et de biochimie, Technique et Documentation Lavoisier, Paris (parution prévue septembre 2012). 12 MUSEUM D’HISTOIRE NATURELLE DE NANTES ARC’ANTIQUE Table ronde internationale LA CONSERVATION DES SQUELETTES GRAS METHODES DE DEGRAISSAGE Toxicologie des Solvants : Une approche toxicochimique Nantes Mercredi 8 février 2012 André PICOT Président de l’ATC Directeur de Recherche honoraire au CNRS, Expert français honoraire auprès de l’Union européenne pour les Produits chimiques en Milieu de travail (SCOEL, Luxembourg), GSM int’l +33 610 824 421 [email protected] ASSOCIATION TOXICOLOGIE-CHIMIE MDA 206 Quai de Valmy, 75010 PARIS. http://atctoxicologie.free.fr 2 LA CHIMIE :SCIENCE DES PRODUITS CHIMIQUES DEUX VARIÉTÉS DE PRODUITS CHIMIQUES: PRODUITS CHIMIQUES PRODUITS PURS Numéros d’identification MÉLANGES Préparations… (N° CAS, EINECS…) 3 CLASSIFICATION DES PRODUITS CHIMIQUES PRODUITS CHIMIQUES Produits Minéraux Produits Organiques Tous les Eléments chimiques excepté le Carbone organique L’Elément Carbone C─C = Carbures Métaux Non-métaux C─H Hydrocarbures saturés = Squelette hydrocarboné (O,S,N,Halogène s…) Hétéroéléments (O,N,S,Halogènes…) Insaturation Alcènes Fonctions organiques Arènes… 4 PRINCIPALES PHYSICOCHIMIQUES DES SOLVANTS Schéma 2 PROPRIÉTÉS SOLVANTS Etat physique Liquide Vapeurs Gaz Solide PROPRIETES PHYSICOCHIMIQUES Volatilité Solubilité EAU (Hydrosolubilité) LIPIDES (Liposolubilité) % solubilité dans les Lipides % solubilité dans l’Eau Coefficient de partage 5 RISQUES LIÉS AUX PRINCIPALES PROPRIÉTÉS DES SOLVANTS. 6 PRINCIPAUX TYPES DE TOXICITÉ LIÉS AUX SOLVANTS 7 EFFETS NÉFASTES DES PRODUITS CHIMIQUES SUR LA SANTÉ ET SUR L’ENVIRONNEMENT Produits chimiques Effets néfastes sur l’Environnement -industriels -domestiques -etc. Effets toxiques globaux sur la Santé 8 LES SOLVANTS HYDROCARBONÉS Hexane Heptane Cyclohexane LES SOLVANTS HALOGÉNES Cl Cl C C Cl Cl Cl Cl C C Cl H Perchloroéthylène Trichloroéthylène Cl Cl C Cl Cl Cl C H Cl Cl Tetrachlorure de carbone Chloroforme Cl CH2 Cl Chlorure de méthylène 9 LES SOLVANTS HYDROXYLÉS CH 3 CH3 OH CH3 CH2 OH Méthanol Ethanol H C CH 3 OH Isopropanol LES SOLVANTS CÉTONIQUES O O CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 2 Acétone CH 3 MéthylEthylCétone (MEC) LES ESTERS CARBOXYLIQUES O CH 3 C O CH 3 Acétate de méthyle O CH 3 C O CH 2 CH 3 Acétate d’éthyle 10 CONCLUSION Proposition de remplacement des Solvants les plus toxiques, utilisés dans le dégraissage des Os de Baleine. Famille chimique Hydrocarbures saturés Composés chlorés Alcools Solvants les plus toxiques Hexane Perchloroéthylène Trichloroéthylène Tétrachlorure de carbone Chloroforme Méthanol Solvants de remplacement proposés Heptane Cyclohexane Chlorure de méthylène (Dichlorométhane) Ethanol Isopropanol Sachons choisir un bon Solvant, afin de mieux préserver notre Santé, celle de vos Collègues et l’Environnement . 11