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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
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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
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LA CHIMIE :SCIENCE DES PRODUITS CHIMIQUES
DEUX VARIÉTÉS DE PRODUITS CHIMIQUES:
PRODUITS CHIMIQUES
PRODUITS PURS
Numéros d’identification
MÉLANGES
Préparations…
(N° CAS, EINECS…)
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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…
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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
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RISQUES LIÉS AUX PRINCIPALES PROPRIÉTÉS
DES SOLVANTS.
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PRINCIPAUX TYPES DE TOXICITÉ LIÉS AUX
SOLVANTS
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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
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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
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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
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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 .
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