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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.
andre.pico[email protected]m
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.

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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.
C─C
=
Carbures
C─H
Hydrocarbures saturés
=
Squelette hydrocarboné
Fonctions organiques
Tous les éléments chimiques
excepté le Carbone
organique
PRODUITS CHIMIQUES
Produits minéraux
Métaux
Non-métaux
(O,S,N,Halogène
s…)
L’élément Carbone
Produits organiques
Hétéroéléments
(O,N,S,Halogènes …)
Insaturation
Alcènes,
Arènes
Alcynes

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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
% solubilité dans les Lipides
% solubilité dans l’Eau
Liquide Vapeurs Gaz Solide
PROPRIETES PHYSICOCHIMIQUES
Volatilité
Solubilité
EAU
(Hydrosolubilité)
LIPIDES
(Liposolubilité)
=
Coefficient de partage
(Log Kow)
Schéma 2 : Principales propriétés physicochimiques des solvants.

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Cl C
Cl CCl
H
Cl C
Cl CCl
Cl
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 !
D’autres solvants chlorés comme le trichloroéthylène 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

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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.