Résumé d'ouvrages et travaux suivi de: Evaluation des risques sanitaires liés aux mélanges chimiques contenus dans l'eau destinée à la consommation urbaine

III.4.2. Aspects théoriques des effets combinés de mélanges chimiques

Caractériser les actions combinées de mélanges chimiques implique le défi de la façon de définir l'effet antagonique, additif ou synergique. Il est donc d'importance de comprendre la terminologie qui décrit l'effet combinée des agents en termes de mécanisme d'action. Il y a soixante-dix ans trois concepts de base d'action commune ou interaction de la combinaison des produits chimiques ont été définis par des biomathématiciens (Bliss, 1939 ; Plackett et Hewlett, 1952) et ce sont encore valides aujourd'hui.

En effet, Bliss (1939) a identifié trois modes d'action des constituants au sein d'un mélange vis-à-vis des organismes vivants :

« Independent joint action » : dans ce type d'action les constituants agissent sur des sites d'actions différents et la réponse biologique d'un constituant n'est pas influencée par un autre ;

« Similar joint action » : les constituants agissent sur les mêmes sites d'actions et la réponse biologique d'un constituant n'est pas influencée par un autre. C'est l'approche la plus utilisée pour l'étude des mélanges ;

« Synergistic action » : où la réponse d'un mélange ne peut être connue par les réponses isolées des constituants. La réponse d'un mélange dépend des effets combinés de ses constituants.

Tous les trois principes de base d'action commune des polluants sont théoriques. Cependant, on devra très probablement traiter ces concepts en même temps, particulièrement quand les mélanges se composent de plus de deux composés et quand les cibles (individus plutôt que cellules) sont plus complexes.

Fox et al. (2004) considèrent l'évaluation des risques liés aux mélanges chimiques ou l'évaluation cumulative des risques (ERC) comme la démarche la plus récente dans l'évolution de l'évaluation. USEPA (2003) définit cette démarche comme une analyse, caractérisation, et quantification possible des risques combinés pour la santé humaine ou l'environnement dus à de multiples substances ou stresseurs. Cette définition laisse comprendre que l'additivité est le mode d'action initialement admis pour la mise en oeuvre de l'ERC.

Déjà en 1981, l'OMS avait proposé un modèle, basé sur l'action additive des polluants, pour évaluer la concentration de l'exposition due aux mélanges chimiques.

LCE : Limite de la concentration d'exposition

C₁, C₂ et C_n : concentrations observées

M : Concentration maximum acceptable (valeur seuil)

En 1995, Santé Canada (Health Canada) a officiellement adopté ce modèle et l'a introduit dans le Guide canadien pour la qualité de l'eau potable.

Dans les unités de distribution où la chloration est appliquée sur de l'eau brute riche en matière organique, les populations desservies sont exposées à un certain nombre de substances chimiques (sous produits de la chloration « SPC »), très connus pour leurs effets indésirables sur la santé humaine. La littérature rapporte la survenue de cancers et d'atteintes reprotoxiques. Les preuves proviennent principalement d'études expérimentales chez l'animal et font l'objet de larges débats contradictoires. L'OMS (1993), a proposé le modèle suivant pour l'estimation des effets combinés :

THMs : Thrihalométhanes

Ce : Concentration d'exposition

CHBr₃ : Bromoforme

CHBr₂Cl : Chlodibromométhane

CHBrCl₂ : Bromodichlométhane

CHCl₃ : Chloroforme

VS_OMS : Valeur seuil de l'OMS

Le programme IRIS (Integrated Risk Information System) de l'USEPA est une base de données bien reconnue pour les informations sur les effets des substances chimiques normalisées sur la santé humaine. Cette base fournit les propriétés physico-chimiques et les informations toxicologiques, incluant notamment la concentration de référence RfC, des substances enregistrées.

La RfC (ou valeur seuil d'une susbtance pour une voie d'exposition donnée) est la variable principale retenue par l'USEPA (2000) pour la mise en oeuvre de l'évaluation cumulative des risques par la méthode de Hazard Index (HI) ou Indice de Danger (ID).

Cette méthode permet d'abord d'évaluer les effets d'une substance agissant indépendamment des autres. HI se calcule en divisant la concentration d'exposition mesurée ou estimée par la RfC :

HI = Concentration d'exposition mesurée ou estimée/ RfC

Pour HI < 1, la concentration d'exposition est inférieure à la valeur seuil, donc aucun effet sur la santé ne peut être attendu. Par contre, pour HI 1, la concentration d'exposition excède la valeur seuil, de nouvelles recherches sur les effets sanitaires du polluant sont recommandées, en procédant au calcul de Hazard metric HM.

HM = Concentration d'exposition mesurée ou estimée/NOAEL ou LOAEL ajusté

En posant l'hypothèse d'additivé entre les polluants, les HMs calculés, pour toutes les substances non cancérigènes^2(*) étudiés, sont additionnés afin d'estimer l'effet spécifique cumulatif CHM.

où i représente chaque substance chimique et j l'effet spécifique (Fox et al. 2004).

Cette démarche, basée uniquement sur l'hypothèse d'additivité, n'est valide uniquement que dans les conditions où les polluants dans le mélange induisent un même effet toxique, via un même mode d'action. Je pense qu'il sera souvent impossible d'obtenir des informations adéquates et suffisantes sur chaque polluant du mélange pour effectuer les calculs. En effet, les données sur l'interaction (autre que l'additivité) ne sont pas incluses dans cette approche, ce qui restreint son utilisation dans l'étude de scénarios de cas réels.

Pour contourner cette restriction, plusieurs agences ont proposé l'addition d'un facteur d'incertitude (FI) au HI (NRC, 1989). Cependant, l'utilisation d'un facteur de sécurité pour compenser l'augmentation potentielle du risque lié à l'exposition simultanée n'a pas non plus une nette justification scientifique.

Mumtaz et Durkin (1992) ont proposé une justification que je trouve scientifiquement plus correcte. Ils ont pris en considération les interactions antagoniques et synergiques dans une dérivation de HI (HI = HI * If^PDE). Dans cette approche, une classification des poids d'évidence (PDE) est utilisée pour estimer les effets combinés (additivité, antagonisme et synergie) pour des mélanges binaires basés sur les informations concernant les différents composés. Dans la perspective de montrer l'utilité de cette méthode dans les évaluations des risques à réaliser, la démarche PDE nécessite d'être validée par des études expérimentales comme l'ont démontré Mumtaz et al. (1998).

* ² L'USEPA propose d'autres modèles pour l'évaluation des risques liés aux mélanges de substances cancérigènes. Ces méthodes ne sont pas présentées dans ce mémoire.