Hydrocarbures aromatiques polycycliques : « Certains d'entre eux comptent parmi les cancérigènes les plus puissants connus », Dr Tiegnan

Lefaso.net : Qu’appelle-t-on hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ?

Zabado Jean François Roméo Tiégnan : Les Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituent une classe de composés organiques complexes, constitués de carbone-d’hydrogène et présentant une structure cyclique condensée d’au moins deux cycles benzéniques. Les hydrocarbures classés parmi les HAP « légers » (jusqu’à trois cycles benzéniques) se présentent le plus souvent sous forme gazeuse dans l’air intérieur. Les HAP « lourds » (de 4 à 7 cycles benzéniques), sont fixés à des particules de matière organique qu’on trouve principalement dans l’air extérieur. Nous trouvons des HAP en phase gazeuse et particulaire.

Comment ces substances se forment-elles dans l’environnement ?

Les HAP se forment principalement soit lors de la combustion incomplète de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel et charbon), soit lors de la combustion de la végétation. Les HAP peuvent être synthétisés à partir d’hydrocarbures saturés (à liaisons simples) en conditions de manque d’oxygène. La pyrosynthèse et la pyrolyse sont les deux principaux mécanismes susceptibles d’expliquer la formation des HAP. Les hydrocarbures à faible poids moléculaire donnent naissance à des HAP par pyrosynthèse. Lorsque la température dépasse 500 °C, les liaisons carbone-hydrogène et carbone-carbone se rompent pour former des radicaux libres. Ces radicaux se combinent pour former de l’acétylène, qui se condense ensuite en structures cycliques aromatiques, résistantes à la dégradation thermique. La tendance des hydrocarbures à former des HAP par pyrosynthèse varie selon le type de composés aromatiques. Il existe trois mécanismes possibles de formation des HAP lors de la combustion : les condensations lentes de Diels-Alder, les réactions radicalaires rapides et le mécanisme de réaction ionique.

Cependant, le mécanisme de formation radicalaire est privilégié, car le processus de combustion au sein du moteur à combustion interne doit se dérouler très rapidement. Il semble que les radicaux d’hydrocarbures gazeux se réorganisent rapidement, ce qui explique le mécanisme de formation et de croissance des HAP. Par ailleurs, de faibles quantités de certains HAP ont survécu dans des conditions de pyrolyse à haute température, mais pas dans des environnements oxydants. Ces observations suggèrent que la pyrosynthèse est le principal mécanisme à l’origine des émissions de HAP issues de la combustion de charbon pulvérisé.

La structure cyclique propre aux composés cycliques favorise la formation de HAP. Les composés insaturés sont particulièrement sensibles aux réactions impliquées dans la formation des HAP. Les alcanes supérieurs présents dans les carburants et les matières végétales forment des HAP par pyrolyse, c’est-à-dire par craquage des composés organiques. La production de HAP par les véhicules à essence dépend du rapport air/carburant. Il a été constaté que la quantité d’HAP présents dans les gaz d’échappement diminue lorsque le mélange est plus pauvre en air.

Quelles sont les principales sources d’émission des HAP au Burkina Faso ?

Les HAP et leurs dérivés sont issus de la combustion incomplète de matières organiques provenant, en partie, de sources naturelles telles que les incendies de forêt et les éruptions volcaniques, mais principalement d’émissions d’origine anthropique (émissions des véhicules, du charbon, du bois, des carburants, du tabac). La concentration en HAP varie considérablement selon les environnements ruraux et urbains. Ces polluants se forment principalement lors de la combustion incomplète et de la pyrolyse des combustibles fossiles ou du bois, ainsi que lors du rejet de produits pétroliers.

Certains HAP sont utilisés en médecine pour la fabrication de colorants, de plastiques et de pesticides. Parmi les HAP produits à des fins commerciales, on peut citer le naphtalène, le fluorène, l’anthracène, le phénanthrène, le fluoranthène et le pyrène. D’une manière générale, on distingue cinq grandes sources d’émissions de HAP : les sources domestiques, mobiles, industrielles, agricoles et naturelles. La plupart des études montrent que les émissions provenant des gaz d’échappement des véhicules (diesel, essence au plomb et sans plomb) constituent la principale source de HAP dans les zones urbaines.

Les émissions domestiques : elles sont principalement liées à la combustion du charbon, du pétrole, du gaz, des déchets ou d’autres substances organiques telles que le tabac ou la viande cuite au charbon de bois. La majorité des HAP présents dans la fumée issue de la combustion de la biomasse est de faible poids moléculaire et principalement volatile, plus de 86 % du total des HAP (légers) se trouvant en phase vapeur. La combustion domestique de combustibles solides contribue de manière significative aux émissions totales de HAP. Il convient toutefois de noter que les émissions domestiques de HAP présentent d’importantes variations géographiques, dues aux différences climatiques et aux systèmes de chauffage domestiques utilisés. Or, les émissions de HAP provenant de ces sources peuvent constituer un risque sanitaire majeur en raison de leur présence généralisée dans l’air intérieur.

Emissions mobiles : Les sources mobiles comprennent les émissions provenant de véhicules tels que les avions, les navires, les trains, les automobiles, les véhicules tout-terrain et les engins de chantier. Les émissions de HAP provenant de ces sources dépendent du type de moteur, de sa charge et de son âge, du type et de la qualité du carburant (par exemple, son caractère aromatique). L’accumulation de HAP dans l’huile de lubrification, de la combustion de cette huile, ainsi que du mode de conduite, y compris le démarrage à froid et les dispositifs de contrôle des émissions. Les zones urbaines caractérisées par des conditions de circulation encombrées, où les véhicules n’effectuent souvent que de courts trajets, favorisent les émissions de HAP. La détérioration du moteur et un kilométrage élevé augmentent également les émissions.

Dans quels milieux retrouve-t-on généralement les HAP : air, eau, sols ou aliments ?

Les HAP sont présents dans plusieurs milieux : dans l’air, sous forme de gaz ou de particules ; dans les sols où ils peuvent s’accumuler ; dans les cours d’eau et les sédiments. Ils peuvent également se former dans les aliments lors de la cuisson (par exemple, sur un grill, au barbecue ou lors d’un processus de fumage). Dans les zones urbaines où la combustion du charbon et du bois est prédominante, une part importante de la concentration en HAP dans l’air ambiant est associée à ces sources.

Pourquoi les scientifiques considèrent-ils les HAP comme des polluants préoccupants ?

Il y a de plus en plus de preuves de l’omniprésence des HAP et des risques pour la santé liés à l’exposition à ces substances. La présence des HAP dans l’environnement suscite une inquiétude croissante, car ils sont concentrés dans l’air ambiant et certains d’entre eux comptent parmi les cancérigènes les plus puissants connus.

Comment les populations sont-elles exposées aux hydrocarbures aromatiques polycycliques au quotidien ?

La contamination de l’organisme humain par les HAP se fait principalement par inhalation (provoquant des bronchites et de l’asthme) ou par ingestion (aliments). En raison de leur nature lipophile, les HAP peuvent également être absorbés par la peau. L’inhalation de fumées reste l’une des principales voies d’exposition.

Certains aliments peuvent-ils contenir des HAP ? Si oui, lesquels sont les plus concernés ?

À ce niveau, plusieurs publications scientifiques du Burkinabè Dr Bazoin Sylvain Raoul Bazié consacrées au poulet braisé et flambé (« poulet bicyclette ») au Burkina Faso attirent notre attention. Le 1er article scientifique intitulé “Contamination par les hydrocarbures aromatiques polycycliques des poulets grillés et rôtis et évaluation des risques sanitaires au Burkina Faso” a été publié en 2021. En substance, les concentrations médianes de benzo[a]pyrène (BaP) étaient environ 8 fois plus élevées dans les poulets flambés que dans les poulets braisés. Les quatre HAP principaux (BaP + chrysène + benzo[a]anthracène + benzo[b]fluoranthène) étaient environ 5 fois plus abondants dans les poulets flambés.

Le 2e article scientifique intitulé “Évaluation de la teneur en amines aromatiques hétérocycliques dans le poulet grillé et braisé au Burkina Faso” a été publié en 2022. En substance, huit amines aromatiques hétérocycliques (AAH) dans 29 poulets flambés et 66 poulets braisés collectés à Ouagadougou. Ces composés peuvent se former lors de la cuisson à haute température et sont particulièrement intéressants dans l’évaluation des risques liés à la consommation de viandes fortement grillées.

Le 3e article scientifique n’a pas de lien étroit avec les HAP, certes, mais il est très intéressant dans la mesure où il révèle la contamination des poulets flambés et braisés par des métaux lourds. L’article intitulé “Concentrations et évaluation des risques sanitaires liés aux oligo-éléments métalliques présents dans les poulets braisés et flambés prêts à consommer au Burkina Faso” a été publié en 2020. En substance, cette étude a montré des concentrations de Cuivre (Cu), du Fer (Fe) et du Nikel (Ni) environ deux fois plus élevées dans les poulets flambés que dans les poulets braisés.

Je vous explique simplement ce qui se passe lors de la cuisson. Lorsque le charbon de bois ou le bois est utilisé pour griller, flamber ou rôtir un poulet, une combustion incomplète peut se produire, notamment lorsque l’apport en oxygène est insuffisant. Cette combustion incomplète entraîne la formation de plusieurs polluants, dont le monoxyde de carbone (CO), un gaz incolore et hautement toxique.

Quels sont les effets des HAP sur la santé humaine à court et à long terme ?

Les HAP sont connus pour leurs propriétés cancérigènes ou cancérogènes ou tératogènes. À mesure que leur poids moléculaire augmente, leur cancérogénicité s’accroît également, tandis que leur toxicité aiguë diminue. Ces composés sont largement présents dans l’atmosphère et comptent parmi les premiers polluants atmosphériques à avoir été identifiés comme substances cancérigènes présumées.

Existe-t-il un lien entre l’exposition aux HAP et certains cancers ?

L’un des plus connus, le benzo(a)pyrène a été classé comme « cancérogène certain » par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) tandis que le benzo(a)anthracène, le benzo(b)fluoranthène et le chrysène sont considérés comme des « cancérogènes probables pour l’Homme ».

L’Agence américaine pour l’enregistrement des substances toxiques et des maladies (ATSDR) a retenu 17 HAP prioritaires, en fonction de leur profil toxicologique, bien que les effets sur la santé de chaque HAP ne soient pas exactement identiques. Ces 17 HAP ont été retenus pour figurer sur la liste prioritaire car ils sont soupçonnés d’être plus nocifs que les autres et présentent des effets nocifs représentatifs des HAP en général. La plupart des HAP susceptibles d’être cancérigènes pour l’homme sont associés aux particules en suspension, en particulier aux particules fines. Nous devons donc obligatoirement faire attention à la pollution atmosphérique sans exception aucune surtout celle causée par les activités de l’homme.

Quel impact les HAP peuvent-ils avoir sur la reproduction et le développement de l’enfant ?

Les impacts ne peuvent être que hautement négatifs. Les HAP, considérés comme l’une des familles de perturbateurs endocriniens, sont mutagènes et reprotoxiques.

Mutagènes en ce sens que les HAP pourraient être à l’origine des changements génétiques et épigénétiques (au-dessus de l’ADN sans toucher la séquence principale) touchant la molécule d’ADN.

Reprotoxiques car les HAP pourraient être à l’origine de la baisse de la fertilité et de la fécondité. Les HAP pourraient également être responsables de certaines fausses couches et malformations congénitales, car ils peuvent interférer avec le fonctionnement des hormones durant les 3 premiers mois de la grossesse. En effet, durant la formation de l’embryon, c’est grâce aux hormones que l’embryon va se construire d’une manière ordonnée et coordonnée dès les premiers jours après la fécondation. Les hormones vont guider les cellules souches dans la mise en place des organes du futur bébé. Les hormones auront un rôle fondamental dans la différenciation sexuelle du fœtus. Un simple dérèglement dans certaines fenêtres du développement fera sentir ses conséquences pour toute la vie, de manière souvent irréversible.

Pour ce qui est du développement de l’enfant, le système nerveux, l’hormone thyroïdienne et les hormones de croissance interviennent. Durant les 1 000 premiers jours de l’enfant, une perturbation de la disponibilité des hormones thyroïdiennes pendant cette période critique peut donc avoir des conséquences importantes sur le développement neurologique. Les 1 000 premiers jours du bébé constituent une fenêtre critique de programmation endocrinienne et épigénétique au cours de laquelle les hormones régulent la croissance, le développement cérébral, la maturation des organes, le métabolisme et la reproduction. Toute perturbation de ces signaux hormonaux par des facteurs environnementaux peut contribuer à programmer la susceptibilité à certaines maladies tout au long de la vie : c’est ce qu’on appelle le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) qui veut dire l’origine développementale de la santé et des maladies. Ce concept veut tout simplement dire que nous avons certaines pathologies qui tirent leur origine durant la période de la grossesse à cause du mode de vie de la femme gestante.

Quelles conséquences ces polluants ont-ils sur la biodiversité et les écosystèmes ?

Les HAP sont des Polluants organiques persistants (POP) à cause de leur durée de vie dans l’environnement. Ils peuvent avoir des effets importants sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes, en particulier lorsqu’ils s’accumulent dans les sols et les sédiments. Comme effets, il s’agit de la toxicité sur les organismes aquatiques, d’une accumulation dans les chaînes alimentaires, de la réduction de la survie ou de la reproduction de certaines espèces sensibles, de la perturbation des micro-organismes du sol. Les HAP peuvent également jouer sur la germination, la croissance des racines et la photosynthèse chez les végétaux.

Quelles bonnes pratiques peuvent permettre de réduire l’exposition des populations à ces substances ?

Nous allons énumérer ensemble les différentes pratiques tendant à diminuer drastiquement cette exposition aux HAP. Les activités domestiques constituent une source importante d’émission d’Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Dans la plupart des cas, ces émissions ne sont pas soumises à une réglementation spécifique. Les équipements modernes fonctionnant au gaz ou au fioul, utilisés pour le chauffage et la production d’eau chaude, émettent généralement de faibles quantités de HAP. De même, les systèmes de chauffage utilisant des combustibles solides comme le bois, le charbon ou la tourbe sont plus performants et moins polluants lorsqu’ils sont équipés de dispositifs d’alimentation et de contrôle automatiques plutôt que d’un chargement manuel. Pour limiter les émissions de HAP, plusieurs solutions peuvent être envisagées, notamment l’installation de dispositifs catalytiques, qui permettent de réduire la quantité de polluants rejetés dans l’environnement.

Émissions des véhicules : Les pots catalytiques destinés aux moteurs à essence ont un effet notable sur la réduction des HAP. Des études ont montré que la réduction obtenue grâce aux pots catalytiques se situait généralement entre 80 % et 90 %, mais qu’une réduction de 94 % avait été observée pour le benzo[a]pyrene (B[a]P). Les pots catalytiques destinés aux moteurs diesel réduisent également les émissions totales d’HAP ; toutefois, ces réductions ne sont pas aussi importantes que celles obtenues avec les moteurs à essence.

Émissions industrielles : Une meilleure gestion énergétique peut permettre d’optimiser la combustion, ce qui se traduit par une réduction des émissions.

Émissions d’origine agricole : Les émissions de HAP provenant de sources agricoles sont difficiles à quantifier et à maîtriser en raison de l’incertitude liée aux facteurs d’émission et de la grande diversité de ces activités. Toutefois, le brûlage à l’air libre des résidus et déchets agricoles peut faire l’objet d’une réglementation.

Quel message souhaitez-vous adresser aux citoyens concernant les risques liés aux hydrocarbures aromatiques polycycliques ?

Il existe un lien étroit entre contamination environnementale, santé humaine et santé des écosystèmes. Les HAP constituent un excellent exemple de polluants à l’interface entre environnement, biodiversité et santé humaine. Ils peuvent provenir de sources très courantes au Burkina Faso : combustion du bois et du charbon, brûlage des déchets, trafic routier, activités industrielles et cuisson à haute température. Les HAP de haut poids moléculaire, comme le benzo[a]pyrène, sont généralement particulièrement préoccupants en raison de leur persistance et de leur potentiel génotoxique et cancérogène. C’est pourquoi les modes de cuisson au feu direct, notamment le grillage et le flambage, méritent une attention particulière du point de vue de la santé publique et de la sécurité alimentaire.

Propos recueillis par Armelle Ouédraogo

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