Suite des informations relevées sur le site de l'Institut national de veille sanitaire.

Mécanismes d'action des polluants sur la santé

Les études épidémiologiques mettent en évidence les liens entre exposition à la pollution atmosphérique et pathologies respiratoires et cardio-vasculaires. Les résultats obtenus dans le cadre d’études épidémiologiques, toxicologiques et expérimentales permettent de proposer des mécanismes biologiques pour l’action des polluants sur la santé.

Ces mécanismes font intervenir des réactions inflammatoires et un stress oxydatif se produisant au niveau des poumons à la suite de l’inhalation de polluants, pouvant entrainer également une inflammation systémique (à l’échelle de l’organisme tout entier).

Pour les mécanismes physiopathologiques responsables des effets cardio-vasculaires de la pollution atmosphérique :
Effets cardio-vasculaires de la pollution atmosphérique : mécanismes physiopathologiques. Extrapol n°32/Septembre 2007.

Pour les mécanismes potentiels d’action des polluants sur la reproduction :
Pollution atmosphérique et reproduction. Extrapol n°28/Juin 2006.

 

Les effets sanitaires des principaux polluants mesurés

Il est difficile d’établir la nocivité respective de chaque polluant atmosphérique, car ils sont inhalés sous forme d’un mélange, et leurs effets sont peu spécifiques d’un polluant en particulier. Néanmoins certains effets spécifiques ont pu être démontrés notamment grâce aux études réalisées au laboratoire chez l’homme et l’animal.

Ozone
L'ozone est un polluant photochimique qui se forme dans l'air sous l'effet du rayonnement solaire (UV) par des réactions chimiques entre polluants dits primaires (oxydes d'azote, composés organiques volatils et monoxyde de carbone).
Les effets sur la santé de l’ozone, et notamment les effets respiratoires, sont documentés par des travaux toxicologiques et épidémiologiques et cela pour des niveaux inférieurs aux normes actuellement en vigueur en France.

Les études expérimentales
L'ozone est susceptible de pénétrer en profondeur dans les voies respiratoires. C'est un gaz oxydant qui, au niveau cellulaire, provoque une réaction inflammatoire bronchique avec libération de médiateurs pouvant entraîner des lésions du tissu pulmonaire. Cette inflammation des voies respiratoires s'accompagne d'une hyper réactivité bronchique. Il a également été montré que des expositions répétées à de faibles concentrations d’ozone pouvaient conduire à une diminution des signes fonctionnels respiratoires mais que cette tolérance apparente s’accompagnait d’une inflammation chronique locale et d’altérations tissulaires.
Lors d'une exposition à l'ozone, les manifestations cliniques les plus fréquemment rencontrées sont une toux sèche, une gène respiratoire et une douleur à l'inspiration profonde. On note aussi, de façon moins fréquente, la présence d'un essoufflement et d'une irritation de la gorge et du nez.

Dioxyde d'azote

Le NO₂ est un oxydant puissant moins soluble dans l'eau que le SO₂. Il pénètre dans les voies aériennes inférieures notamment les bronchioles.

A de fortes concentrations, le NO₂ provoque des lésions inflammatoires de l'épithélium de type oxydatif avec libération de médiateurs chimiques et de radicaux libres. On note une augmentation des lymphocytes et des macrophages dans le liquide broncho-alvéolaire pour des expositions à des doses très élevées.

Un certain nombre d'études épidémiologiques ont aussi permis d'évaluer les liens entre les niveaux de dioxyde d'azote dans l'air ambiant et la santé. L'augmentation des niveaux de NO₂ est corrélée à une augmentation de la mortalité et des hospitalisations pour pathologies respiratoires et cardio-vasulaires. Les études épidémiologiques ont également montré que les symptômes bronchitiques chez l'enfant asthmatique augmentent avec une exposition de longue durée au NO₂. On associe également une diminution de la fonction pulmonaire aux concentrations actuellement mesurées (ou observées) dans les villes d'Europe et d'Amérique du Nord. Cependant les études épidémiologiques ne permettent pas de dissocier les effets du NO₂ de ceux des autres polluants émis ou formés avec lui.

Des études expérimentales réalisées chez l’homme et chez l’animal indiquent que le NO₂ – à des concentrations dépassant 200 μg/m³ pendant de courtes périodes – est un gaz toxique qui a des effets importants sur la santé. Les études de toxicologie chez l’animal laissent également à penser qu’une exposition à long terme au NO₂ à des concentrations supérieures aux concentrations ambiantes courantes a des effets indésirables.

Particules

L'effet des particules dépend de leur taille. Les particules les plus grosses se déposent sur la muqueuse de l'oropharynx et sont dégluties, la voie de pénétration principale est donc digestive. Les particules fines se déposent sur l'arbre trachéo-bronchique et vont atteindre les alvéoles pulmonaires. Le taux de déposition est très important pour les particules ultra fines de moins de 0,5 µm, il est de 20 % pour les particules de 0,5 à 2,5 µm. Ces particules sont éliminées par phagocytose ou par le tapis mucociliaire. Au niveau cellulaire, les particules provoquent une inflammation avec libération de médiateurs chimiques et de radicaux libres au niveau des voies respiratoires.

Certaines études expérimentales montrent une association entre les particules et des marqueurs sanguins de l'inflammation (taux de fibrinogène et protéine C réactive notamment). Les particules auraient aussi un effet allergisant selon deux mécanismes, une augmentation de la synthèse des anticorps IgE résultant de l'activation des cellules du système immunitaire d'une part et une modification du pouvoir antigénique de certains pollens d'autre part. Les effets cancérogènes observés dans certaines études sont liés à la présence de molécules cancérogènes adsorbées à la surface des particules émises par les véhicules diesels. Enfin, des associations entre particules et saturation de l'oxygène sanguin, viscosité plasmatique et pression sanguine ont récemment été décrites (Extrapol n°32/Septembre 2007 ).

De nombreuses études épidémiologiques ont mis en évidence des associations à court terme entre les niveaux ambiants de particules et différents effets qui sont : une augmentation de la mortalité, des admissions hospitalières, de la prise de médicaments et des consultations médicales, des réactions inflammatoires des poumons, des symptômes respiratoires. Ces effets concernent l'appareil respiratoire mais également l'appareil cardiovasculaire. Les études concernant les effets à long terme sont moins nombreuses mais leurs résultats vont dans le sens d'un effet délétère lié à une exposition chronique aux particules, sur l'appareil cardio-pulmonaire en particulier, qui s’avèrent sans doute plus importants pour la santé publique que les effets à court terme. Une exposition à long terme aux particules diminue significativement l’espérance de vie, augmente les risques de mortalité liés aux maladies cardio-vasculaires et au cancer du poumon. Les autres effets démontrés par les études sont un accroissement des symptômes des voies respiratoires inférieures, des maladies respiratoires obstructives chroniques, une réduction des fonctions pulmonaires chez les enfants et les adultes.

Pour en savoir plus:
Pollution atmosphérique: particules ultrafines et santé. Extrapol n°33/Décembre 2007.

Dioxyde de soufre

Le SO₂, dont les concentrations ont considérablement diminué au cours des dernières décennies, doit, avant tout, être considéré comme un indicateur de la pollution acido-particulaire, et il est difficile de faire la part de ce qui revient en propre aux particules ou au SO2, tant ces deux polluants sont étroitement liés.

Le SO₂ est un gaz irritant fortement soluble dans l'eau. Le SO₂ est surtout adsorbé au niveau des voies aériennes supérieures mais il peut atteindre les voies inférieures au cours d'une activité physique intense ou s'il est adsorbé sur des particules. C'est un irritant qui cause une broncho-constriction similaire à une réaction asthmatique et entraîne la sécrétion du mucus.

Le SO₂ affecte le système respiratoire, le fonctionnement des poumons et il provoque des irritations oculaires. L'inflammation de l'appareil respiratoire entraîne de la toux, une production de mucus, une exacerbation de l'asthme, des bronchites chroniques et une sensibilisation aux infections respiratoires.

Une exposition contrôlée de courte durée à des niveaux élevés de SO₂ conduit à une diminution de la fonction respiratoire, à un accroissement de la résistance des voies aériennes et à une broncho-constriction. Ce type d'exposition au SO₂ favorise l'apparition, non seulement de symptômes tels que la toux et les sifflements mais aussi de crises asthmatiques aiguës chez les personnes sensibles (enfants, patients souffrant déjà de troubles respiratoires chroniques).

Une exposition au SO₂ sur de longues périodes à des niveaux moyens journaliers faibles est associée à la survenue de différents événements sanitaires tels que l'hospitalisation pour maladies respiratoires et cardio-vasculaires ischémiques, l'exacerbation de crises d'asthme, l'aggravation des insuffisances respiratoires chroniques et les décès pour pathologies cardio-vasculaires.

L’étude américaine AHSMOG montre une augmentation de l’incidence des cancers du poumon en relation avec le fait de vivre dans des zones caractérisées par des concentrations élevées de SO₂.

En savoir plus...


Site Internet de l'Organisation mondiale de la santé : www.euro.who.int  
La pollution atmosphérique par les particules en suspension : ses effets nuisibles sur la santé. OMS Europe. 14 avril 2005. Aide-mémoire EURO/04/05.

Extrapol. Pollution atmosphérique et santé. Revue d'analyses critiques de publications internationales.

Air, santé et prévention : vivre, c’est respirer. Les guides pratiques de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie. Disponible sur : www.ademe.fr/particuliers/Fiches/3735/AirSante00.html

Site Internet du ministère chargé de la Santé : www.sante.gouv.fr
Politiques publiques, pollution atmosphérique et santé : poursuivre la réduction des risques. Rapport du Haut comité de santé publique.

Les guides "air et santé: prévention" de l'Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) : www.ademe.fr/particuliers/fiches/3735/AirSante00.html 

La pollution de l’air et notre santé. Observatoire régional d’Île-de-France, décembre 1997. Disponible sur le site Internet de l’Observatoire régional d’Île-de-France :
www.ors-idf.org/etudes/Pdf/4_pages_av99/pollution_air_sante_97.pdf

Host S, Chardon B, Lefranc A, Grémy I. Relations à court terme entre les niveaux de pollution atmosphérique et les admissions à l’hôpital : résultats obtenus dans le cadre du Programme de surveillance air et santé (Psas). Novembre 2006. Disponible sur le site Internet de l’Observatoire régional d’Île-de-France :
www.ors-idf.org/etudes/pdf/4ppsas.pdf

Bulletin de la qualité de l’air. Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie. Disponible sur : www.buldair.org

Gerin M, Gosselin P, Cordier S, Viau C, Quenel P, Dewailly E. Environnement et santé publique : fondements et pratiques. Notice disponible sur le site de l’éditeur : www.lavoisier.fr/notice/fr2891301930.html

Résultats de l'étude ERPURS : www.ors-idf.org/publications-ors.asp

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Généralités

Une relation complexe L’impact de la pollution atmosphérique sur la santé humaine est difficile à appréhender du fait que :
	la pollution de l’air est complexe, c’est-à-dire formée d’un grand nombre de polluants, qui peuvent en outre réagir entre eux pour former des polluants secondaires ;
	l’exposition à la pollution de l’air est hétérogène dans le temps et dans l’espace : elle dépend notamment des lieux fréquentés par l’individu et des activités qu’il y accomplit ;
	les risques individuels sont faibles mais à l’échelle de la population toute entière, les impacts ne sont pas négligeables, car toute la population est exposée ;
	l’état de santé et les antécédents pathologiques, qui vont modifier la sensibilité vis-à-vis de la pollution atmosphérique, sont différents pour chaque individu ;
	les maladies susceptibles d’être liées à la pollution atmosphérique sont multifactorielles, c'est-à-dire que la pollution atmosphérique n’est que l’un des facteurs parmi d’autres qui contribuent à leur apparition.
Les différents effets Les effets de la pollution atmosphérique sur la santé peuvent se répartir schématiquement en deux groupes :
	les effets d’une exposition à court terme : il s’agit de « manifestations » cliniques, fonctionnelles ou biologiques aigües survenant dans des délais brefs (quelques jours, semaines) après l’exposition à la pollution atmosphérique ;
	les effets d’une exposition à long terme : il s’agit de la responsabilité de l’exposition à la pollution atmosphérique dans le développement de processus pathogènes au long cours qui peuvent conduire au final à un événement morbide ou même au décès.

La pollution atmosphérique peut être à l’origine de la survenue de symptômes respiratoires (toux, hypersécrétion nasale, expectoration chronique, essoufflement). La pollution atmosphérique, notamment l’ozone, est aussi un facteur majorant le nombre de crises d’asthme et d’allergies et leurs conséquences.
Les effets de la pollution atmosphérique ne se limitent pas aux pathologies respiratoires. Celle-ci peut également participer à la genèse de pathologies cardio-vasculaires (infarctus du myocarde, angine de poitrine ou troubles du rythme cardiaque) et d’irritations nasales, des yeux et de la gorge.

Des populations sensibles
Il existe une grande variabilité individuelle dans la susceptibilité aux polluants atmosphériques. Certaines populations sont plus sensibles que d'autres en termes d'effets sur la santé :
	les enfants dont les poumons ne sont pas complètement formés (la fin de la croissance de l’appareil pulmonaire se produit vers 10-12 ans selon les enfants) ;
	les personnes âgées, qui sont plus sensibles en raison du vieillissement des tissus respiratoires et de pathologies plus fréquemment associées, ainsi que d’une diminution des défenses respiratoires ;
	les personnes souffrant de pathologies chroniques (par exemple maladies respiratoires chroniques allergiques et asthmatiques ou maladies cardio-vasculaires), les diabétiques ;
	les fumeurs, dont l'appareil respiratoire est déjà irrité par le tabac.

Des populations plus exposées

En raison de l’augmentation de la ventilation lors de l’activité physique, les personnes pratiquant une activité sportive seront soumises à une exposition plus importante.

Les effets à court terme

La quantification des effets à court terme a été réalisée par de nombreuses études internationales depuis le début des années 90.
Elles ont montré une augmentation de la mortalité, des hospitalisations ou des passages aux urgences pour causes respiratoires et cardio-vasculaires en liens avec une augmentation de la pollution atmosphérique.
Les effets à court terme de la pollution atmosphérique sont généralement plus marqués chez les sujets âgés, ainsi que chez les enfants.

Pour en savoir plus  :
Pollution atmosphérique et personnes âgées : estimations des risques. Extrapol n°25/Juin 2005.
Pollution atmosphérique et personnes âgées : spécificités. Extrapol n°26/Octobre 2005.
Effets cardio-vasculaires de la pollution atmosphérique. Extrapol n°32/Septembre 2007.
 

Les effets à long terme

À ce jour, les études épidémiologiques concernant les effets de l’exposition à long terme à la pollution atmosphérique sont moins nombreuses que celles concernant les effets à court terme. En effet l’étude des effets sanitaires de l’exposition chronique à la pollution atmosphérique nécessite des moyens importants : l’évaluation des expositions sur des durées longues est complexe, et le suivi, dans le temps, des sujets participant aux études de cohorte est lourd à mettre en œuvre. De plus, les événements sanitaires étudiés doivent être définis avec précision, dans la mesure où effets à long et à court termes peuvent être étroitement imbriqués.

Les effets à long terme ne sont quantifiés que depuis la fin des années 90, grâce à des études américaines, essentiellement.

Les études qui ont été menées tendent à montrer des augmentations du risque de développer un cancer du poumon ou une maladie cardio-pulmonaire (infarctus du myocarde, broncho-pneumopathie chronique obstructive, asthme…) à la suite d’une exposition à long terme à la pollution atmosphérique. Ces effets sont a priori plus importants que ceux à court terme.
L'impact en termes de santé publique est nettement identifiable : morts prématurées, qualité et espérance de vie nettement réduites.

Pour en savoir plus  :
Effets à long terme de la pollution atmosphérique : études européennes. Extrapol n° 29/septembre 2006.
Effets à long terme de la pollution atmosphérique : études nord-américaines. Extrapol n°30/décembre 2006.

Chez les enfants
Les enfants sont particulièrement sensibles à la pollution atmosphérique, et leur exposition à des doses élevées d'ozone, par exemple, influence le développement des poumons et notamment réduit irrémédiablement leur capacité. Des études récentes montrent aussi un effet de la pollution atmosphérique sur la santé respiratoire et la mortalité du nouveau-né.

Sur la reproduction 
Les résultats des études disponibles à ce jour suggèrent que la pollution atmosphérique pourrait agir sur les différentes étapes de la reproduction humaine (de la formation des gamètes à la naissance). Des liens sont ainsi observés avec la fertilité, la croissance du fœtus, les naissances avant terme mais également certaines malformations congénitales. Les mécanismes biologiques qui sous-tendraient de tels effets ne sont pas pour autant établis clairement à ce jour. Le fait qu’un type de pollution de l’air bien particulier (le tabagisme passi) influence le poids de naissance, fournit une validation du principe d’un effet des polluants de l’air sur le développement du fœtus. Des études complémentaires doivent être menées afin de préciser l’exacte ampleur et les mécanismes de ces effets.

Pour en savoir plus  :
Pollution atmosphérique et reproduction. Extrapol n °28/Juin 2006.