revues des maladies respiratoires - Organe officiel de la Société de Pneumologie de Langue Française (SPLF)

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Revue des Maladies Respiratoires
Vol 25, N° 4  - avril 2008
pp. 475-485
Doi : RMR-04-2008-25-4-0761-8425-101019-200803266
Reçu le : 03 octobre 2007 ;  accepté le : 22 février 2008
Effets sur la santé des composés organiques volatils de l’habitat
 

A. Casset, F. de Blay
[1] Unité de pneumologie générale, d’allergologie, d’asthmologie et de pathologie respiratoire de l’environnement, Pôle de pathologie thoracique, Hôpitaux universitaires de Strasbourg, Université Louis Pasteur, Strasbourg, France.

Tirés à part : F. de Blay

[2] Unité de pneumologie générale, d’allergologie, d’asthmologie et de pathologie respiratoire de l’environnement, Pôle de pathologie thoracique, Hôpitaux universitaires de Strasbourg, Université Louis Pasteur, BP 426, 67091 Strasbourg cedex.

Résumé

Introduction Lʼhomme est exposé durant sa vie à des substances chimiques variées qui appartiennent pour un grand nombre au groupe des Composés Organiques Volatils (COV).

État des connaissances Les premières études épidémiologiques, transversales, ont révélé l’existence d’un lien entre des symptômes respiratoires et une exposition à des concentrations plus élevées de COV. Plus récemment, les résultats d’études longitudinales semblent suggérer l’implication d’une exposition aux COV tant dans la modification de la réponse immune lors d’une exposition maternelle, que dans l’apparition de la sensibilisation ou dans l’augmentation du risque d’asthme et de symptômes respiratoires.

Conclusions et perspectives Si d’autres études sont encore nécessaires pour comprendre les mécanismes sous-jacents à ces différents effets sur la santé, une meilleure connaissance de l’exposition aux COV, qui passera par la réalisation de mesures des concentrations spécifiquement pour chaque composé ou famille de composés mais aussi par la recherche des sources d’exposition, devrait permettre de proposer l’aménagement d’environnements intérieurs avec une exposition réduite aux COV dans le but de prévenir leurs effets sur la santé.

Abstract
Health effects of domestic volatile organic compounds

Introduction Most human environments are characterised by the presence of a large number of chemical substances which belong, for the most part, to the group of volatile organic compounds (VOC).

Background The first epidemiological transverse studies have revealed that respiratory symptoms could be related to high domestic exposure to VOC. More recently, the results of longitudinal studies have suggested a possible influence of VOC exposure on the immune status of the newborn child after maternal exposure, the enhancement of sensitisation and the risk of asthma or respiratory symptoms.

Viewpoint and conclusions Further studies are needed to understand the mechanisms underlying the health effects of VOC. These should rely on greater knowledge of the individual exposure concentrations of these compounds and their sources. Proposals to improve the indoor environment could be made to reduce exposure and prevent the health effects of VOC.


Mots clés : Composés Organiques Volatils , allergie , atopie , asthme

Keywords: volatile organic compounds , allergy , atopy , asthma


Introduction

Les substances chimiques font régulièrement la une des journaux : dioxines, amiante, éthers de glycol, benzène, formaldéhyde… L’opinion s’était étonnée en avril 2004 lorsque les résultats des dosages effectués par le WWF (World Wildlife Fund) montrant la présence de dizaines de produits toxiques dans le sang de députés européens avaient été rendus publics. Il en avait été de même, lorsqu’au mois de novembre suivant, cinq associations européennes dont UFC- Que choisir dénonçaient « la pollution insoupçonnée et les risques majeurs pour la santé » que peut provoquer l’utilisation de parfums d’intérieur et autres désodorisants. Parmi les principales substances émises lors de l’utilisation de ces produits étaient cités, le benzène et le formaldéhyde, en insistant fortement sur leur caractère cancérigène.

Cependant, l’homme moderne prend rarement conscience que l’utilisation de nouveaux matériaux, de nombreux produits chimiques dans la vie courante pourra constituer une source d’exposition à des molécules chimiques variées. Or, le mélange complexe que forment toutes ces substances, appartenant pour un grand nombre au groupe des Composés Organiques Volatils (COV), dans l’environnement explique que l’indicateur choisi soit généralement les COV totaux. Ainsi, les premières études épidémiologiques ont cherché à mettre en évidence des liens entre les symptômes et certaines caractéristiques de l’environnement étudié, comme la présence de revêtements ou les récentes activités de rénovation, sans qu’il y ait de mesure de l’exposition. Les liens ont ensuite été recherchés avec le niveau d’exposition aux COV totaux ou à un mélange de plusieurs composés sélectionnés.

D’un autre côté, concernant l’apparition de l’atopie et de la sensibilisation, de nombreuses études ont tenté de rechercher si l’existence d’une période d’exposition ou si l’exposition à différents facteurs dans la petite enfance pouvait conduire à une augmentation de l’incidence de la sensibilisation chez ces enfants. Les premières études visaient surtout les facteurs environnementaux capables d’induire par eux-mêmes une réponse allergique, à savoir principalement les allergènes. Cependant, l’effet indirect possible d’autres facteurs, qui pourraient être appelés facteurs déclenchants, est encore mal connu pour la plupart. Récemment, certaines études ont cherché à objectiver ces phénomènes, en particulier pour les polluants chimiques.

  • Il existe de nombreux contaminants de l’intérieur des habitations, contenant des éthers de glycol, du benzène, du formaldéhyde…
  • Les premières études ont relevé la présence de polluants chimiques, mais sans mesure précise de l’exposition à ces substances.

Données toxicocinétiques

Les COV peuvent être absorbés et retrouvés dans différents compartiments corporels. Les doses des COV mesurées dans l’organisme seront fonction de mécanismes biologiques et physicochimiques complexes. Leur pharmacocinétique suggère une série de mécanismes dynamiques de contrôle de la pénétration, de l’accumulation dans l’organisme, du métabolisme et de l’élimination [1], [2]. La majorité des COV est éliminée en quelques heures. Cependant, une partie persiste dans l’organisme sur un temps beaucoup plus long pouvant conduire à une possible bioaccumulation lorsque les expositions sont répétées pendant une durée suffisante. La demi-vie des COV est courte (heures) dans le sang, intermédiaire (jours) dans les tissus musculaires et longues (mois, années) dans les tissus adipeux. La fraction accumulée dans l’organisme dépendra principalement de deux facteurs : la durée de l’exposition et la lipophilie des COV.

Les xylènes (méta-, para-, et ortho-) par exemple, passées les 10 premières minutes d’exposition par voie pulmonaire, sont absorbés à 65 % de la quantité inhalée [3]. L’équilibre de distribution est atteint en 6 heures et en quelques jours pour les tissus adipeux. Ils sont métabolisés par le foie et 95 % des xylènes absorbés sont éliminés par voie urinaire sous forme d’acides méthylhippuriques. Lors d’une exposition unique de 8 heures, 71 % sont éliminés pendant l’exposition et 29 % dans les 16 heures suivantes. Après l’exposition, l’élimination se fait en deux phases, l’une rapide et l’autre lente qui correspond à la libération progressive des xylènes par les tissus adipeux, la demi-vie d’élimination étant d’environ 60 heures [4].

Ainsi, la mesure des concentrations des COV dans les liquides biologiques peut être utilisée comme marqueur d’exposition. Dans l’étude SHIELD (School Health Initiative : Environment, Learning, Disease), les concentrations sanguines de 11 COV ont été mesurées à quatre reprises dans un groupe de 150 enfants âgés de 6 à 10 ans des banlieues de Minneapolis sur une durée de 2 ans [5]. Les concentrations observées chez les enfants semblaient bien résulter de leur exposition aux COV dans l’air, l’eau, le sol, la poussière, l’alimentation et les boissons, et tous les produits de consommation auxquels ils pouvaient être en contact lors de leurs activités et habitudes journalières, les enfants sélectionnés étant non- fumeurs et non encore exposés professionnellement. En effet, l’association entre les mesures sanguines observées chez les jumeaux était forte. De plus, les auteurs n’avaient pas observé d’association statistiquement significative entre les concentrations urinaires de cotinine, utilisées comme marqueur d’exposition à la fumée de tabac dans leur environnement, et les concentrations sanguines de COV. La présence dans le sang de certains polluants était fortement associée en « binôme » comme le benzène et le m/p-xylène, le m/p-xylène et le o- xylène ou le 1,1,1-trichloroéthane et le m/p-xylène.

  • Les COV peuvent se retrouver dans plusieurs compartiments corporels.
  • Une bioaccumulation est possible, principalement dans les lipides, lorsque les expositions sont répétées et ce, pendant une durée suffisante.
  • L’élimination des xylènes est biphasique. La concentration sanguine des COV permet d’évaluer l’exposition.
  • Certains polluants mesurés dans le sang ont montré une association en « binôme » comme le benzène et le m/p-xylène, le m/p-xylène et le o-xylène ou le 1,1,1-trichloroéthane et le m/ p-xylène.

Exposition aux COV et atopie

Le fait que les COV puissent s’accumuler dans l’organisme pose d’emblée le problème de la femme enceinte. Lehmann et coll. [6] ont recherché les liens éventuels entre l’exposition maternelle aux COV et le système immun des nouveau-nés, évalué par une modification du profil de sécrétion des cytokines des lymphocytes T du sang de cordon. L’interféron-γ (IFN-γ) et l’interleukine-4 (IL-4) étaient les deux principales cytokines mesurées pour étudier les réponses de type TH1 ou TH2, respectivement, mais le Tumor Necrosis Factor- (TNF-) et l’IL-2, principalement sécrétés par les cellules de type TH1, ont également été analysés. Dans un sous-groupe de 85 enfants sélectionnés après randomisation au sein des 976 nouveaux nés constituant la cohorte LISA (Lifestyle Immune System-Allergy), les cytokines des lymphocytes T du cordon ont été analysées et des mesures de COV réalisées au domicile pendant une période de 4 semaines après la naissance de l’enfant. Les expositions étaient très variables selon les enfants comme l’attestait la grande dispersion des concentrations mesurées, de 0 à 241 µg.m–3 pour les alcanes et de 0 à 154 µg.m–3 pour les composés aromatiques. Une augmentation des pourcentages de lymphocytes T sécrétant de l’IL-4 a été observée en association avec des concentrations élevées de naphtalène (OR de 2,9 ; IC 95 % : 1,0 – 8,2) et de méthylcyclopentane (OR de 3,3 ; IC 95 % : 1,1 – 9,6) (p = 0,04). Quant à l’exposition au tétrachloroéthylène, elle était associée à une réduction des pourcentages de lymphocytes T produisant de l’INF-γ (OR de 2,9 ; IC 95 % : 1,0 – 8,6 ; p = 0,02). L’origine de la présence de ces composés dans l’habitat avait été recherchée grâce au questionnaire. Dans cette étude, les concentrations élevées de naphtalène au domicile étaient liées au tabagisme de la mère (OR de 3,8 ; IC 95 % : 1,0 – 14,2) et celles du méthylcyclopentane à la pose de nouvelles moquettes dans la chambre de l’enfant (OR de 4,1 ; IC 95 % : 1,1-19,3).

Les résultats de cette étude suggéraient que l’exposition maternelle aux COV pourrait avoir une influence sur le statut immun des nouveau-nés. Cette influence pourrait être le fait de la bioaccumulation des COV chez la mère qui seraient transférés via le placenta. Mais la recherche d’un lien avec les concentrations de COV dans le sang périphérique de la mère serait nécessaire pour confirmer cette hypothèse. Si influence il y a, il convient également de rester prudent quant à son interprétation, puisque dans cette étude, une augmentation significative des lymphocytes T produisant de l’IL-2 en cas d’exposition à d’autres alcanes (hexane, dodécane, tridécane) avait été observée.

  • Les expositions sont très variables chez l’enfant et de façon générale dans les milieux intérieurs.
  • L’exposition maternelle aux COV pourrait avoir une influence sur le statut immun des nouveau-nés.

Exposition aux COV et sensibilisation

L’implication de l’exposition aux COV en milieu intérieur dans le développement de l’apparition d’une sensibilisation a été étudiée chez 121 enfants de 3 ans à risque d’atopie au sein de l’étude LARS (Leipzig Allergy Risk Children Study). L’analyse a porté sur la recherche d’une association entre l’exposition aux COV, évaluée par des prélèvements dans la chambre de l’enfant, et la sensibilisation de ce dernier, par la mesure des IgE spécifiques d’allergènes alimentaires (lait, œuf) ou d’allergènes de l’environnement intérieur (acariens, chat, moisissures) et extérieur (bouleau, graminées) [7]. Le profil de sécrétion cytokinique des lymphocytes T périphériques (IL-4 et IFN- γ) a également été étudié au sein d’un sous-groupe de 28 enfants. Les concentrations d’exposition variaient de 0 à 1 300 µg.m–3 pour les terpènes et de 0 à 180 µg.m–3 pour les alcanes et les composés aromatiques. La prévalence de sensibilisation des enfants était la plus élevée pour les allergènes alimentaires avec 17,5 % pour l’œuf et 10,6 % pour le lait de vache. La prévalence pour les pneumallergènes de l’environnement intérieur était pour les acariens de 8,6 %, le chat de 3,3 % et les moisissures de 1 à 2 %. Quant aux prévalences pour les pollens de graminées et de bouleau, elles étaient de 8,6 % et 5,9 %, respectivement. Aucun lien n’a été observé entre l’exposition aux COV et la sensibilisation aux allergènes des milieux intérieur et extérieur. Par contre, les enfants les plus exposés aux COV montraient une plus grande prévalence de sensibilisation aux allergènes alimentaires. Ainsi, une prévalence de sensibilisation à l’œuf significativement plus élevée a été observée pour les enfants les plus exposés à deux alcanes (hexane, octane), à deux composés aromatiques (éthylbenzène, chlorobenzène), tandis que celle au lait l’était pour une exposition à 3 alcanes (hexane, nonane, décane) et à 4 composés aromatiques (toluène, m/p-xylènes, éthyltoluène et chlorobenzène). L’association entre l’exposition à des concentrations plus élevées de COV et la sensibilisation à l’œuf, après ajustement, donnait un odd ratio de 6,4 pour l’hexane (IC 95 % : 1,7 – 23,4 ; p < 0,05). Quant à la sensibilisation au lait, des OR significativement élevés ont été observés pour l’hexane (OR de 9,6), le nonane (5,7), le décane (8,1), le toluène (11,2), les m-/p-xylènes (8,0), le o-xylène (6,0), le chlorobenzène (5,9) et les 2-, 3-, et 4-éthyltoluène (respectivement de 5,9 ; 6,4 ; 9,3). Par ailleurs, des concentrations élevées d’IgE totales étaient associées avec l’exposition au toluène (OR 3,3 ; IC 95 % : 1,1 – 9,8) et au 4-éthyltoluène (OR de 3,0 ; IC 95 % : 1,0 – 8,8). Les enfants exposés à certains alcanes (C9-C13), au naphtalène et au chlorobenzène, montraient un nombre de lymphocytes T périphériques CD3+/ CD8+ significativement diminué. L’exposition au benzène et à ses dérivés (éthylbenzène, chlorobenzène) était associée à des pourcentages plus élevés de lymphocytes T CD3+ produisant de l’IL-4. Ces résultats mettaient en évidence un lien entre une exposition aux COV et une éventuelle polarisation des lymphocytes T vers un profil de phénotype de type 2, avec les réserves appropriées du fait du nombre restreint d’enfants inclus pour l’analyse des cytokines. D’ailleurs ces enfants étaient à risque d’atopie, et il serait intéressant de voir quels seraient les effets d’une même exposition aux VOC dans la population générale.

  • L’effet de l’exposition aux COV en milieu intérieur sur l’apparition d’une sensibilisation a été étudié.
  • Chez les enfants exposés à des concentrations de COV plus élevées, une plus grande prévalence de sensibilisation aux allergènes alimentaires a été observée, puis aux allergènes de l’environnement intérieur et extérieur.
  • Une prévalence de sensibilisation à certains allergènes alimentaires a été observée augmentée lorsque les enfants étaient exposés à des concentrations plus élevées de certains composés aromatiques ou de certains alcanes.
  • L’exposition au toluène et au 4-éthyltoluène était associée à des concentrations d’IgE totales plus élevées.
  • L’exposition au benzène et à ses dérivés était associée à un nombre de cellules T CD3+ produisant de l’IL-4 augmenté.

Exposition aux COV et manifestations allergiques
Exposition aux COV et eczéma

Les liens entre l’exposition aux COV et des manifestations allergiques spécifiques comme l’eczéma ont été recherchés lors du suivi de la cohorte de l’étude LISS (Leipzig infection, allergy and airway diseases study among school starters). Cette cohorte est constituée de 2 536 enfants, nés sur une année de 1997-1998, dans la ville de Leipzig et ses faubourgs [8]. L’impact d’une fenêtre d’exposition à des polluants chimiques dans l’environnement intérieur de l’enfant, à savoir avant la naissance et pendant la première année de vie, a été recherché. Un questionnaire permettait d’évaluer la prévalence d’eczéma et de symptômes allergiques, sans précision, diagnostiqués par un médecin. L’exposition aux COV était prise en compte dans une variable « rénovation » comprenant trois types de travaux : peinture, pose d’un nouveau revêtement au sol et nouveaux meubles. Parmi tous les participants, 78,8 % des parents avaient réalisé des travaux dans leur appartement avant la naissance ou pendant la première année de vie ; pour 36,9 % des parents, cela consistait en la réalisation des trois types de travaux. Ces rénovations augmentaient significativement le risque d’eczéma (OR de 1,95 ; 95 % IC : 1,43-2,67) et le risque des symptômes allergiques (OR de 1,85 ; 95 % IC : 1,31-2,61). Les manifestations d’eczéma et le rôle prédictif de ce dernier dans la survenue de symptômes allergiques respiratoires donnent toute leur importance à ces résultats mettant en évidence une période d’exposition potentiellement délétère à ces co-facteurs chimiques.

Exposition aux COV et réponse bronchique
Études épidémiologiques

Les premières études qui s’intéressaient aux liens entre l’habitat et l’asthme ont été menées dans les années 1990. Ce sont des études transversales réalisées chez l’adulte [9], [10]. Elles ont montré un lien entre l’exposition aux COV en milieu domestique et le risque d’asthme ou de symptômes associés (gênes respiratoires nocturnes, diminution des valeurs fonctionnelles respiratoires). Une relation particulière avait été retrouvée entre l’hyperréactivité bronchique et les concentrations du milieu domestique en limonène, le principal terpène rencontré. De plus, la variabilité du débit de pointe était liée à la présence de deux autres terpènes, l’- pinène et le δ-carène [9].

Wieslander et coll. [10] ont trouvé une corrélation entre les émissions de formaldéhyde et de COV provenant de surfaces nouvellement peintes dans l’environnement intérieur du sujet et le développement d’asthme chez 562 adultes. Dans cette étude, la prévalence de l’asthme était significativement augmentée parmi les sujets ayant réalisé des travaux de peinture dans les 12 mois précédents (OR de 1,5 ; IC 95 % : 1,0 – 2,4). D’autres études ont mis en évidence le lien entre exposition au formaldéhyde et symptômes bronchiques. Nous ne développerons pas le cas de ce polluant dans la présente synthèse sur les COV puisqu’une revue complète, à laquelle le lecteur pourra se référer, a été consacrée spécifiquement à ce composé chimique et publiée dans la Revue des Maladies Respiratoires [11].

Chez l’enfant, une association entre les concentrations ambiantes de COV dans les salles de classe et l’asthme a été observée [12]. Les enfants, âgés de 7 à 13 ans, qui fréquentaient les écoles localisées dans une vallée industrielle présentaient un taux plus élevé d’asthme diagnostiqué par un médecin (OR de 1,27 ; IC 95 % : 1,09 – 1,26) comparativement à ceux qui fréquentaient les écoles en dehors de cette vallée et étaient exposés à des concentrations plus faibles de COV.

Une équipe australienne, qui avait mis en évidence une augmentation du risque d’asthme chez les enfants exposés à plus de 60 µg.m–3 de formaldéhyde [13], a étudié l’influence de l’exposition aux COV sur la même population d’enfants âgés de 6 mois à 3 ans, comprenant 88 enfants asthmatiques et 104 non asthmatiques [14]. Les enfants asthmatiques étaient exposés à des concentrations significativement plus élevées de COV par rapport aux enfants témoins, avec une concentration médiane en COV totaux de 78,5 µg.m–3 (min- max : 10,8 – 622,7 µg.m–3) et 36,2 µg.m–3 (min-max : 2,5 – 198,2 µg.m–3), respectivement (p < 0,001). Cette différence significative était observée pour la majorité des COV étudiés à savoir, le benzène, le toluène, les xylènes, le chlorobenzène, les 1,2- et 1,3-dichlorobenzène. L’exposition aux COV totaux était un facteur de risque d’asthme significatif avec un OR de 1,27 (IC 95 % : 1,18 – 1,37) pour chaque augmentation de concentration de 10 µg.m–3. La majorité des composés était associée à un risque d’asthme plus élevé, les plus importants étant relevés pour le toluène et le benzène, avec un risque augmenté de 2 et 3 fois, respectivement, pour chaque élévation de 10 µg.m–3 de la concentration d’exposition. Le lien entre asthme et exposition aux COV, et plus particulièrement aux composés aromatiques (benzène, toluène, xylène) avait déjà été observé dans une étude suivant les concentrations de COV dans l’air exhalé par les sujets. En effet, cette analyse peut être utilisée comme marqueur d’exposition. Le suivi de ces concentrations, réalisé auprès de 21 enfants asthmatiques, vivant à Los Angeles à proximité d’axes routiers importants, de novembre 1999 à janvier 2000, était accompagné d’un carnet de suivi journalier de leur débit de pointe et de leurs symptômes [15]. Huit COV étaient quantifiables dans 75 % des échantillons : le benzène, le chlorure de méthylène, le styrène, le tétrachloroéthylène, le toluène, les m/p-, et o-xylène et le p-dichlorobenzène. Les résultats ne montraient une association, entre gênes respiratoires plus importantes et présence dans les échantillons d’air exhalé le même jour, que pour le benzène (OR de 2,03 ; IC 95 % : 0,8 – 5,11). Cependant, lorsque l’association était recherchée avec les concentrations ambiantes de COV en liaison avec le trafic automobile, une liaison forte était retrouvée avec le toluène, les m/p- et o-xylène et le benzène (OR de 5,93 ; IC 95 % : 1,64 – 21,4) mettant bien en évidence le lien de causalité entre l’exposition à des concentrations élevées de COV et les symptômes d’asthme.

Cette association n’a pas été systématiquement observée. Ainsi, Venn et coll. [16] n’ont pu mettre en évidence aucun lien entre l’exposition aux COV et le risque de sibilants ou leur sévérité. L’étude de 193 enfants ayant présenté un épisode de gêne respiratoire dans l’année précédente et de 223 enfants témoins, tous âgés de 6 à 8 ans, avait porté sur l’exposition aux COV, au formaldéhyde, au NO2 et sur la présence de moisissures pour évaluer l’humidité. Le risque de sibilants était significativement augmenté avec l’humidité mais pas avec les autres facteurs d’exposition. Parmi les 193 cas, la sévérité des symptômes (gênes nocturnes) était augmentée uniquement avec l’humidité et l’exposition au formaldéhyde.

En effet, la complexité du milieu environnemental intérieur permet parfois difficilement de faire la part de l’implication des différents facteurs dans les liens mis en évidence avec les symptômes. Chez l’enfant, l’implication de l’humidité, de l’exposition aux moisissures, de la fumée de tabac environnante, du dioxyde d’azote (NO2) a été décrite mais l’effet indépendant de ces expositions et de celle des COV est parfois difficile à évaluer. Toutes ces études chez l’enfant, qui majoritairement semblent suggérer un lien entre l’exposition aux COV et les symptômes respiratoires, sont des études transversales dont les résultats se devaient d’être confirmés par des observations obtenues lors du suivi d’une cohorte.

Ainsi, Diez et coll. [17] ont été les premiers à mettre en évidence, dans une étude épidémiologique prospective, le rôle des COV de l’environnement intérieur dans l’apparition de symptômes respiratoires. L’étude LARS (Leipzig Allergy High-Risk Children Study) avait pour but d’observer l’influence de l’exposition aux polluants chimiques du milieu intérieur sur la santé d’enfants à risque atopique élevé pendant la première année de vie. Les 475 enfants se répartissaient en trois groupes selon les critères d’inclusion suivants : ceux présentant des concentrations d’IgE élevées dans le sang de cordon, ceux dont les deux parents étaient allergiques symptomatiques et ceux dont le poids était compris entre 1,5 et 2,5 kg. Vingt-quatre COV ont été mesurés au domicile de l’enfant pendant les 4 semaines après la naissance. Les enfants ont été examinés médicalement à 6 semaines et à 1 an. Un risque augmenté de développer des infections respiratoires par les enfants à l’âge de 6 mois a été observé lorsque les parents ont rapporté avoir réalisé des travaux de rénovation dans le domicile (OR de 5,6 ; IC 95 % : 1,3 – 24,0), lorsqu’ils étaient exposés à une concentration de plus de 2 µg.m–3 de styrène, caractéristique d’une pose d’un nouveau revêtement au sol (OR de 1,9 ; IC 95 % : 1,02 – 3,7) ou à plus de 5,6 µg.m–3 de benzène, caractéristique du tabagisme dans le domicile (OR de 2,4 ; IC 95 % : 1,3 – 4,5). De même, le fait de fumer au domicile et la réalisation de travaux de rénovation étaient des facteurs de risque de développer des sifflements à l’âge d’un an (OR de 2,0 et 1,9, respectivement). Les résultats de cette étude montraient que l’exposition à des émissions de polluants chimiques lors de travaux de rénovation dans le domicile pouvait être liée à des infections respiratoires dans une population de nouveau-nés à risque allergique. La bronchite obstructive est le premier symptôme de possibles manifestations allergiques des voies respiratoires dans les futures années de vie. Ce que serait ce risque au sein de la population générale des nouveau-nés sans risque atopique additionnel n’est pas connu. L’analyse à 2 ans de 186 de ces enfants a montré que 22 % d’entre eux avaient présenté une bronchite obstructive dans leur première année de vie et 11 % dans leur deuxième année [18]. L’analyse confirmait que les travaux de rénovation dans la première année de vie avaient une influence sur la bronchite obstructive et ce jusqu’au premier anniversaire (OR de 3,6 ; IC 95 % : 1,4 – 9,1). Cette influence n’était plus visible dans la seconde année de vie. De même, une influence sur la bronchite obstructive (OR de 4,3 ; IC 95 % : 1,6 – 12,2) et sur les sifflements (OR de 3,7 ; IC 95 % : 1,3 – 10,1) a été retrouvée lorsque les travaux étaient réalisés dans la seconde année de vie. Ainsi, l’influence de travaux, responsables de l’émission de COV, sur les symptômes n’était observée que pendant l’année correspondante. Les activités de rénovation sembleraient donc n’avoir un effet qu’à court et moyen termes sur la santé respiratoire des enfants dans leurs premières années de vie. Cependant, ces observations sont à mettre en parallèle avec les capacités d’absorption de ces molécules chimiques qui peuvent se retrouver dans le compartiment sanguin. Les résultats obtenus par Lehmann et coll. [7] montrent que les COV pourraient avoir une influence sur la régulation immune des lymphocytes T, posant alors la question d’un effet à long terme de ces expositions. Effet dans lequel pourront intervenir d’autres expositions simultanées ou différées comme le tabagisme, la présence d’animaux ou de moisissures. D’autres études et le suivi de cohortes de jeunes enfants devront encore être réalisés afin de permettre de mieux évaluer les risques de ces expositions mais aussi afin d’essayer de mieux comprendre les mécanismes complexes que peuvent représenter, dans la vie, ces expositions à de multiples composés de l’environnement domestique.

  • Un lien a été observé entre l’exposition aux COV en milieu domestique et le risque d’asthme ou de symptômes associés.
  • Le limonène, l’-pinène, le δ-carène, le formaldéhyde et les COV provenant de surfaces nouvellement peintes ont montré une association plus marquée avec la réactivité bronchique.
  • Chez l’enfant, une association entre les concentrations ambiantes de COV dans les salles de classe et l’asthme a été retrouvée.
  • Certaines études ont observé que les enfants asthmatiques des populations sélectionnées étaient exposés à des concentrations significativement plus élevées de COV (comme par exemple pour le toluène et le benzène).
  • La complexité du milieu intérieur rend difficile la mise en évidence de liens entre les différents facteurs (humidité, moisissures, fumée de tabac environnante, dioxyde d’azote, COV, …) pris individuellement et les symptômes.
  • Les activités de rénovation semblaient être associées à un effet à court et moyen termes sur la santé respiratoire des enfants dans leurs premières années de vie, mais un effet à long terme a encore été peu étudié et ne peut être exclu.

Expositions expérimentales

Parallèlement aux études épidémiologiques, des expositions expérimentales à des mélanges de COV ont été réalisées afin d’essayer d’évaluer la capacité de ces substances à affecter les voies aériennes respiratoires. La première étude incluait 11 asthmatiques qui ont été exposés pendant 90 minutes à un mélange de composés organiques aux concentrations de 0 puis 2,5 et 25 mg.m–3 [19]. Lors de l’exposition à la concentration la plus élevée, une diminution significative du VEMS (alors à 90,7 % de la valeur de base) a été observée. Mais la différence n’était pas significative par rapport au placebo puisqu’une diminution avait également été obtenue après celui-ci (VEMS à 97,4 % de la valeur de base). Bien que la diminution du VEMS ne soit pas différente et qu’aucune modification de la réponse bronchique à la métacholine n’ait été observée, les auteurs concluaient que les COV pouvaient influencer les fonctions respiratoires aux concentrations retrouvées en milieu professionnel ou en milieu domestique. Dans une autre étude, des effets inflammatoires ont été observés dans le lavage nasal pour une exposition à la même concentration de 25 mg.m–3. Koren et coll. [20] ont suivi l’évolution du taux de polynucléaires neutrophiles dans le lavage nasal considéré comme marqueur d’une inflammation dans le tractus respiratoire haut après l’exposition de 14 patients à un mélange de COV. L’exposition a induit une augmentation significative de l’influx de polynucléaires neutrophiles dans le lavage nasal immédiatement après l’exposition. Cet effet persistait 18 heures plus tard.

Plus récemment, dans une étude randomisée et croisée, des sujets sains ont été exposés pendant 4 heures à de l’air filtré et à 25 puis 50 mg.m–3 d’un mélange de COV les plus représentatifs du milieu intérieur [21]. Les auteurs ont observé que l’exposition aux COV provoquait d’une manière dose dépendante une augmentation des symptômes des voies respiratoires supérieures et des symptômes pulmonaires. Toutefois ils n’ont mis en évidence aucune modification des paramètres fonctionnels respiratoires (VEMS, CVF, DEM25-75) ou des valeurs biologiques telles que la richesse et la composition cellulaire du lavage nasal ou des expectorations induites.

Ainsi, il est assez difficile de conclure quant aux effets pulmonaires de l’exposition expérimentale à un mélange de COV. Bien que les paramètres subjectifs, les symptômes, soient parfois modifiés, les paramètres objectifs tels que la fonction respiratoire le sont très rarement. Les symptômes décrits sont bien souvent non spécifiques et liés à un effet irritatif de l’exposition à ces substances. De plus, il est délicat d’argumenter quant à la représentativité de ces expositions expérimentales, de part le choix des composés présents dans le mélange, qui sera toujours en deçà de la complexité de l’environnement réel de l’habitat, mais aussi de part les concentrations choisies, qui sont souvent plus élevées que celles rencontrées en environnement intérieur.

  • Une exposition expérimentale aux COV affectait les paramètres subjectifs tandis que les paramètres objectifs tels que la fonction respiratoire l’étaient très rarement.
  • Une exposition expérimentale est difficilement représentative d’une exposition au domicile tant du point de vue qualitatif que quantitatif.

Exposition aux COV et syndrome des bâtiments malsains

L’exposition chronique à de faibles concentrations de substances chimiques dans des milieux intérieurs clos non industriels est suspectée d’être impliquée dans le syndrome des bâtiments malsains. Il s’agit d’une pathologie très discutée et non reconnue par la plupart des sociétés savantes [22]. Elle regroupe un grand nombre de symptômes : effets neurotoxiques (céphalées, fatigue, baisse de la concentration), irritation des membranes et des muqueuses (oculaire, ORL), symptômes respiratoires (sensation d’oppression, toux, sibilants), symptômes cutanés (rash, prurit, dessèchement), altérations sensorielles (perception accrue ou anormale des odeurs, troubles visuels) [23]. Les polluants chimiques les plus fréquemment mis en cause sont les composés organiques volatils.

Études épidémiologiques

Des études épidémiologiques ont recherché le lien entre ces nombreux symptômes non spécifiques et une exposition à un ou des polluants dans l’environnement intérieur. Une association significative entre des symptômes, tels que l’irritation de la gorge ou des muqueuses, et une exposition à des concentrations de 2000-3000 µg.m–3 de COV totaux, mesurées dans des appartements neufs, a été mise en évidence chez des sujets ayant nouvellement emménagé [24]. Des résultats similaires ont été retrouvés récemment au Japon auprès de 214 employés hospitaliers travaillant dans de nouveaux locaux où la concentration en COV totaux était supérieure à 400 µg.m–3 dans 8 des 19 pièces analysées [25]. Cependant, en ce qui concerne le syndrome des bâtiments malsains, il est difficile de définir spécifiquement quel paramètre de l’environnement est responsable de l’apparition des symptômes. Ainsi, le formaldéhyde lorsqu’il est étudié seul peut montrer une association significative avec les symptômes. Des employés travaillant dans des bureaux préfabriqués exposés à des concentrations de 144 à 1 920 µg.m–3 de formaldéhyde présentaient plus de sensation d’irritation oculaire (81 contre 17 %), de sensation d’irritation de la gorge (57 contre 22 %), de fatigues (81 contre 22 %) et de maux de tête que les employés des bureaux traditionnels [26]. Une autre étude, danoise, a comparé les symptômes de 70 employés qui travaillaient dans des locaux de type « mobile home » à 34 employés travaillant dans des structures fixes, exposés à 288-660 µg.m–3 de formaldéhyde et 60-132 µg.m–3, respectivement. Les employés des mobiles homes rapportaient plus fréquemment des symptômes tels qu’une soif excessive, une sensation d’irritation oculaire, des maux de tête que ceux du groupe contrôle [27]. De même, le syndrome des bâtiments malsains peut également être lié à l’humidité des logements [28].

Smedge et coll. [29] ont mis en évidence une relation significative entre les critères subjectifs de qualité de l’air perçus et l’exposition aux COV. Une population de 1 303 employés dans des établissements scolaires a été interrogée. À la question concernant la qualité de l’air dans les trois derniers mois « Comment percevez-vous la qualité de l’air à l’intérieur de l’école ? », la réponse était « très bonne » pour 4 % des employés interrogés, « bonne » pour 44 %, « mauvaise » pour 38 % et « très mauvaise » pour 14 %. Après avoir contrôlé les facteurs personnels, psychosociaux et domestiques qui influaient sur la perception de la qualité de l’air des sujets, la présence de concentrations élevées de moisissures totales et de COV totaux était significativement liée à la qualité de l’air perçue comme plus mauvaise. La concentration moyenne de COV totaux dans les 96 salles de classe était de 35 µg.m–3 (min – max : 2 – 302 µg.m–3). Ainsi, même à des concentrations relativement basses, les COV sembleraient affecter la qualité de l’air perçue. Le concept de COV totaux a bien évidemment été remis en cause pour la simple raison qu’il regroupe des composés très différents qui peuvent avoir des effets différents [30]. Mais, aux faibles concentrations rencontrées en environnement intérieur, les différents COV formant un mélange complexe pourraient constituer un « motif » et ce serait précisément ce « motif » qui serait perçu par le sujet [31]. Il sera cependant intéressant, dans le futur, d’étudier la différence entre la liaison du critère subjectif de qualité de l’air avec le groupe de composés pris dans son ensemble d’une part ou avec chaque composé pris isolément d’autre part en supposant bien sûr la faisabilité d’une telle mise en situation.

Abordant une autre facette du problème des bâtiments malsains, Sunesson et coll. [32] ont cherché à objectiver les différences de la composition de l’environnement intérieur de locaux accueillant des sujets percevant de tels symptômes non spécifiques tels que maux de tête, nausées, irritation oculaire, toux ou sécheresse de la peau et d’autres environnements intérieurs pour lesquels aucun sujet ne présentait de gêne particulière. L’étude de la différence de répartition des COV mesurés à l’intérieur des locaux a mis en évidence une distinction nette entre ces deux groupes de locaux qui présentaient une composition chimique d’air très différente. Parmi les composés mesurés qui exerçaient une influence sur la séparation des locaux en deux groupes distincts pouvaient être cités la 2-hexanone, la 3-heptanone, l’acétophénone, l’acide octanoïque ou le propylbenzène, entre autres. Ces résultats confirmaient bien toute la difficulté du problème en soulignant l’hétérogénéité des COV au sein des différents environnements intérieurs et de ce fait leurs différents niveaux d’implication dans les symptômes des occupants.

Études expérimentales

Les symptômes d’irritation de la sphère ORL décrits dans le syndrome des bâtiments malsains pourraient être liés à une inflammation du tractus respiratoire haut comme semblaient le montrer les résultats de Koren et coll. [20] qui mettaient en évidence un afflux de polynucléaires neutrophiles dans le lavage nasal après une exposition à 25 mg.m–3 d’un mélange de COV.

Par ailleurs, l’étude de la modification des fonctions neuro-comportementales, qui pourraient conduire à la survenue du syndrome, a été réalisée chez 66 jeunes hommes sains sans antécédents d’hypersensibilité chimique multiple. Les sujets ont été exposés pendant 165 minutes à un mélange de COV aux concentrations de 0 et 25 mg.m–3 [33], [34]. Les symptômes d’irritation des yeux et de la gorge, les maux de tête et la somnolence étaient augmentés sans qu’aucun signe d’adaptation ne puisse être mis en évidence pendant l’exposition, tandis que l’intensité de la perception olfactive diminuait de 30 %. Les auteurs en concluaient que l’intensité de l’irritation et des autres symptômes ne semblait pas liée de façon directe à l’intensité de l’odeur. Ainsi, ces résultats suggéraient que les symptômes ne seraient pas une réponse psychosomatique à la simple perception d’une odeur dérangeante [33]. Bien que les sujets aient déclaré plus de fatigue et de confusion mentale après l’exposition aux COV comparée à l’air pur, aucune modification de la performance des 13 tests comportementaux n’a été mise en évidence [34].

Ainsi, les sujets sains exposés intentionnellement à des mélanges de COV montrent une augmentation des symptômes d’irritation oculaire, nasale et bronchique [34], [21]. Toutefois les symptômes rapportés sont assez peu nombreux et de faible intensité comparativement à ceux décrits par les sujets suspectés de présenter un syndrome des bâtiments malsains. Cette disparité pourrait être due au fait de la présence, lors des expositions dans les bâtiments, des composés résultant de l’oxydation des COV par l’ozone, comme cela a été suggéré par quelques auteurs [35], [36]. Une étude a comparé les effets d’une exposition aux COV seuls ou associés à leurs produits d’oxydation par l’ozone – aldéhydes, peroxyde d’hydrogène, acides organiques - et testé les effets liés au stress psychologique [37]. Cent trente sujets de sexe féminin non-fumeurs ont été exposés à 26 mg.m–3 d’un mélange de COV, à la même concentration de COV additionnée de 40 ppb d’ozone pour déclencher la formation des produits d’oxydation ou à de l’air ambiant avec 1 minute d’exposition à 2,5 mg.m–3 de COV pour masquer l’effet placebo. La moitié des sujets a été exposée à un stress qui était déclenché par la réalisation d’un exposé de 4 minutes sur un thème donné face à une caméra. Dans cette étude, les auteurs n’ont pu confirmer leur première hypothèse, à savoir de mettre en évidence une différence dans les effets objectifs et subjectifs déclenchés par l’exposition aux COV seuls ou associés. Aucune différence n’a été retrouvée en ce qui concernait les symptômes, les paramètres fonctionnels respiratoires ou neuro-comportementaux. De plus, la seconde hypothèse, qui reposait sur une réponse synergique entre l’exposition concomitante aux COV et à un stress psychologique, n’a pas été validée du fait de l’absence de différence sur tous les paramètres.

Il faut, là encore, rester prudent quant à la transposition de tels résultats obtenus dans un modèle expérimental qui peut difficilement reproduire, d’une part la chronicité de l’exposition, souvent à des concentrations plus faibles, et d’autre part la complexité de l’environnement dans lequel évoluent les personnes décrivant les symptômes d’un syndrome des bâtiments malsains qui peuvent faire intervenir également les variations d’humidité ou de température.

  • L’exposition chronique à de faibles concentrations de substances chimiques dans des milieux intérieurs clos non industriels pourrait être impliquée dans le syndrome des bâtiments malsains.
  • Le syndrome des bâtiments malsains semble lié à divers facteurs qu’il est difficile d’isoler : polluants chimiques, biologiques, toxiques, humidité, etc.
  • La présence de concentrations élevées de moisissures totales et de COV totaux induisait une mauvaise perception de la qualité de l’air.
  • Une exposition expérimentale à un mélange de COV induit des symptômes d’irritation (oculaire, nasale et bronchique) non spécifiques.
  • Les symptômes ne seraient pas une réponse psychosomatique à la simple perception d’une odeur dérangeante.

Conclusion

Les études publiées qui traitent des effets des COV sont de plus en plus nombreuses et, progressivement, des éléments étayent l’hypothèse de leur implication dans certains effets sur la santé. L’ensemble de ces résultats semble également souligner, au sein du vaste groupe des COV, l’implication particulière de certaines familles comme celle des composés aromatiques. En effet, les benzène, toluène, xylène (BTX) et nombre de leurs dérivés sembleraient être capables d’agir à plusieurs niveaux : dans la modification de la réponse immune lors d’une exposition maternelle [6], dans l’apparition de la sensibilisation [7], dans l’augmentation du risque d’asthme [14], [15] ou de symptômes respiratoires [17], [18]. Ces composés sembleraient également être impliqués dans le syndrome des bâtiments malsains [32]. La famille des terpènes, quant à elle, a été associée à une altération de la réponse bronchique [9]. D’ailleurs, d’autres études expérimentales ont montré que ces substances, notamment suite à des réactions oxydatives avec l’ozone, forment des dérivés sous forme de gaz ou d’aérosols qui possèdent de puissantes propriétés irritantes [38], [39]. Enfin, une implication dans le développement de l’atopie et de la sensibilisation a été suggérée pour certains composés de la famille des alcanes [6], [7]. Si d’autres études sont encore nécessaires pour comprendre les mécanismes sous-jacents à ces différents effets sur la santé, une meilleure connaissance de l’exposition aux COV, qui passera par la réalisation de mesures des concentrations spécifiquement pour chaque composé ou famille de composés mais aussi par la recherche des sources d’exposition, devrait permettre de proposer l’aménagement d’environnements intérieurs avec une exposition réduite aux COV dans le but de limiter leurs effets sur la santé.

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