Comprendre les risques sanitaires

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Connaître les risques sanitaires liés au perchlorate, substance utilisée dans les armes à feu, fabriquée par l’industrie de l’armement et contaminant important de l’environnement

Publié par Risque Sanitaire France sur 4 Décembre 2016, 14:36pm

Catégories : #risques sanitaires

Photo d'une femme vérifiant les bombes (source: http://1.bp.blogspot.com/_RLkY9pPKsg4/THdbbIdbfUI/AAAAAAAACYk/m3-r_gkykyQ/s1600/bomb.jpg)

Photo d'une femme vérifiant les bombes (source: http://1.bp.blogspot.com/_RLkY9pPKsg4/THdbbIdbfUI/AAAAAAAACYk/m3-r_gkykyQ/s1600/bomb.jpg)

Source : Wikipedia

Lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Perchlorate

 

L'anion perchlorate ClO4–, ou tétraoxochlorate, est principalement présent dans des sels (perchlorates), notamment dans le perchlorate d'ammonium, de potassium, de magnésium, ou de sodium, vendus sous des formes diverses, essentiellement depuis les années 1940.

Le perchlorate d'ammonium NH4ClO4 est très utilisé comme oxydant dans les munitions d'armes à feu, comme propulseur solide de missiles et de roquettes. On le trouve aussi dans les feux d’artifice ou encore pour produire le gaz qui doit gonfler instantanément les airbags en cas d'accident. Ils sont aussi utilisés pour le traitement des cuirs (tannage et finition).

Les perchlorates, en tant que propulsifs (Propergol composite à perchlorate d'ammoniums ou de potassium principalement) solides stables et sûrs, sont devenus dans les années 1950 un produit stratégique pour les militaires et la conquête de l'espace. Les boosters de la fusée Ariane utilisent par exemple du perchlorate d'ammonium coulé en Guyane dans les boosters vide.

Naturellement très rares dans les minéraux, les perchlorates commercialisés sont fabriqués à partir de chlorate de soude. Leurs propriétés physiques et chimiques ont été très étudiées, dès le début du xxe siècle par les chimistes pour les producteurs de propulseurs, poudres et explosifs et sont pour cette raison assez bien connues au moins depuis le milieu du xxe siècle. Il a été étudié et utilisé comme médicament, bien avant qu'on ne s'intéresse à d'éventuels effets environnementaux ou aux moyens d'en épurer les eaux qu'il a contaminées.

L'ion perchlorate est goitrogène et toxique. Sa toxicité s'exerce notamment via la glande thyroïde, en tant que perturbateur endocrinien de l'axe hypothalamo-hypophyso-thyroïdien chez l'animal et chez l'Homme. On sait depuis les années 1950 que l'inhibition compétitive de l'absorption d'iodures par les cotransporteurs sodium/iode (NIS) dans la thyroïde par le perchlorate semble être le facteur-clé expliquant les séquelles neurologiques et néoplasiques potentielles; A forte dose, l'inhibition de l'absorption d'iodure conduit à des baisses ultérieures de T4 et T3, pouvant elles-mêmes causer des déficits neurologiques irrécupérables.

Leur usage s'est banalisé, au point qu'ils sont devenus un problème environnemental important dans plusieurs grandes régions du monde. Détectés en 1997 dans plusieurs réserves d’eau dans l’ouest des États-Unis ils ont provoqué une crise locale de l’eau potable. Ils font maintenant partie des polluants et contaminants émergents, de plus en plus souvent trouvé dans les eaux, sols, plantes produits alimentaires et dans le lait humain aux États-Unis et dans le monde au niveau des anciennes zones de guerre (par exemple Nord pas de Calais, Picardie, Champagne Ardennes en France). Ceci pose des défis importants sur le plan de la remédiation et peut-être phytoremédiation.

Les ions perchlorate persistent dans l'environnement (nappes et eaux de surfaces notamment) durant des décennies. Ils peuvent affecter la santé, même à faible dose. Leur effet inhibiteur de la production de certaines hormones thyroïdiennes (qui contribuent à réguler le métabolisme et la croissance) est connu depuis de nombreuses années, en faisant d'ailleurs un des moyens (sous forme de perchlorate de potassium) de traitement de l’hyperthyroïdie, avec quelques cas de thyrotoxicose

 

Usages du perchlorate

En tant qu'agent oxydant, il peut subir une large variété de réactions d'oxydoréduction intramoléculaire conduisant à la libération brutale ou explosive de produits gazeux, ce qui en fait selon l'EPA :

  • un gaz propulsif idéal pour les boosters de poussée ; Le perchlorate d'ammonium représente 69,7 % des carburants propulseurs solides des moteurs de la navette spatiale, 65 à 75 % des moteurs de phase I de la fusée Minuteman III et 68 % de ceux des missiles Titan ;
  • une source de propulsion de plusieurs centaines de type de munitions de combat ou d'entrainement, d'explosifs sous-marin (dont mines, grenades sous-marines, torpille de combat ou d'exercice...)
  • une source de propulsion pour les engins d'exploration spatiale (moteur de fusée, boosters)
  • une source de gaz de gonflement quasi instantané (airbag)
  • une source de propulsion de nombreux matériels pyrotechniques, dont feux d'artifices, sous forme d'amonium (amonium perchlorate ou AP), mais aussi sous forme de KP (Potassium perchlorate). Des perchlorates d'amonium, de baryum, de césium, de lithium, de potassium, de sodium et de strontium, peuvent ainsi être utilisés dans des dispositifs pyrotechnique, intégrés dans un gel, ou dans un polymère de type résine plastique (par exemple pour des dispositifs scintillants) et/ou d'ailleurs comme activateur ou catalyseur de la réaction de polymérisation par exemple d'un polymère acrylique dans un dispositif pyrotechnique.

Il est aussi utilisé :

  • sous forme de perchlorate de tétraéthylammonium comme électrolyte de support pour les études polarographiques de solvants non aqueux ; alors fabriqué à partir de bromure de tétraéthylammonium et de perchlorate de sodium, le perchlorate de tétraéthylammonium étant récupéré comme précipité insoluble dans l'eau.
  • dans les réacteurs nucléaires, sous forme de perchlorate de potassium
  • dans les tubes électroniques
  • comme additif d'huiles lubrifiantes
  • pour le tannage et la finition du cuir
  • comme mordant pour les tissus et les colorants
  • en galvanoplastie
  • pour le traitement du minerai d'aluminium
  • pour la fabrication de caoutchouc
  • pour la production de peintures
  • dans certains émaux.
  • dans certains engrais chimique (un rapport de 1998 a attiré l'attention sur les engrais comme sources de Perchlorate, pondéré par des études montrant que seuls certains engrais (chiliens) posaient problème ;
  • dans des batteries militaires (sous forme de perchlorate de magnésium) ;
  • pour des usages de laboratoires, en moins grande quantité. Il est utilisé par des laboratoires médicaux (diagnostic de la fonction thyroïdienne) ou de chimie (avec l'acide perchlorique comme acide fort ou pour préparer des échantillons à minéraliser de matière organique, ou avec des ions perchlorates pour équilibrer des forces ioniques) ;
  • comme déshydratant (sous forme de Perchlorate de magnésium anhydre solide (Mg (ClO4)2) ou légèrement hydraté (anhydrone) de Mg (ClO4)2, par exemple utilisé pour recueillir et analyser les molécules d'eau formée dans les combustions.

Dans les années 1990, selon les producteurs, son usage principal était celui de comburant (92 % des usages) ; lié à sa capacité à produire en peu de temps et à des températures inférieures à 300 °C une grande quantité de gaz, selon la formule 4 NH4ClO4(s) → 2 Cl2(g) + 3 O2(g) + 2 N2O(g) + 8 H21 O(g), alors que 7 % des perchlorates étaient utilisés dans les explosif, et 1 % consacrés à d'autres usages.

La production aux États-Unis a varié de 1 à 15 000 000 livres par an avec dans les années 1980 une production de 20 à 30 millions de livres par an.

 

Sources de pollution

Plus de 90 % des perchlorates est utilisé comme comburants solides de fusées et munitions.

Quand un explosif détonne ou qu'une charge de gaz propulseur est libérée par la combustion d'un propergol, la charge énergétique n'est jamais complètement brûlée, surtout en présence de grandes quantités de matériaux incombustibles. On a ainsi montré que les fusées éclairantes, les propergols de fusées et certains explosifs (émulsion de perchlorate et de nitrate d'ammonium) sont des « sources anthropiques potentiellement importantes de contamination de l'environnement par le perchlorate ». Ainsi, 0,094 mg de perchlorate par gramme de propergol (de fusées) ne brûle pas, ou 0,012 mg de perchlorate par gramme d'explosif (AN explosifs à émulsion). Les formulations de propergols testées (2008-2009) ont généré 0,014 mg de résidus de perchlorate par gramme de propergol brûlé).

Pour des raisons de sécurité ou d'évolution des matériels ou stratégies de défense, de grandes quantités de munitions, missiles ou boosteurs en contenant doivent régulièrement mis hors-circuit et changées. D'importants volumes de perchlorate ont ainsi été éliminés, souvent directement dans l'environnement (brûlage, mise en décharge, dépôts immergés de munitions) dès les années 1950, contaminant largement l'environnement et notamment les puits et des sources d'eau potable. L'élimination par brûlage en plein air est de plus en plus difficile en raison des pressions du public et de l'apparition de réglementations protégeant la qualité de l'air. Rien qu'aux États-Unis, en 2001, il y avait £ 55 000 000 de propergol solide en attente de destruction et ce chiffre devait atteindre £ 164 000 000 avant 2005.

Des systèmes de récupération et recyclage du perchlorate d'ammonium ont été mis au point, avec récupération des propergols solides des moteurs fusée par délavage à l'eau à haute pression, qui génère cependant de gros volumes d'eau à faibles quantités de perchlorate d'ammonium en solution. Sa récupération totale est coûteuse.

Presque tous les lieux très pollués par le perchlorate (eaux de surface ou souterraines) sont proches de sites de production, d'essais, ou de fabrication ou destruction de matériaux aérospatiaux ou parfois d'explosifs ou de feux d'artifice, et plus rarement (pour les cas connus) des laboratoires de chimie ou activités liées aux engrais.

Certaines activités minières ont fait ou font un usage abondant d'explosifs.

Des contaminations ont été détectées près d'usines agrochimiques (dans le Nebraska par exemple)

Localement (loin de sites industriels ou de retombées militaires) la source la plus plausible a été l'utilisation d'engrais chiliens riches en perchlorates.

Aux États-Unis ; C'est là que la situation semble la mieux connue ; L'utilisation pour les analyses - à partir d'avril 1997 - de la chromatographie ionique (dont les limites de détection atteignent 1 ppb) a montré que les sols et eaux de 20 États des États-Unis étaient largement contaminés par le perchlorate. En réponse à une demande d'inventaire des grands utilisateurs et producteurs, 40 États ont signalé des fabricants ou utilisateurs de perchlorate.

Dans le pays, des doses de 4 à 18 μg par litre ont fréquemment été trouvées. Ces taux sont considérés comme étant dans la gamme des "faibles doses", sans action sur la thyroïde chez l'Homme adulte et en bonne santé pour une exposition brève). Selon, lLawrence et al. « Il est cependant possible que la consommation quotidienne de faibles niveaux de ClO4 dans l'eau potable sur une période de temps prolongée puisse affecter la fonction thyroïdienne, mais aucune preuve d'hypothyroïdie n'a été observée à 10 mg/jour de ClO4 dans une étude de 2 semaines. Il est maintenant intéressant de déterminer une dose sans effet d'inhibition de la thyroïde et sur le RAIU (Radioactive iodine uptake test) pour les perchlorates, en effectuant une étude sur les effets d'une exposition à long terme ».

Des contaminations plus élevées sont signalées en Californie, toujours près d'installations ayant fabriqué ou testé des propergols solides pour le ministère américain de la défense ou la NASA (National Aeronautics and Space Administration). Ils ont pollué des captages d'eau jusqu'à plus de 100 µg/L dans plusieurs cas, par exemple au sud et à l'Est de Sacramento ou autour de San Bernardino. L'eau du Lac Mead et du fleuve Colorado a servi pour l'irrigation, la récréation et l'eau potable pour plus de 20 millions d'habitants du Névada, de Californie, d'Arizona et des membres de tribus amérindiennes. Dans certains forages industriels près d'une usine d'Henderson, le Perchlorate constituait jusqu'à 0,37 % de l'eau (3,7 millions ppb, le record dans l'eau de nappe étant en 2001 de 8 800 ppb dans un forage californien d'eau potable (fermé). Plusieurs réseaux californiens publics de distribution d'eau en contenaient plus de 100 ppb. C'est une des régions où la santé publique préoccupe l'EPA relativement au Perchlorate. Une bioconcentration semble exister : des taux atteignant 200 µg/L ont été mesurés dans des laitues et du lait.

Un risque de contamination avec risque d'empoisonnement par du perchlorate produit lors de processus de nettoyages à sec a aussi été évoqué.

En France, des perchlorates ont été trouvés en 2011 dans l'eau du robinet en Aquitaine, dans le Bordelais où 5 captages d'eau potable ont été pollués (jusqu'à 30 µg/L mesurés) par une usine du groupe Safran (fabrication de propulseurs pour missiles). Des taux dépassant la norme ont été également relevés dans les nappes d'eau potable en Midi-Pyrénées, dans la Garonne, dans la région Toulousaine (à la suite des rejets d'une usine appartenant au même groupe Safran) puis dans le Nord-Pas-de-Calais (Communauté urbaine de Lille, Arrageois, région lensoise, Douaisis et région d'Hénin-Beaumont et dans quelques villages alimentés par des forages isolés, avec jusqu'à 4 µg/litre à Douai en 2012), puis en Champagne-Ardenne. Dans plusieurs régions, l'Agence régionale de santé (ARS) a émis des préconisations vis-à-vis des personnes à risque (bébés et femmes enceintes et allaitantes). « Une campagne d’analyse dans 632 réseaux de distribution menée dans la Marne et les Ardennes révèle que 113 communes présentent un taux compris entre 4,1 et 15 µg/l et six communes un taux supérieur à 15 µg/l (...) au total plus d’un millier de communes sont touchées à l’échelle nationale notamment dans le Nord et la région bordelaise ». Les données accumulées de 2011 à 2016 confirment une pollution étendue en Nord–Pas-de-Calais, concomitante avec le zones de combat de la Première Guerre mondiale. Une étude de 2016 a aussi recherché des composés concomitants et conclue à une pollution résultats « de plusieurs sources ponctuelles superposées à un bruit de fond de la nappe ». Le traitement des nitrates par résines échangeuses d'ions (dénitratation) retient environ 40 % des perchlorates, mais le cycle de régénération cyclique de ces résines les relargue en grande partie ; des chercheurs ont donc étudié le comportement de ces ions perchlorates relargués lors des régénérations. Ils l'ont fait in situ, dans 3 stations d’épuration (via l'analyse des éluats des cycles de régénérations, en différents points des réseaux acheminant ces éluats), avec des comparaisons entre les teneurs en entrée et sortie de ces installations. Les effets de perturbation endocrinienne d’eaux souterraines contaminées ont aussi été étudiés (2016), parallèlement à une évaluation de l'impact d’un traitement d’élimination des perchlorates par résine échange d’ions spécifique (via des biomarqueurs de perturbation thyroïdienne).

 

Evaluation de l’exposition

L'Écotoxicologie, la toxicocinétique et la toxicodynamique des perchlorates semblent mal connues.

En 2002, après une revue par les pairs des données existantes, les experts travaillant pour l'EPA ont estimé qu'au vu des données disponibles, le risque écologique ne pouvait ni être exclu, ni être précisément caractérisé.

Les perchlorates naturels (sauf le perchlorate de potassium, qui nécessite des conditions environnementales particulières pour se dissoudre complètement dans l'eau) sont très solubles dans l’eau. Ils s'adsorbent très peu sur des surfaces minérales ni même sur le charbon activé.

L'exposition de la faune, flore et des microorganismes aux perchlorates est directe (par contact, inhalation, passage percutané (pour les animaux à peau très perméable, etc.) et indirecte via le perchlorate bioaccumulé ou intégré dans la nourriture des organismes.

 

Toxicité

Dans les années 1980, l'EPA considérait que des indices d'écotoxicité existaient pour diverses plantes et plusieurs animaux (aquatiques ou terrestres), mais à mieux étudier ;

En 2012, l'écotoxicologie des perchlorates a progressé, mais elle reste très lacunaire, notamment concernant les synergies avec d'autres perturbateurs et les effets d'expositions chroniques durant l'embryogenèse, la croissance et le développement.

  • Perturbation endocrinienne : L'effet perturbateur des perchlorates est le mieux connu. Il semble initié par l'inhibition de l'absorption des iodures par la thyroïde ; On a d'abord expérimentalement démontré des effets négatifs des perchlorates sur le développement, la reproduction (reprotoxicité).
  • Effet androgénique : À doses 1000 fois supérieures au seuil EPA de 2006 pour l'eau potable (24.5 ppb), mais présentes dans la nature, près d'usines rejetant du perchlorate, il est manifeste chez l'épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) exposée de manière chronique ; Les épinoche exposée développent des altérations d'organe, une moindre croissance, un développement et un comportement sexuel anormaux (avec « inhibition du comportement de cour » et coloration du mâle atténuée au moment de la reproduction). La femelle développe un « hermaphroditisme fonctionnel », Cet hermaphrodisme vrai est observé chez des « femelles génétiques » (il ne s'agit pas de mâles féminisés), une pigmentation affadie (assez pour rendre les organes internes visibles) et une moindre survie ;
  • Il semble aussi pouvoir être hypermasculinisant pour le mâle.
  • Perturbation de la dynamique de populations piscicoles ? Les femelles d'épinoches masculinisées présentent des "gonades intersexuées" (dits « ovotestes ») contenant à la fois des ovocytes et des cellules testiculaires produisant des spermatozoïdes mobiles et fécondants. La fécondation (tests in vitro) est effective à la fois dans le cas de l'autofertilisation et d'une fertilisation croisée, mais le sperme proviennent de femelles génétiques produit des embryons qui meurent durant la phase blastula ou en début d'organogenèse. Inversement, les spermatozoïdes provenant de vrais (mâles génétiques) produisent des alevins viables quand ils fécondent des œufs provenant de femelles génétiques (normale ou exposée au perchlorate). Comme le perchlorate est dans l'eau un polluant persistant, qui peut même "remonter à la source " via sa diffusion dans les nappes, il peut a priori affecter des poissons ou d'autres espèces aquatiques qui y seraient sensibles.
  • Soupçons de génotoxicité (chez le rat) ; les premiers tests sur l'ADN n'ont pas révélé de génotoxicité (avec la batterie de tests utilisée), mais des tumeurs observées à la seconde génération chez le rat exposé à long terme à des doses élevées, laisse supposer qu'il pourrait exister un mode indirect d'action sur la thyroïde). Pour la thyroïde, le rat est considéré comme un modèle surpondérant plutôt le risque par rapport à l'Homme, en raison de différences de structure thyroïdienne et de demi-vie des hormones produites. Des études plus approfondies sont donc nécessaires.
  • Pas d'effets intergénérationnels directs connus (chez le modèle épinoche) : En 2010, très peu d'études avaient porté sur les effets sur plusieurs générations. Chez l'épinoche exposée, la progéniture issue de parents contaminés ne présente plus ces problèmes si elle est élevée dans une eau sans perchlorate, ce qui laisse penser que - en aquarium - il n'y a pas d'effet intergénérationnel. Ces résultats ne peuvent cependant être extrapolés à d'autres groupes (plantes ou mammifères notamment).
  • Effets cancérogènes et immunotoxiques ? Selon l'EPA, l'inhibition de la capture de l'iode par la thyroïde pourrait aussi avoir un rôle cancérigène et immunotoxique (dont pour l'Immunité cellulaire peut-être) via la perturbation de l' « axe hormonal hypothalamo-hypophyso-thyroïdien ».

 

Persistance environnementale

Cinétique environnementale du perchlorate : Elle est très liée à sa faible dégradabilité et à sa haute solubilité dans l'eau.

Les manières dont il peut être bioaccumulés ou éventuellement biodégradés sont encore mal comprises, mais des progrès sont peu à peu faits dans les aspects biochimiques, microbiologiques (rôle des bactéries réductrices notamment) et génétiques de sa cinétique dans les écosystèmes ou les organismes, laissant espérer des solutions de bioremédiation pour les sites, sols et eaux pollués par ce produit, en complément d'autres solutions basées par exemple sur des résines échangeuses d'ions hautement sélectives. Des membranes de filtration utilisant des catalyseurs à base de titane sont également étudiées pour dépolluer des eaux claires.

Persistance dans les organismes : Les ions perchlorates ne se dégradent pas spontanément dans l'organisme : l'énergie d'activation nécessaire à la réduction de perchlorate est si élevé qu'il ne se comporte pas comme oxydant dans les conditions physiologiques animales et humaines (c'est-à-dire en solution diluée, à des températures inférieures à 50 °C et en présence d'un pH neutre à légèrement acide ou plus acide dans l'estomac), ce que confirment les études disponibles sur l'absorption, la distribution, le métabolisme, et l'élimination des perchlorates ingérés qui sont excrétés pratiquement inchangés dans les urines (ces études ont porté sur différentes espèces et visent notamment à produire des modèles extrapolables à l'Homme et à d'autres espèces).

Seuil de toxicité

La dose (provisoire) "no-observed-adverse-effect-level" ou NOAEL était aux États-Unis en 2001 de 0,14 mg/kg-jour.

Les recommandations pour le nettoyage des nappes phréatiques sont aux États-Unis de 4 à 18 ppb.

Au début du XXIe siècle, il n'y a cependant pas encore de consensus sur les seuils à ne pas dépasser pour qualifier une exposition sans danger.

Un examen par des pairs indépendants a été commandé par l'EPA en mars 1997 pour évaluer une proposition de seuil de référence RfD ("Reference dose") ou de dose sans effet toxique observable (NOAEL) ;

Le manque de données toxicologique (manque d'études sur le rapport effet/dose, d'études de plus de 90 jours sur l'animal, d'études sur l'embryon ou sur les effets du lait contaminé, etc.) interdit d'analyser de manière crédible la totalité des risques pour l'Homme.

Le contenu de la littérature publiée ne permet pas d'exclure des effets des perchlorates sur d'autres organes que la thyroïde ni même de garantir sans équivoque que l'effet sur la thyroïde est l'effet le plus critique. Le développement physique et neurologique pourrait être indirectement affectée in utero par une hypothyroïdie durant la grossesse, éventuellement gravement, ce qui n'avait pas encore été adéquatement étudié. Les pairs ont - en mai 1997 - émis des recommandations sur la manière de combler ces lacunes.

L'EPA continue à combler les lacunes de connaissance (dont par des études sur la souris, le rat, le lapin exposés à tous les âges, y compris à l'état fœtal et embryonnaire ou via l'allaitement), avec une étude ayant porté sur deux générations, portant sur la reprotoxicité du perchlorate chez le lapin (et sa toxicité sur la progéniture).

Les tests de toxicité ont été accélérés en Amérique du Nord par un partenariat direct ministère américain de la Défense et l'EPA, suivi par les membres d'un comité directeur inter-Agence sur les perchlorates (ou « IPSC ») comprenant des représentants gouvernementaux de l'Institut national de Environmental Health Sciences (NIEHS); des états et gouvernements locaux des États-Unis. L'IPSC doit faciliter et coordonner, sur la base des données physicochimiques disponibles (en partie aux mains de l’industrie de la défense), une évaluation précise des aspects technologiques (cadastres d’émission, enquêtes, évaluation sanitaire, écotoxicologique, traitabilité des perchlorates, manipulation des flux de déchets, détection analytique…).

Les perchlorates ont initialement été suspectés d'être cancérigènes par voie orale et/ou inhalation ; hypothèse qui semble avoir été un temps abandonnée puis (à la suite des études sur l'animal) reconsidérée, au moins potentiellement pour l'Homme, pour des tumeurs de la thyroïde (avec dans ce cas altération possibles du neurodéveloppement). En effet, des tumeurs thyroïdiennes sont apparues chez des rats exposés (à long terme) à de « forte dose » dans les premières études, puis une étude ayant porté sur deux générations de reproduction, a diagnostiqué des tumeurs de la thyroïde non seulement dans la première génération des adultes, mais aussi dans la seconde génération parentale (après 19 semaines).

 

Les perchlorates, s'ils ne sont pas directement neurotoxiques, pourraient donc - in utero au moins - affecter le développement cérébral en tant que perturbateurs hormonaux. Une autre étude, basée sur la mesure du poids du cerveau de jeunes chiots exposés à diverses doses de perchlorate, a fait proposer une « Dose Minimale avec Effet Nocif Observé » (ou LOAEL Lowest Observed Adverse Effect Level) tenant compte des séquelles à la fois neurologiques et néoplasiques : 0,01 [mg]/kg-jour; au-delà de cette dose, une étude neurologique a mis en évidence des effets sur la morphométrie du cerveau de jeunes chiots (sacrifiés à divers stades de développement). Ces anomalies correspondaient à une moindre production d'hormones TSH T4 et à des changements histopathologiques de la thyroïde de chez ces mêmes chiots. Une évaluation postérieure de cette étude par le comité CNRC (2005) a conclu que les données de cette étude étaient encore insuffisantes pour affirmer ou infirmer un lien de causalité entre l'exposition maternelle des chiots et les anomalies neurodéveloppementales observées ; de même pour une étude d'exposition subchronique (à 90 jours) qui avait aussi montré des effets sur l'immunotoxicité (hypersensibilité au contact cutané). La plausibilité de ces risques est reconnue, mais des évaluations plus précises ou statistiquement plus robustes sont souhaitées par les experts.

Les perchlorates (comme d'autres anion tels que pertechnetate et thiocyanate) sont cependant maintenant reconnus comme étant des perturbateurs endocriniens et plus précisément « des inhibiteurs compétitifs au processus de transport actif (pompe à iode) des iodures du sang jusqu’au follicule de la thyroïde ». Or, ces iodures sont nécessaires pour que la glande thyroïde produise des hormones nécessaires à la régulation du métabolisme et de la croissance. Ce même effet inhibiteur a d'ailleurs utilisé dans les décennies 1950 et 1960 pour traiter par du perchlorate l’hyperthyroïdie (maladie due à un excès de production d'hormones thyroïdiennes). Cet usage a conduit au décès de plusieurs patients, à la suite d'une thyrotoxicose fatale (anémie aplasique mortelle) induites par des doses très élevées (de 600 à 1 600 mg/jour) de perchlorate qui ont fait qu'on a remplacé ce médicament par d'autres, bien que 2 études plus récentes n'aient pas détecté d'effets délétères « sérieux » dans le cas du traitement de la maladie de Graves-Basedow ou de traitement d'hypothyroidisme, à des doses inférieures à 1 000 mg/jour durant jusqu'à un an.

Au-delà d'un certain seuil, le perchlorate ingérée provoque une hypothyroïdie (maladie correspondant à un déficit de production d’hormones thyroïdiennes), avec de nombreuses conséquences néfastes « Les fluctuations de courte durée des hormones thyroïdiennes ne sont pas un problème chez l'adulte en bonne santé », mais les perturbations à long terme peuvent occasionner divers symptômes allant de la dépression aux pertes de mémoire et aux douleurs musculaires ; « Ces effets sont particulièrement préoccupants pour les personnes qui souffrent déjà d'hypothyroïdie ainsi que pour les femmes enceintes et les enfants ».

Une étude faite sur des adultes humains en bonne santé a montré que l’effet inhibiteur de la thyroïde sur l’absorption de l’iode contenue dans le sang est observé à faible dose ; dès 0,007 milligramme de perchlorate absorbé par jour et par kilogramme de poids de la personne ce qui équivaut à 0,0007 mg/kg/jour.

En utilisant le poids moyen d’un individu (70 kg) et la consommation d’eau moyenne (2 L/jour), l’agence de protection de l'environnement des États-Unis nommée EPA (« Environmental Protection Agency ») a déterminé que le DWEL (« Drinking Water Equivalent Level » ou le niveau équivalent en eau bue) du perchlorate correspondant à 0,0007 mg/kg/jour était de 24,5 ppb. Une étude (2006) a porté sur 14 adultes en bonne santé exposés durant 6 mois à du perchlorate. Jusqu'à 3 mg/jour absorbés, les auteurs n'ont pas observé d'effets sur la fonction thyroïdienne (pas d'inhibition de la capture d'iode ni de modification des taux sanguins d'hormones TSH et Tg.

De 4 à 16 µg/l dans l'eau du robinet, les populations ne semblent pas présenter de problèmes thyroïdiens particuliers, y compris les enfants. Une étude a comparé durant près d'un an (décembre 1998 à octobre 1999) les taux sanguins de TSH de nouveau-nés (d'un pois de 2,5 à 4,5 kg à la naissance), ainsi que leur courbe de poids durant le premier mois de leur vie et les taux de mortalité, dans 2 villes : Las Vegas où l'on trouve jusqu'à 15 µg/l de perchlorate dans l'eau du robinet, et Reno où aucun perchlorate n'est détecté dans l'eau du robinet. Les auteurs n'ont pas notés d'impacts significatifs pour les bébés de Las Vegas (exposition environnementales de perchlorate via l'eau du robinet inférieure ou égale à 15 µg/l. Dans la région d'Atacama, l'eau potable contient jusqu'à 100-120 µg/l de perchlorate. Une étude a porté sur les nouveau-nés et enfants d'âge scolaire et femmes enceintes de trois villes différemment touchées (Taltal où l'eau du robinet contient en moyenne 114 µg/L de perchlorate, Chañaral avec 6 µg/l, et Antofagasta avec 0.5 µg/l). On n'a pas dans ce cas détecté de différence entre les villes et le poids à la naissance, la longueur et circonférence de la tête étaient comparables entre les trois villes et aux mesures faites ailleurs en Amérique. Dans une zone d'Israël où on trouve jusqu'à 300 µg/L de perchlorate dans l'eau du robinet, le taux sérique de thyroxine (T4) était normal chez les nouveau-nés.

 

Enjeux environnementaux

Discrètement, mais en quelques décennies le perchlorate est devenu l'un des polluants les plus communs et un enjeu environnemental nouveau, pour la qualité de l'eau notamment, avec peut être aussi des enjeux écotoxicologiques encore mal cernés. il est identifié par l'EPA comme un des enjeux importants de santé publique (notamment en Californie où la contamination de l'eau semble la plus élevée et critique, et où les nappes souterraines et superficielles sont de plus en plus surexploitées), mais les donnés quantitatives sur les tonnages produis ou relargués dans l'environnement de ce produit dont le premier usage a été militaire (Sidewinder, AMRAAM, TOmahawk et autres missiles stratégiques tels que Minutemen et tous les booster de missiles et propulsifs de roquettes) et de "conquête spatiale" (propulsif solide) ont manqué. C'est en outre un polluant diffus dont les sources précises et facteurs de diffusion sont souvent difficiles à identifier. Souvent faute de pollueur bien identifié, les responsabilités sont difficiles à établir, et les processus basés sur le principe pollueur-payeurs difficiles à mettre en œuvre. De plus les méthodes d'analyse et quantification de ce polluant dans l'eau n'ont pas été consensuelle et tendaient à produire des faux positifs quand il n'y avait pas de vérification, ce qui n'a pas encouragé à une lutte cohérente et coordonnée contre ce polluant émergent. Deux enjeux importants pour le XXIe siècle sont de trouver des méthodes efficaces de dépollution, et de trouver des alternatives moins toxiques à ce produit.

L’anion perchlorate est très soluble dans l’eau. Il se propager donc facilement et rapidement dans l’environnement, en surface ou dans les eaux souterraines qui deviennent des sources de contamination.

De plus, les perchlorates peuvent s'accumuler dans les végétaux, qui deviennent alors une autre source de contamination.

 

Etat lacunaire des connaissances

Les perchlorates en tant que produits stratégiques militaires, relèvent en partie de la Défense nationale et de l'industrie de l'armement.

Selon l'EPA, en 2002 (après une seconde revue des données disponibles), l'évaluation environnementale et sanitaire de produit reste empreinte d'incertitudes et de lacunes qui, n'ayant pu être comblées, ont jusqu'à ce jour justifié l'inaction législative des États, face à des enjeux industriels, militaires et économiques considérables.

Au début du XXIe siècle, ces incertitudes portent sur :

  • le degré de contamination de l’environnement et du réseau trophique (chaines alimentaires), notamment en milieu aquatique, pour les animaux piscivores et ceux qui s'alimentant au sol et dans la litière (oiseaux, herbivores ou invertébrés mangeant dans la litière) ;
  • la validité des bases de données qualitatives, dont concernant la thyroïde (pas de nomenclature commune et cohérente ni système de notation histopathologique pour décrire finement les lésions du système thyroïdien). De même pour les données toxicologiques nécessaires à l'évaluer des impacts sanitaires pour les faibles doses, notamment pour l'embryon, le fœtus ou le jeune individu ;
  • le manque de donnée sur la relation « dose-réponse » chez l'Homme (et son fœtus, embryon, enfant, personne âgée) ou en situation de grossesse ou d'allaitement ;
  • le manque de données sur la capacité des stations d'épuration et des stations de potabilisation à traiter efficacement ce polluant ;
  • le manque de compréhension de la sensibilité relative des tests sur animaux de laboratoire quant aux effets neurologiques, et des liens entre effets neurodéveloppementaux et neuropsychologiques observés ou potentiels chez l'Homme ;
  • la méconnaissance de la cinétique environnementale et de la bioaccumulation via le plancton ou les algues et macrophytes qui n'avaient pas ou très peu été étudiés par les fabricants ou laboratoires publics. Ex : on ignorait encore en 2002 les risques d'exposition via les installations de combustion ou devenir du perchlorate de eaux d'irrigation après évaporation et évapotranspiration (deux phénomènes pouvant contribuer à des phénomènes de concentration / salinisation / pollution des sols) ;
  • la faiblesse des transferts technologiques permettant de protéger les citoyens et l'environnement ;
  • le manque d'études publiées sur les effets à moyens ou long terme pour l'individu (animal ou humain) sain ou malade et pour sa descendance sur plusieurs générations (une seule étude, sur 2 générations, chez le rat avant 2001).
  • La disponibilité récente de méthodes analytiques permettant des analyses fiables et précises serait une des explications ; Plusieurs programmes portent sur ces points. Il y a peu de données sur les effets sur des individus ayant déjà des problèmes thyroïdiens. En particulier, en 2005, « aucune des études publiées n'a étudié la relation entre l'exposition au perchlorate et des affections présentes chez les groupes particulièrement vulnérables, telles que la progéniture de mères ayant eu un faible apport alimentaire d'iodure, ou des bébés de faible poids ou prématurés ». Les experts travaillant pour l'EPA ont jugé (en 2002) « extrêmement nécessaire » qu'on développe des études sur les facteurs de risques susceptibles d'exacerber la sensibilité des individus au perchlorate. Pour cela, le travail sur les modèles animaux utilisant des lignées dotées d'une insuffisance thyroïdienne avec déficit d'iodure chronique (« du berceau à la tombe » devrait être exploré ;
  • Certaines données toxicologique ne proviennent que de test faits avec du perchlorate de sodium, alors que c'est le perchlorate d'ammonium qui a été le plus largement déversé dans l'environnement et qu'on a montré que la nature du « contre-ion » du perchlorate peut modifier sa toxicité ;
  • Les études faites sur le rat ne sont pas entièrement extrapolables à l'Humain ; si les effets sous forme d'inhibition de la fonction thyroïdienne sont similaires, le rat récupère cependant beaucoup plus vite après l'arrêt de l'exposition.
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