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INTRODUCTION Les polluants atmosphériques sont présents en dehors ou à l’intéri

INTRODUCTION Les polluants atmosphériques sont présents en dehors ou à l’intérieur des logements, et peuvent être naturels ou synthétiques. La pollution atmosphérique extérieure, parfois appelée pollution atmosphérique ambiante, est présente dans des zones urbaines et rurales. Cependant, des différences qualitatives et quantitatives significatives peuvent exister entre pollution ambiante rurale et pollution ambiante urbaine. Les polluants atmosphériques urbains typiques venant des activités de l'homme incluent les oxydes d’azote, le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre, les hydrocarbures et les particules en suspension. Tous ces polluants sont dits « polluants primaires » parce qu'ils sont émis directement dans l'atmosphère. Les sources communes de ces polluants primaires incluent les centrales électriques, l’industrie (dioxyde de soufre, PCB, …), le chauffage domestique et les transports routiers (monoxyde de carbone, hydrocarbures aromatiques polycyclique, particules en suspension et oxyde d'azote). (1) Définition des HAP/HPA Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont une sous-famille des hydrocarbures aromatiques, c'est-à-dire des molécules constituées d’atomes de carbone et d’hydrogène mais dont la structure comprend au moins deux cycles aromatiques condensés. Depuis de nombreuses années, les HAP sont très étudiés car ce sont des composés présents dans tous les milieux environnementaux et qui montrent une forte toxicité. D’ailleurs, c’est une des raisons qui ont conduit à leur ajout dans la liste des polluants prioritaires par l’agence de protection de l'environnement des États-Unis (EPA US Environmental Protection Agency), dès 1976. Aujourd’hui, ils font également partie des listes de l’OMS (Organisation mondiale de la santé) et de la Communauté européenne. Bien qu'ils ne soient pas cités dans la liste déclaratoire de la convention de Stockholm portant sur les POP (polluants organiques persistants), ils sont répertoriés en tant que tels dans le protocole d'Aarhus (1) : CHAHIN Abir ; Bioindicateurs métaboliques de l’exposition des ruminants laitiers aux Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), thèse de doctorat 2010. Master Chimie Analytique Page 1 Principaux HAP Les HAP se divisent en deux groupes: •Les HAP légers, dont la masse molaire est comprise entre 150 et 180 g/mol (HAP à moins de quatre cycles). •Les HAP lourds (au moins quatre cycles) entre 178 et 300 g/mol La pression de vapeur sert à estimer la tendance d’un produit à se volatiliser et donc à passer en phase gazeuse à partir d’une phase aqueuse. A partir de 10-5 kPa, les composés sont considérés comme volatils, sachant que la pression de vapeur est comprise entre 2,8.10-12La lipophilicité d’une molécule est souvent estimée par la valeur de son log K et 12 Pa et est fortement liée au nombre de cycles de la molécule. Leurs points d’ébullition sont élevés, entre 150 et 525°C. (1) Master Chimie Analytique Page 2 Sources des HAP La formation des HAP peut avoir de nombreuses origines qui peuvent être regroupées en trois catégories. On peut distinguer les origines pyrolytiques, diagénétiques et pétrogéniques. Cependant, les deux dernières sont négligeables dans l’atmosphère, en comparaison des sources pyrolytiques. HAP d'origine pyrolytique Avant l’utilisation du charbon, du pétrole et du gaz naturel comme sources d’énergie, l’apport de HAP d’origine pyrolytique était principalement dû à des phénomènes naturels tels que les feux de forêt et de prairies. Aujourd’hui, c’est l’origine pyrolytique anthropique qui est considérée comme la source majeure de HAP dans l’environnement, notamment à cause des émissions domestiques et industrielles. Les HAP pyrolytiques sont générés par des processus de combustion incomplète de la matière organique à haute température. Les mécanismes mis en jeu lors de leur formation font intervenir la production de radicaux libres par pyrolyse à haute température (≥ 500 °C) de la matière fossile (pétroles, fioul, matières organiques, etc.) dans des conditions déficientes en oxygène. Les HAP d’origine pyrolytique proviennent de la combustion du carburant automobile, de la combustion domestique (charbon, bois…), de la production industrielle (aciéries, alumineries…), de la production d’énergie (centrales électriques fonctionnant au pétrole ou au charbon…) ou encore des incinérateurs. Également, une partie des HAP présents dans l’environnement provient de processus naturels tels que les éruptions volcaniques. En fonction de l’origine, certains HAP se formeront préférentiellement. Ceci permet de les utiliser comme indicateurs d’origine. Ainsi, les rapports de concentration en différents HAP permettent de calculer des indices moléculaires. Par exemple, si le rapport de la concentration en anthracène sur celle du phénantrène est supérieur à 10, alors l’origine sera pétrogénique tandis que s'il est inférieur à 10, il sera d’origine pyrolytique. En France, les émissions anthropiques de HAP sont dominées par le secteur domestique (69 %), du fait de la consommation énergétique (notamment les chaudières 64 % et le chauffage au bois 4,8 %). Ensuite viennent le secteur des transports routiers, notamment des véhicules diesel (8 %), puis celui de l’industrie manufacturière. Master Chimie Analytique Page 3 Toxicité et métabolisme des HAP « chap 4 » 1. Toxicité des HAP La toxicité des HAP, ainsi que celle de leurs produits de dégradation et de métabolisme a été démontrée sur de nombreux êtres vivants (Beaune et Loriot, 2000). Elle est mesurée en Toxic Equivalent Factor (TEF), avec pour molécule de référence (TEF égal à 1) le benzo[a]pyrène, considéré comme la molécule la plus toxique. Ce facteur d’équivalence toxique a été créé en comparant la courbe représentant la relation dose-effet d’un congénère à celle de la molécule de référence, ici le benzo[a]pyrène. (1) 2. La cytotoxicité directe Dans ce cas, les composés à faible poids moléculaire (naphtalène à phénanthrène) peuvent être directement cytotoxiques. Cette toxicité joue sur deux plans : la relative hydrophilie de ces HAP leur permettra d’interagir avec les protéines membranaires causant ainsi des dommages à ce niveau ; le second plan met en jeu l’hydrophobie des HAP qui interagiront cette fois au niveau des enzymes mitochondriales de la respiration. Cette toxicité est donc liée à la structure de ces HAP (Schirmer et al., 1998). (1) 3. La cytotoxicité due aux métabolites La seconde voie concerne l’ensemble des composés et se manifeste par la voie des métabolites. En effet, les HAP sont métabolisés chez les organismes vivants par des réactions de Phase I, via des systèmes enzymatiques. Les métabolites produits au cours de ces réactions sont considérés à ce jour comme de puissants cancérigènes. Un autre aspect relatif à la génotoxicité des HAP mérite d’être signalé ici. La présence de ces composés dans l’environnement pose le problème de l’évaluation de l’exposition des individus et des risques encourus. Le problème est difficile, parce que, selon les voies d’administrations utilisées (voie orale, inhalation, cutanée), le pouvoir cancérigène est plus ou moins élevé. Métabolisme des HAP Généralement hydrophobes, ces molécules ont tendance à s’accumuler naturellement dans les phases lipidiques des membranes cellulaires. Elles entraîneraient ainsi une mort inéluctable des organismes si ceux-ci ne s’étaient dotés, au cours de l’évolution, de systèmes enzymatiques permettant leur élimination. Master Chimie Analytique Page 4 Après leur absorption, les polluants organiques se distribuent au sein de différents tissus et organes. Le plus souvent, ils sont pris en charge par des systèmes enzymatiques hépatiques ou extrahépatiques spécifiques du métabolisme oxydatif des substances liposolubles endogènes (acides gras, stéroïdes, vitamines). Dans les autres cas, ils sont stockés dans les structures de réserves lipidiques tissulaires. Les transformations métaboliques ont lieu principalement dans le foie, mais aussi dans le duodénum, les poumons, le rein et la peau (1). Définition du Monitoring Biologique : Le biomonitoring, ou biosurveillance, est la détection de polluants dans un milieu au travers de leurs effets sur les organismes et sur les écosystèmes. Cette technique indirecte d'évaluation de la pollution, et donc de la qualité d'un milieu, repose sur la notion résumée par Tingey : « Il n'y a pas de meilleur indicateur de l'état d'une espèce ou d'un système, qu'une espèce ou un système lui-même ». Master Chimie Analytique Page 5 uploads/Industriel/ chap-234les-hydrocarbures-aromatiques-polycycliques.pdf