Gunnar Nordberg
Il existe trois grands groupes de composés d'arsenic (As):
- composés inorganiques d'arsenic
- composés organiques d'arsenic
- gaz arsine et arsines substituées.
Occurrence et utilisations
L'arsenic se trouve largement dans la nature et le plus abondamment dans les minerais sulfurés. L'arsénopyrite (FeAsS) est la plus abondante.
Arsenic élémentaire
L'arsenic élémentaire est utilisé dans les alliages afin d'augmenter leur dureté et leur résistance à la chaleur (par exemple, les alliages avec du plomb dans la grenaille et les grilles de batterie). Il est également utilisé dans la fabrication de certains types de verre, comme composant d'appareils électriques et comme agent dopant dans les produits à l'état solide de germanium et de silicium.
Composés inorganiques trivalents
Trichlorure d'arsenic (AsCl3) est utilisé dans l'industrie de la céramique et dans la fabrication d'arsenic contenant du chlore. Trioxyde d'arsenic (Comme2O3), ou arsenic blanc, est utile dans la purification du gaz de synthèse et comme matière première pour tous les composés d'arsenic. C'est aussi un conservateur pour les peaux et le bois, un mordant textile, un réactif dans la flottation minérale, et un agent décolorant et affinant dans la fabrication du verre. Arsénite de calcium (Ca(Comme2H2O4)) et acétoarsénite cuivrique (habituellement considéré comme Cu(COOCH3)2 3Cu(AsO2)2) sont des insecticides. L'acétoarsénite cuivrique est également utilisée pour peindre les navires et les sous-marins. Arsénite de sodium (NaAsO2) est utilisé comme herbicide, inhibiteur de corrosion et agent de séchage dans l'industrie textile. Trisulfure d'arsenic est un composant du verre transmettant les infrarouges et un agent dépilant dans l'industrie du tannage. Il est également utilisé dans la fabrication de pièces pyrotechniques et de semi-conducteurs.
Composés inorganiques pentavalents
Acide arsénique (H3AsO4·½H2O) se retrouve dans la fabrication des arséniates, les procédés de fabrication du verre et de traitement du bois. Pentoxyde d'arsenic (Comme2O5), un herbicide et un agent de préservation du bois, est également utilisé dans la fabrication de verre coloré.
Arséniate de calcium (Californie3(AsO4)2) est utilisé comme insecticide.
Composés organiques d'arsenic
Acide cacodylique ((CH3)2AsOOH) est utilisé comme herbicide et défoliant. Acide arsanilique (NH2C6H4AsO(OH)2) trouve une utilisation comme appât contre les sauterelles et comme additif dans l'alimentation animale. Les composés organiques de l'arsenic dans les organismes marins sont présents à des concentrations correspondant à une concentration d'arsenic comprise entre 1 et 100 mg/kg dans les organismes marins tels que les crevettes et les poissons. Cet arsenic est principalement constitué de arsénobétaïne et arsénocholine, composés organiques d'arsenic de faible toxicité.
Gaz arsine et les arsines substituées. Le gaz arsine est utilisé dans les synthèses organiques et dans le traitement des composants électroniques à l'état solide. Le gaz arsine peut également être généré par inadvertance dans les processus industriels lorsque de l'hydrogène naissant est formé et que de l'arsenic est présent.
Les arsines substituées sont des composés arsenicaux organiques trivalents qui, selon le nombre de groupements alkyle ou phényle qu'ils ont fixés sur le noyau arsenic, sont appelés arsines mono-, di- ou tri-substituées. Dichloroéthylarsine (C2H5AsCl2), ou éthyldichloroarsine, est un liquide incolore à odeur irritante. Ce composé, comme le suivant, a été développé comme agent potentiel de guerre chimique.
Dichloro(2-chlorovinyl-)arsine (ClCH : CHAsCl2), ou chlorovinyldichloroarsine (lewisite), est un liquide vert olive avec une odeur de germanium. Il a été développé comme agent de guerre potentiel mais n'a jamais été utilisé. L'agent dimercaprol ou anti-lewisite britannique (BAL) a été développé comme antidote.
Diméthyl-arsine (CH3)2cendre, ou hydrure de cacodyle et triméthylarsine (CH3)3Comme), ou triméthylarsenic, sont tous deux des liquides incolores. Ces deux composés peuvent être produits après transformation métabolique des composés de l'arsenic par les bactéries et les champignons.
Dangers
Composés inorganiques d'arsenic
Aspects généraux de la toxicité. Bien qu'il soit possible que de très petites quantités de certains composés de l'arsenic puissent avoir des effets bénéfiques, comme l'indiquent certaines études animales, les composés de l'arsenic, en particulier les composés inorganiques, sont par ailleurs considérés comme des poisons très puissants. La toxicité aiguë varie considérablement d'un composé à l'autre, en fonction de son état de valence et de sa solubilité dans les milieux biologiques. Les composés trivalents solubles sont les plus toxiques. L'absorption des composés d'arsenic inorganiques à partir du tractus gastro-intestinal est presque complète, mais l'absorption peut être retardée pour les formes moins solubles telles que le trioxyde d'arsenic sous forme de particules. L'absorption après inhalation est également presque complète, car même les matières moins solubles déposées sur la muqueuse respiratoire seront transférées dans le tractus gastro-intestinal et ensuite absorbées.
L'exposition professionnelle aux composés inorganiques de l'arsenic par inhalation, ingestion ou contact cutané avec absorption ultérieure peut se produire dans l'industrie. Des effets aigus au point d'entrée peuvent survenir si l'exposition est excessive. La dermatite peut survenir en tant que symptôme aigu mais est le plus souvent le résultat d'une toxicité due à une exposition à long terme, parfois consécutive à une sensibilisation (voir la rubrique « Exposition à long terme (intoxication chronique) »).
Intoxication aiguë
L'exposition à de fortes doses de composés d'arsenic inorganiques par une combinaison d'inhalation et d'ingestion peut survenir à la suite d'accidents dans les industries où de grandes quantités d'arsenic (par exemple, le trioxyde d'arsenic) sont manipulées. Selon la dose, divers symptômes peuvent se développer et, lorsque les doses sont excessives, des cas mortels peuvent survenir. Des symptômes de conjonctivite, de bronchite et de dyspnée, suivis d'une gêne gastro-intestinale avec vomissements, puis d'une atteinte cardiaque avec choc irréversible, peuvent survenir en quelques heures. L'arsenic dans le sang a été signalé comme étant supérieur à 3 mg/l dans un cas ayant eu une issue fatale.
En cas d'exposition à des doses sublétales de composés d'arsenic irritants dans l'air (par exemple, le trioxyde de diarsenic), il peut y avoir des symptômes liés à des lésions aiguës des muqueuses du système respiratoire et des symptômes aigus de la peau exposée. Une irritation sévère des muqueuses nasales, du larynx et des bronches, ainsi qu'une conjonctivite et une dermatite, surviennent dans de tels cas. La perforation de la cloison nasale ne peut être observée chez certains individus qu'après quelques semaines après l'exposition. On pense qu'une certaine tolérance à l'empoisonnement aigu se développe lors d'expositions répétées. Ce phénomène est cependant peu documenté dans la littérature scientifique.
Des effets dus à l'ingestion accidentelle d'arsenic inorganique, principalement le trioxyde d'arsenic, ont été décrits dans la littérature. Cependant, de tels incidents sont rares dans l'industrie aujourd'hui. Les cas d'empoisonnement se caractérisent par des lésions gastro-intestinales profondes, entraînant des vomissements et des diarrhées sévères, pouvant entraîner un état de choc et ensuite une oligurie et une albuminurie. Les autres symptômes aigus sont l'œdème facial, les crampes musculaires et les anomalies cardiaques. Les symptômes peuvent apparaître quelques minutes après l'exposition au poison en solution, mais peuvent être retardés de plusieurs heures si le composé d'arsenic est sous forme solide ou s'il est pris avec un repas. Lorsqu'il est ingéré sous forme de particules, la toxicité dépend également de la solubilité et de la taille des particules du composé ingéré. La dose mortelle de trioxyde de diarsenic ingéré a été signalée comme allant de 70 à 180 mg. La mort peut survenir dans les 24 heures, mais l'évolution habituelle dure de 3 à 7 jours. L'intoxication aiguë aux composés de l'arsenic s'accompagne généralement d'anémie et de leucopénie, en particulier de granulocytopénie. Chez les survivants, ces effets sont généralement réversibles en 2 à 3 semaines. Une hypertrophie hépatique réversible est également observée dans les intoxications aiguës, mais les tests de la fonction hépatique et les enzymes hépatiques sont généralement normaux.
Chez les personnes survivant à une intoxication aiguë, des troubles nerveux périphériques se développent fréquemment quelques semaines après l'ingestion.
Exposition à long terme (intoxication chronique)
Aspects généraux. Une intoxication chronique à l'arsenic peut survenir chez les travailleurs exposés pendant une longue période à des concentrations excessives de composés d'arsenic en suspension dans l'air. Les effets locaux au niveau des muqueuses des voies respiratoires et de la peau sont des caractéristiques importantes. Une atteinte du système nerveux et circulatoire et du foie peut également survenir, ainsi qu'un cancer des voies respiratoires.
Avec une exposition à long terme à l'arsenic par ingestion dans les aliments, l'eau potable ou les médicaments, les symptômes sont en partie différents de ceux après une exposition par inhalation. De vagues symptômes abdominaux – diarrhée ou constipation, bouffées vasomotrices, pigmentation et hyperkératose – dominent le tableau clinique. De plus, il peut y avoir une atteinte vasculaire, signalée dans une région comme ayant donné lieu à une gangrène périphérique.
L'anémie et la leucocytopénie surviennent souvent dans les intoxications chroniques à l'arsenic. L'atteinte hépatique a été plus fréquemment observée chez les personnes exposées de façon prolongée par ingestion orale que chez celles exposées par inhalation, en particulier chez les viticulteurs considérés comme ayant été exposés principalement par la consommation de vin contaminé. Le cancer de la peau survient avec une fréquence excessive dans ce type d'empoisonnement.
Troubles vasculaires. L'exposition orale à long terme à l'arsenic inorganique via l'eau potable peut entraîner des troubles vasculaires périphériques avec le phénomène de Raynaud. Dans une région de Taïwan, en Chine, une gangrène périphérique (appelée maladie des pieds noirs) s'est produite. Des manifestations aussi graves d'atteinte vasculaire périphérique n'ont pas été observées chez les personnes exposées professionnellement, mais de légers changements avec le phénomène de Raynaud et une prévalence accrue d'hypotension artérielle périphérique au refroidissement ont été observés chez des travailleurs exposés pendant une longue période à l'arsenic inorganique en suspension dans l'air (doses de l'arsenic absorbé sont donnés ci-dessous.
Troubles dermatologiques. Les lésions cutanées à l'arsenic diffèrent quelque peu selon le type d'exposition. Des symptômes eczématoïdes de divers degrés de gravité se produisent. En cas d'exposition professionnelle à l'arsenic principalement en suspension dans l'air, des lésions cutanées peuvent résulter d'une irritation locale. Deux types de troubles dermatologiques peuvent survenir :
- un type eczémateux avec érythème (rougeur), gonflement et papules ou vésicules
- un type folliculaire avec érythème et gonflement folliculaire ou pustules folliculaires.
La dermatite est principalement localisée sur les zones les plus exposées, telles que le visage, la nuque, les avant-bras, les poignets et les mains. Cependant, il peut également se produire sur le scrotum, les surfaces internes des cuisses, le haut de la poitrine et du dos, le bas des jambes et autour des chevilles. L'hyperpigmentation et les kératoses ne sont pas des caractéristiques importantes de ce type de lésions arsenicales. Des tests épicutanés ont démontré que la dermatite est due à l'arsenic et non aux impuretés présentes dans le trioxyde d'arsenic brut. Des lésions cutanées chroniques peuvent suivre ce type de réaction initiale, selon la concentration et la durée de l'exposition. Ces lésions chroniques peuvent survenir après de nombreuses années d'exposition professionnelle ou environnementale. L'hyperkératose, les verrues et la mélanose de la peau en sont les signes évidents.
La mélanose est le plus souvent observée sur les paupières supérieures et inférieures, autour des tempes, sur le cou, sur les aréoles des mamelons et dans les plis des aisselles. Dans les cas graves, une arsénomélanose est observée sur l'abdomen, la poitrine, le dos et le scrotum, ainsi qu'une hyperkératose et des verrues. Dans l'intoxication chronique à l'arsenic, une dépigmentation (c'est-à-dire une leucodermie), en particulier sur les zones pigmentées, communément appelée pigmentation en «goutte de pluie», se produit également. Ces lésions cutanées chroniques, notamment les hyperkératoses, peuvent évoluer vers des lésions précancéreuses et cancéreuses. Une strie transversale des ongles (appelée lignes de Mees) se produit également dans l'intoxication chronique à l'arsenic. Il convient de noter que les lésions cutanées chroniques peuvent se développer longtemps après l'arrêt de l'exposition, lorsque les concentrations d'arsenic dans la peau sont revenues à la normale.
Les lésions des muqueuses lors d'une exposition chronique à l'arsenic sont le plus souvent signalées comme une perforation de la cloison nasale après une exposition par inhalation. Cette lésion résulte d'une irritation des muqueuses du nez. Cette irritation s'étend également au larynx, à la trachée et aux bronches. Tant en cas d'exposition par inhalation qu'en cas d'intoxication par ingestion répétée, la dermatite de la face et des paupières s'étend parfois à la kératoconjonctivite.
Neuropathie périphérique. Des troubles nerveux périphériques sont fréquemment rencontrés chez les survivants d'une intoxication aiguë. Ils commencent généralement quelques semaines après l'intoxication aiguë et la récupération est lente. La neuropathie est caractérisée à la fois par un dysfonctionnement moteur et une paresthésie, mais dans les cas moins graves, seule une neuropathie sensorielle unilatérale peut survenir. Souvent, les membres inférieurs sont plus touchés que les supérieurs. Chez les sujets qui se remettent d'un empoisonnement à l'arsenic, des lignes de Mees sur les ongles peuvent se développer. L'examen histologique a révélé une dégénérescence wallérienne, en particulier dans les axones les plus longs. Une neuropathie périphérique peut également survenir lors d'une exposition à l'arsenic industriel, dans la plupart des cas sous une forme subclinique qui ne peut être détectée que par des méthodes neurophysiologiques. Dans un groupe de travailleurs de fonderie avec une exposition à long terme correspondant à une absorption totale cumulée moyenne d'environ 5 g (absorption maximale de 20 g), il y avait une corrélation négative entre l'absorption cumulée d'arsenic et la vitesse de conduction nerveuse. Il y avait aussi quelques manifestations cliniques légères d'atteinte vasculaire périphérique chez ces travailleurs (voir ci-dessus). Chez les enfants exposés à l'arsenic, une perte auditive a été rapportée.
Effets cancérigènes. Les composés d'arsenic inorganique sont classés par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme cancérogènes pulmonaires et cutanés. Il existe également des preuves suggérant que les personnes exposées à des composés d'arsenic inorganiques souffrent d'une incidence plus élevée d'angiosarcome du foie et peut-être de cancer de l'estomac. Le cancer des voies respiratoires a été signalé en surfréquence chez les travailleurs affectés à la production d'insecticides contenant de l'arséniate de plomb et de l'arséniate de calcium, chez les viticulteurs pulvérisant des insecticides contenant des composés inorganiques de cuivre et d'arsenic, et chez les travailleurs de fonderie exposés à des composés inorganiques d'arsenic et d'arsenic. un certain nombre d'autres métaux. Le temps de latence entre le début de l'exposition et l'apparition du cancer est long, généralement entre 15 et 30 ans. Une action synergique du tabagisme a été démontrée pour le cancer du poumon.
L'exposition à long terme à l'arsenic inorganique via l'eau potable a été associée à une incidence accrue de cancer de la peau à Taïwan et au Chili. Il a été démontré que cette augmentation était liée à la concentration dans l'eau potable.
Effets tératogènes. Des doses élevées de composés d'arsenic inorganiques trivalents peuvent provoquer des malformations chez les hamsters lorsqu'elles sont injectées par voie intraveineuse. En ce qui concerne les êtres humains, il n'existe aucune preuve solide que les composés d'arsenic provoquent des malformations dans des conditions industrielles. Certaines preuves, cependant, suggèrent un tel effet chez les travailleurs dans un environnement de fonderie qui ont été exposés simultanément à un certain nombre d'autres métaux ainsi qu'à d'autres composés.
Composés organiques d'arsenic
Les arsenicaux organiques utilisés comme pesticides ou comme médicaments peuvent également donner lieu à une toxicité, bien que de tels effets indésirables ne soient pas complètement documentés chez l'homme.
Des effets toxiques sur le système nerveux ont été signalés chez des animaux de laboratoire après une alimentation avec de fortes doses d'acide arsanilique, qui est couramment utilisé comme additif alimentaire chez la volaille et les porcs.
Les composés organiques de l'arsenic présents dans les denrées alimentaires d'origine marine, comme les crevettes, le crabe et le poisson, sont constitués d'arsinocholine et d'arsinobétaïne. Il est bien connu que les quantités d'arsenic organique présentes dans les poissons et crustacés peuvent être consommées sans effets nocifs. Ces composés sont rapidement excrétés, principalement via l'urine.
Gaz arsine et les arsines substituées. De nombreux cas d'intoxication aiguë à l'arsine ont été enregistrés et le taux de mortalité est élevé. L'arsine est l'un des agents hémolytiques les plus puissants trouvés dans l'industrie. Son activité hémolytique est due à sa capacité à provoquer une chute de la teneur en glutathion réduit par les érythrocytes.
Les signes et symptômes de l'intoxication à l'arsine comprennent l'hémolyse, qui se développe après une période de latence qui dépend de l'intensité de l'exposition. L'inhalation de 250 ppm de gaz arsine est instantanément mortelle. L'exposition à 25 à 50 ppm pendant 30 minutes est mortelle, et 10 ppm peut être mortelle après des expositions plus longues. Les signes et symptômes d'intoxication sont ceux caractéristiques d'une hémolyse aiguë et massive. Au début, il y a une hémoglobinurie indolore, des troubles gastro-intestinaux tels que des nausées et éventuellement des vomissements. Il peut également y avoir des crampes abdominales et une sensibilité. Un ictère accompagné d'anurie et d'oligurie survient ensuite. Des signes de dépression médullaire peuvent être présents. Après une exposition aiguë et sévère, une neuropathie périphérique peut se développer et peut encore être présente plusieurs mois après l'intoxication. On sait peu de choses sur l'exposition répétée ou chronique à l'arsine, mais comme l'arsine gazeuse est métabolisée en arsenic inorganique dans le corps, on peut supposer qu'il existe un risque de symptômes similaires à ceux d'une exposition à long terme aux composés d'arsenic inorganique.
Le diagnostic différentiel doit prendre en compte les anémies hémolytiques aiguës pouvant être dues à d'autres agents chimiques comme la stibine ou des médicaments, et les anémies immunohémolytiques secondaires.
Les arsines substituées ne provoquent pas d'hémolyse comme effet principal, mais elles agissent comme de puissants irritants locaux et pulmonaires et des poisons systémiques. L'effet local sur la peau donne lieu à des vésicules bien circonscrites dans le cas de la dichloro(2-chlorovinyl-)arsine (lewisite). La vapeur induit une toux spasmodique marquée avec des expectorations frisées ou tachées de sang, évoluant vers un œdème pulmonaire aigu. Le dimercaprol (BAL) est un antidote efficace s'il est administré aux premiers stades de l'empoisonnement.
Mesures de sécurité et de santé
Le type d'exposition professionnelle à l'arsenic le plus courant est celui des composés inorganiques de l'arsenic, et ces mesures de sécurité et de santé sont principalement liées à ces expositions. Lorsqu'il existe un risque d'exposition au gaz arsine, une attention particulière doit être accordée aux fuites accidentelles, car les pics d'exposition pendant de courts intervalles peuvent être particulièrement préoccupants.
Le meilleur moyen de prévention consiste à maintenir l'exposition bien en deçà des limites d'exposition acceptées. Un programme de mesure des concentrations d'arsenic dans l'air est donc important. En plus de l'exposition par inhalation, l'exposition orale via des vêtements, des mains, du tabac, etc. contaminés doit être surveillée, et la surveillance biologique de l'arsenic inorganique dans l'urine peut être utile pour l'évaluation des doses absorbées. Les travailleurs doivent être équipés de vêtements de protection appropriés, de bottes de protection et, lorsqu'il existe un risque de dépassement de la limite d'exposition à l'arsenic en suspension dans l'air, d'un équipement de protection respiratoire. Des casiers devraient être pourvus de compartiments séparés pour les vêtements de travail et les vêtements personnels, et des installations sanitaires adjacentes de haut niveau devraient être mises à disposition. Il est interdit de fumer, de manger et de boire sur le lieu de travail. Des examens médicaux préalables à l'embauche doivent être effectués. Il n'est pas recommandé d'employer des personnes atteintes de diabète préexistant, de maladies cardiovasculaires, d'anémie, de maladies cutanées allergiques ou autres, de lésions neurologiques, hépatiques ou rénales, dans les travaux d'arsenic. Des examens médicaux périodiques de tous les employés exposés à l'arsenic doivent être effectués avec une attention particulière aux éventuels symptômes liés à l'arsenic.
La détermination du niveau d'arsenic inorganique et de ses métabolites dans l'urine permet d'estimer la dose totale d'arsenic inorganique absorbée par différentes voies d'exposition. Ce n'est que lorsque l'arsenic inorganique et ses métabolites peuvent être spécifiquement mesurés que cette méthode est utile. L'arsenic total dans l'urine peut souvent donner des informations erronées sur l'exposition industrielle, car même un seul repas de poisson ou d'autres organismes marins (contenant des quantités considérables de composés d'arsenic organique non toxique) peut provoquer des concentrations d'arsenic urinaire très élevées pendant plusieurs jours.
Traitement
Intoxication au gaz arsine. Lorsqu'il y a des raisons de croire qu'il y a eu une exposition considérable au gaz arsine, ou dès l'observation des premiers symptômes (par exemple, hémoglobinurie et douleurs abdominales), le retrait immédiat de l'individu de l'environnement contaminé et des soins médicaux rapides sont nécessaires. Le traitement recommandé, s'il existe des signes d'insuffisance rénale, consiste en une transfusion sanguine de remplacement total associée à une dialyse artificielle prolongée. La diurèse forcée s'est avérée utile dans certains cas, alors que, de l'avis de la plupart des auteurs, le traitement par BAL ou d'autres agents chélateurs semble n'avoir qu'un effet limité.
L'exposition aux arsines substituées doit être traitée de la même manière qu'un empoisonnement à l'arsenic inorganique (voir ci-dessous).
Intoxication par l'arsenic inorganique. S'il y a eu exposition à des doses dont on peut estimer qu'elles provoquent une intoxication aiguë, ou si des symptômes graves de l'appareil respiratoire, de la peau ou du tractus gastro-intestinal surviennent au cours d'expositions à long terme, le travailleur doit immédiatement être retiré de exposition et traité avec un agent complexant.
L'agent classique le plus largement utilisé dans de telles situations est le 2,3-dimercapto-1-propanol ou British anti-lewisite (BAL, dimercaprol). Une administration rapide dans de tels cas est essentielle : pour obtenir un bénéfice maximal, un tel traitement doit être administré dans les 4 heures suivant l'empoisonnement. D'autres produits pharmaceutiques qui peuvent être utilisés sont le 2,3-dimercaptopropanesulfonate de sodium (DMPS ou unithiol) ou l'acide méso-2,3-dimercaptosuccinique (DMSA). Ces médicaments sont moins susceptibles de provoquer des effets secondaires et sont considérés comme plus efficaces que le BAL. L'administration intraveineuse de N-acétylcystéine a été rapportée dans un cas comme étant utile; en outre, un traitement général, tel que la prévention d'une absorption supplémentaire par retrait de l'exposition et la minimisation de l'absorption du tractus gastro-intestinal par lavage gastrique et administration par sonde gastrique d'agents chélateurs ou de charbon, est obligatoire. Une thérapie générale de soutien, telle que le maintien de la respiration et de la circulation, le maintien de l'équilibre hydrique et électrolytique et le contrôle des effets sur le système nerveux, ainsi que l'élimination du poison absorbé par hémodialyse et exsanguinotransfusion, peut être utilisée si possible.
Les lésions cutanées aiguës telles que la dermatite de contact et les manifestations légères d'atteinte vasculaire périphérique, telles que le syndrome de Raynaud, ne nécessitent généralement pas de traitement autre que le retrait de l'exposition.