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Dioxine

hétérocycle aromatique dont le carbocycle comporte deux atomes d'oxygène
Structure générale des dioxines.

En chimie organique, les dioxines sont des molécules hétérocycliques et aromatiques ayant deux atomes d'oxygène dans un cycle aromatique. Il en existe essentiellement deux isomères de position :

  • Les 1,2-dioxines où les deux atomes d'oxygène sont consécutifs (position ortho) qui sont peu stables car elles se rapprochent des peroxydes.
  • Les 1,4-dioxines où les deux atomes d'oxygène sont séparés par deux atomes de carbone (position para).

Les 1,3-dioxines (position méta) ne peuvent pas être aromatiques et, de ce fait, sont beaucoup moins stables.

Les dioxines désignent donc aussi tout composé qui contient un cycle de ce type.

La « dioxine de Seveso ».

Le mot dioxine désigne de cette manière aussi les dibenzodioxines et plus particulièrement les polychlorodibenzo-p-dioxines (ou PCDD) dans les médias et la vie de tous les jours.

On a identifié 210 types de composés apparentés à ce type de dioxine (appelés « congénères »), dont 17 seulement sont considérés comme ayant une toxicité importante, la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine, parfois dite « dioxine de Seveso », étant la plus toxique[1].

Sommaire

Origine des dioxinesModifier

Les dioxines sont principalement issues des processus industriels mais elles peuvent être produites lors de phénomènes naturels comme les éruptions volcaniques ou des incendies de forêts.

L’émission de dioxines dans l’air est principalement due aux incinérateurs de déchets ménagers, en raison de combustion incomplète, à l’industrie métallurgique et sidérurgique et à la pratique de l'écobuage des végétaux en raison des produits phyto-sanitaires rémanents.

Ces deux sources sont responsables de plus de 50 % des émissions de dioxines. On retrouve les dioxines sur l’ensemble du globe et pratiquement dans tous les milieux. Les concentrations les plus importantes ont été découvertes dans le sol et les aliments comme les produits laitiers, la viande, les crustacés et le poisson. Malgré de fortes émissions dans l’air, les concentrations y sont faibles, de même pour les plantes et l’eau.

Les dioxines sont également des sous-produits indésirables que l’on trouve lors des procédés de fabrication comme le blanchiment au chlore des pâtes à papier ou la production de pesticides.

Elles n'ont pas d'usage connu.

Risques sanitairesModifier

Les dioxines les plus chlorées sont difficilement dégradables et leur temps de demi-vie varie entre 10 et 12 ans. Toute combustion en présence de chlore est une source possible de présence de dioxines dans l’environnement. La plus grande quantité de dioxines provient des incinérateurs de déchets urbains, des industries métallurgiques, des usines des blanchiments de pâte à papier et même de la dégradation thermique des PCB (polychlorobiphényle). L’utilisation des insecticides et des herbicides contenant de pentachlorophénol et d’autres chlorophénol a aussi participé à la présence de dioxines dans l’environnement.

Les dioxines sont des molécules lipophiles d’où leur stabilité lorsqu’elles sont dans un organisme vivant. Elles sont résistantes aux mécanismes de détoxification et restent emmagasinées dans les tissus adipeux des animaux. Ce sont des molécules chimiquement très stables et sont par conséquent bio-accumulées. Leur accumulation dans la chaîne alimentaire a tendance à augmenter au fur et à mesure qu’on monte dans cette chaîne.

Les humains sont exposés aux dioxines, la plupart du temps, dans les aliments, notamment la viande, le poisson et les produits laitiers, ou dans la fumée de la cigarette. Les fruits, les légumes et les céréales en contiennent aussi mais en plus petite quantité.

Ces molécules peuvent se fixer aux particules contenues dans l’air et parcourir des longues distances. Par exemple, les Canadiens peuvent être exposés aux dioxines provenant d’autres pays.

Chez l’humain, une exposition élevée aux dioxines cause une maladie de peau, la chloracné, peut affaiblir le système immunitaire et l’appareil endocrinien, peut avoir des effets sur le développement du système nerveux et même causer certains types de cancer[2]. Les effets ressentis par les humains dépendent le plus souvent du type d’exposition, du degré et de la fréquence d’exposition et aussi de la vulnérabilité de chaque personne. Les dioxines et leurs effets restent un problème auquel tous les scientifiques n’ont pas toutes les réponses mais les gouvernements ainsi que l’OMS conseillent une exposition minimale à ces composés. Selon Santé Canada, l’exposition tolérable mensuelle aux dioxines correspond à 70 pg/kg de poids corporel.

Lors d’une brève exposition à de fortes concentrations, les dioxines peuvent entraîner chez les individus des lésions dermiques comme la chloracné ou l’apparition de taches sombres mais également des dysfonctionnements de la fonction hépatique.

Pour une exposition plus longue, les effets seront plus désastreux : on risque une dégradation du système immunitaire, du système nerveux, du système endocrinien et des troubles de la reproduction.

Chez l’animal, l’exposition chronique aux dioxines a révélé différents types de cancers. Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a donc classé la dioxine dans les « cancérogènes pour l’Homme ». On peut tout de même noter qu’elles n’altèrent pas le patrimoine génétique des individus.

De nombreux cas de contaminations à la dioxine ont été détectés ces dernières décennies. Il est donc important de surveiller la présence de ces composés dans l’environnement et dans les denrées alimentaires. Quelques cas graves ont eu des conséquences importantes dans différents pays. Le premier cas de contamination survient à la suite de la surchauffe d’un réacteur d’une usine à Seveso (Italie) en juillet 1976. Le nuage toxique libéré a contaminé une zone de 15 km2 et ses 37 000 habitants. À la suite de cet incident, des cas de chloracné apparurent. Des études approfondies se poursuivent pour déterminer les effets à long terme sur la population. Des études ont été également réalisées sur « l’agent orange », herbicide défoliant utilisé lors de la guerre du Viêt Nam. Les scientifiques poursuivent leurs recherches sur un lien possible avec certains types de cancers et le diabète.

En résumé, on peut considérer deux niveaux de danger : le plus fort correspondant à des expositions accidentelles à des doses importantes (à partir du microgramme par kilogramme de masse corporelle par jour) qui provoquent principalement la chloracné. Ensuite, il y a les expositions chroniques à des doses plus faibles sur de plus longues périodes, dans ce cas, les rongeurs développent différents types de cancers. Chez l’Homme, seuls quelques rares cas de cancers se sont déclarés bien des années après des expositions en milieu professionnel.

Méthode analytiqueModifier

L’analyse chimique quantitative des dioxines est très complexe et surtout très coûteuse. Dans le monde, il y a un nombre limité de laboratoires capables de faire de telles analyses. L’analyse doit être faite avec beaucoup de précaution à cause de la toxicité élevée de dioxines. La méthode d’analyse choisie dépend de la forme de l’échantillon. Les quantités présentes de dioxine sont de grandeur picométrique, la méthode doit être extrêmement sensible et avoir une limite de détection très faible. Les contrôles de qualité sont aussi nécessaires. La chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRGC/MS) est la technique plus souvent utilisée car elle possède tous ces critères. Les échantillons ainsi que les solvants doivent aussi être en petite quantité. Pour cette méthode, le volume d’injection est de l’ordre du microlitre. Cette méthode est celle que recommande US EPA ainsi que les directives Éuropeennes pour l’analyse des dioxines dans les aliments et dans l’eau[3],[4].

Prévention et réglementationModifier

L’UE a inscrit dans son cinquième programme d’action pour l’environnement un objectif de réduction de 90 % des émissions entre 1985 et 2005.

Entre 1985 et 1996, la quantité totale de dioxines d’origine industrielle a été réduite de moitié. Les quantités de dioxines présentes dans le sang humain sont passées de 20 à 10 picogrammes[a] TEQ par gramme de lipides en quelques années. L’usage de PCB a été interdit ou abandonné.

Les incinérateurs font l’objet de normes et ne doivent pas dépasser 0,1 ng de dioxine par mètre cube normalisé de fumée. En Flandre, le secteur de l’incinération des ordures ménagères a déjà réduit ses émissions de plus de 85 % en 10 ans. De plus, la commission du codex Alimentarius a adopté en 2001 un code d’usages en matière de mesures prises à la source pour réduire la contamination des denrées alimentaires par les substances chimiques et en 2006, un code d’usages pour la prévention et la réduction de la contamination des aliments par les dioxines et les PCB de type dioxine.

Le gouvernement du Canada a pris des mesures pour réduire et pour contrôler la quantité de dioxines rejetée dans l’environnement. Il a émis des directives pour réduire les rejets de dioxines et de furanes par les incinérateurs de déchets urbains et dangereux. Il a imposé des règlements sur l’élimination quasi totale des rejets de dioxines dans les usines de pâte de papier. Il a imposé l’élimination de dioxines et de furanes dans les produits antiparasitaires. Aussi, il participe à l’appui aux efforts internationaux à l’élimination des dioxines à l’échelle mondiale. Ces efforts portent leurs fruits, car il y a eu une diminution de 60 % de dioxines et de furanes dans l’environnement du Canada depuis 1960[5].

Différents auteurs, dont, en septembre 2012, George M. Gray[b] et Joshua T. Cohen[c], suggèrent de revoir les méthodes d'évaluation des risques liés aux dioxines[6].

L'OMS recommande un seuil sanitaire inférieur à 4 picogrammes d'équivalent dioxine par kilogramme de masse corporelle.

Le CITEPA évalue à 117 g d'équivalent toxique, la quantité de dioxine émise dans l'air en France métropolitaine en 2014. Il s'agit du taux le plus bas enregistré en France depuis le début des relevés, en 1990[7].

La production et l'utilisation de dioxines ont été bannies en 2001 par la Convention de Stockholm.

Expositions historiques aux dioxinesModifier

Les plus documentées sont :

  • Lors de la guerre du Viêt Nam, l'armée des États-Unis a répandu entre 1961 et 1971 sur la jungle vietnamienne un défoliant appelé agent orange qui contenait des dioxines.
  • Lors de la catastrophe de Seveso, un accident survenu en 1976 à l'usine chimique de Seveso en Italie.
  • L'affaire de la forte pollution à la dioxine liée à l'incinérateur de Gilly-sur-Isère près d'Albertville en 2001 a également marqué l'histoire judiciaire française[8].
  • Probablement lors de la tentative d'empoisonnement en 2004 sur Victor Iouchtchenko, premier ministre ukrainien au moment des faits.

Notes et référencesModifier

NotesModifier

  1. 1 picogramme = 1 millionième de millionième de gramme ou 10-12 g.
  2. Chercheur, ancien administrateur et conseiller scientifique de l'EPA, et actuel directeur du Center for Risk Science and Public Health (en) (George Washington University).
  3. Directeur adjoint du Center for the Evaluation of Value and Risk in Health at Tufts Medical Center (en) (Boston, Massachusetts), ancien membre des comités de l'Académie nationale ayant travaillé avec l'EPA sur l'évaluation des risques toxicologiques posés par les dioxines et ses méthodologies d'évaluation du risque (de 2006 à 2009).

RéférencesModifier

  1. « Des molécules à la vie dure », sur le site univ-fcomte.fr de mai 2011.
  2. [Santé Canada http://www.hc-sc.gc.ca/hl-vs/alt_formats/pacrb-dgapcr/pdf/iyh-vsv/environ/dioxin-fra.pdf]
  3. [R. L. Harless, E. 0. Oswald et M. K. Wilkinson, Anal. Chem., 1980, 52, p. 1239-1244]
  4. [Dirk Krumwieds et Hans Joachim Huebschmann, Thermo Electron Corporation, Brême, Allemagne, DFS-High Resolution GC/MS: confirmation of low lever and Furans in dirty matrix samples]
  5. (environnement canada)
  6. (en) George M. Gray et Joshua T. Cohen, « Policy: Rethink chemical risk assessments », Nature, vol. 489,‎ (résumé)
  7. « Dioxines et furanes - PCDD-F », CITEPA (consulté le 20 décembre 2016)
  8. Bertrand Olivier, « Dioxine à Albertville : la juge en ligne de mire », Libération,‎ (lire en ligne)

AnnexesModifier