Pathologie - Toxicologie
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Toxicocinétique - Métabolisme [9-11]
L'o-toluidine absorbée par voies orale, cutanée et respiratoire, semble être distribuée à l'ensemble des organes, rapidement métabolisée au niveau hépatique et éliminée principalement dans les urines, sous forme de métabolites et sous forme inchangée.
Chez l'animal
Absorption
L’o-toluidine est facilement absorbée par voie orale chez le rat (> 92 % de la dose administrée – 50 mg/kg) [12].
Les études de toxicocinétique ou les résultats d'études toxicologiques indiquent que l'o-toluidine pénètre dans l'organisme par toutes les voies d'exposition. Chez l'homme, l'absorption par voies orale et cutanée est démontrée par l'analyse de ses métabolites urinaires ; l'importance de cette absorption n'a pas été quantifiée. Dans une étude récente, Korinth [10] montre que l'o-toluidine pénètre par voie cutanée chez l'homme et provoque la formation d'adduits à l'hémoglobine ; la pénétration est favorisée par la présence de lésions cutanées ou l'application de crèmes barrières.
Chez le rat, 72 heures après ingestion, l'o-toluidine radiomarquée est retrouvée dans de nombreux organes, par ordre décroissant le sang, la rate, les reins et le foie et encore à un moindre degré dans la vessie, le cerveau et les muscles. La métabolisation de la molécule fait intervenir principalement une N-acétylation et une hydroxylation sur le carbone 4 du noyau aromatique. Des voies mineures passent par une hydroxylation en position 6 ou une oxydation du groupement aminé. Les dérivés sulfo-conjugués sont en quantité six fois plus importante dans l'urine que les glucuroconjugués. De nombreux métabolites sont retrouvés ainsi que de l'o-toluidine inchangée. Chez le rat, 56 % d'une dose injectée se retrouvent dans les urines en 24 heures et 84 % en 48 heures.
Distribution
Chez le rat, 48 heures après injection sous-cutanée de 50 à 400 mg/kg d’o-toluidine radiomarquée, de faibles niveaux de radioactivité sont détectés dans le foie, les reins, puis, dans une moindre mesure, dans les poumons, la rate, le colon et la vessie, avec les concentrations les plus importantes dans le foie (0,12 % pour 50 mg/kg et 0,34 % pour 400 mg/kg) [13]. Comme chez l’homme, l’o-toluidine est capable de se fixer à l’hémoglobine et à d’autres macromolécules comme l’ADN.
Métabolisme
Chez le rat mâle, la voie majeure de métabolisation fait intervenir une N-acétylation et une hydroxylation sur le carbone 4 du noyau aromatique, avec formation de 4-amino-m-crésol, suivies d’une sulfo- ou glucuronoconjugaison. Des voies mineures passent par une hydroxylation en position 6, une oxydation du groupe méthyle et du groupement aminé [13]. La N-hydroxy-o-toluidine a été identifiée dans l’urine de rats, métabolite de l’o-toluidine probablement cancérogène au niveau de la vessie [14]. La N-hydroxy-o-toluidine peut être ensuite oxydée en nitrosotoluène dans le sang, entrainant la formation de méthémoglobine [15].
Figure 1. Schéma métabolique de l’o-toluidine chez les rats [15].
Excrétion
Quelle que soit la voie d’exposition (voie orale ou sous-cutanée), l’excrétion se fait principalement via les urines puis, dans une moindre mesure, dans les fèces et l’air exhalé[13, 12]. Chez le rat, entre 74 et 83 % de l’o-toluidine radiomarquée (50 ou 400 mg/kg, injection sous-cutanée) est retrouvée dans les urines après 48 heures, 3,3 % dans les fèces et 1,4 % dans l’air expiré. Pour ces voies, la demi-vie d’élimination de l’o-toluidine et de ses métabolites dans le plasma est comprise entre 12 et 15 heures[15].
Les principaux métabolites identifiés dans les urines de rats, après administration orale ou injection sous-cutanée, sont l’o-toluidine, le 4-amino-m-crésol et le N-acétyl-4-amino-m-crésol, conjugués ou non. Les autres métabolites identifiés sont, entre autres, l’azoxytoluène, le o-nitrosotoluène, le N-acétyl-o-toluidine ou l’alcool N-acétyl-o-aminobenzylique [12].
Les dérivés sulfo-conjugués sont en quantité six fois plus importante dans l'urine que les glucuroconjugués[13].
Chez l'Homme
- Absorption
Les études de toxicocinétique ou les résultats d'études toxicologiques indiquent que l'o-toluidine pénètre dans l'organisme par toutes les voies d'exposition (inhalation, orale et cutanée). Chez les travailleurs, l'absorption percutanée de l’o-toluidine est démontrée par l'analyse de ses métabolites urinaires et/ou la présence d’adduits à l’hémoglobine mais elle n’a pas pu être quantifiée [10, 16].
Une étude in vitro, réalisée sur de la peau humaine excisée, a montré que 15 % de la dose appliquée traversait la peau en 7 heures (correspondant à un flux de 0,37 µg/cm²/h), taux atteignant 50 % après 24 heures [17]. Le passage cutané est favorisé par la présence de lésions cutanées ou l'application de crèmes barrières [16].
- Distribution
Très peu de données relatives à la distribution de l’o-toluidine chez l’homme sont disponibles. L’o-toluidine est capable de se fixer à l’hémoglobine et à d’autres macromolécules, comme l’ADN. Des adduits à l’hémoglobine ont été détectés chez l’homme, notamment dans le sang d’enfants exposés à cette substance [15], chez des coiffeurs exposés de manière répétée à des teintures contenant de l’o-toluidine [18], ainsi que chez des travailleurs des usines de caoutchouc [19], avec des niveaux plus élevés chez ceux qui avaient des lésions de la peau [16].
- Métabolisme
Très peu d’études de l’o-toluidine sont disponibles mais les voies métaboliques sont supposées similaires à celles rapportées chez les animaux [11].
Il est également important de noter que le polymorphisme génétique des N-acétyltransférases entraîne une incidence accrue des cancers induits par les amines aromatiques chez les acétyleurs lents [20].
- Elimination
L’o-toluidine est principalement éliminée, sous forme de métabolites ou sous forme inchangée, dans les urines[21].
Surveillance Biologique de l'exposition
L’absorption cutanée de l’o-toluidine pouvant être significative, la surveillance biologique est particulièrement intéressante pour apprécier l'intensité de l'exposition.
Le dosage urinaire de l'o-toluidine (après hydrolyse) en fin de poste de travail, reflet de l'exposition de la journée, serait à privilégier pour la surveillance biologique des travailleurs exposés.
Une valeur biologique d’interprétation (VBI) issue de la population générale est disponible pour cet indicateur : la Commission allemande DFG a proposé une valeur BAR pour l’o-toluidine urinaire (après hydrolyse) de 2 µg/L en fin d’exposition ou fin de poste chez les non-fumeurs, correspondant au 95ème percentile des valeurs mesurées en population générale [22].
Des expositions significatives à l’o-toluidine peuvent résulter de l’utilisation de certains colorants capillaires, le traitement par prilocaïne (anesthésique local dont le métabolisme conduit à la formation d'o-toluidine) et du tabagisme.
Le taux de méthémoglobine est un indicateur d'effet biologique ayant été proposé pour la surveillance biologique de l’exposition à des agents méthémoglobinisants. C’est un indicateur non spécifique et non quantitatif. Il a également l’inconvénient de nécessiter un prélèvent immédiatement en fin de poste et une analyse dans l'heure suivant le prélèvement en raison de son instabilité. Une méthémoglobinémie supérieure à 1,5 % suggère une exposition à un agent méthémoglobinisant. Des VBI professionnelle et issue de la population générale sont disponibles pour cet indicateur.
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Mode d'actions
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Toxicité expérimentale
Toxicité expérimentale
Par voie orale, l’o-toluidine entraîne une méthémoglobinémie, accompagnée de signes neurologiques. Elle est modérément irritante pour la peau, sévèrement irritante pour l'œil et non sensibilisante pour la peau.
Toxicité aiguë
La DL50 de l'o-toluidine administrée sans dilution par voie orale chez le rat est d'environ 750 mg/kg pc. Lorsque la substance est diluée dans l'huile, elle est de 520, 670 ou 840 mg/kg pc respectivement chez la souris, le rat ou le lapin. Les signes décrits comportent une respiration difficile et une prostration accompagnées d'une cyanose traduisant une méthémoglobinémie.
La DL50 par voie cutanée chez le lapin est de 3250 mg/kg pc.
La CL50 pour une administration de 4 heures chez le rat est de 862 ppm : une réduction de l'activité des animaux, des tremblements et une cyanose sont observés.
Irritation, sensibilisation [11]
L'application sur la peau du lapin pendant 24 heures (sous pansement occlusif) provoque une irritation modérée ; dans l'œil, l'instillation de la substance entraîne des lésions sévères (nécroses de la cornée), non réversibles pendant la période d’observation de 8 jours.
Un essai de stimulation locale des ganglions lymphatiques a donné des résultats négatifs [3].
Toxicité subchronique, chronique [9, 23]
Chez le rat, les expositions subchronique et chronique à l’o-toluidine par voie orale entrainent des atteintes hématologiques et de l’épithélium vésical.
Une étude ancienne a montré que l'administration par sonde gastrique de 225 mg/kg pc/j d'o-toluidine pendant 20 jours chez le rat provoquait une cyanose, une congestion et une fibrose de la rate, une hémosidérose et augmentation de l’hématopoïèse, une hyperplasie de la moelle osseuse et une mortalité importante (33 %).
L'administration de 35 mg/kg pc/j pendant 3 mois et demi provoquait, toujours chez le rat, une anémie régénérative avec une méthémoglobinémie. Des effets similaires ont été décrits plus récemment mais avec des doses plus élevées (> 1000 mg/kg/j) pendant des périodes de 2 semaines à 3 mois.
Lors d'un essai de 91 jours, l'ingestion d'o-toluidine dans la nourriture (150 mg par rat, réduite à 75 mg après 64 jours) a provoqué une kératose, une métaplasie et des papillomes de bas grade au niveau de la vessie.
Effets génotoxiques [10, 15]
Plusieurs tests réalisés in vitro et un test in vivo se sont révélés positifs.
De nombreux tests ont été réalisés pour évaluer les effets génotoxiques de l’o-toluidine et ils mettent en évidence une large variété d’effets qui sont synthétisés dans le tableau 1.
- In vitro
La majorité des tests réalisés avec des bactéries a donné des résultats négatifs sans activation métabolique. Des résultats positifs ont toutefois été obtenus avec activation métabolique mais, dans la plupart des cas, seulement avec des protocoles modifiés. Le profil obtenu est cohérent avec les données disponibles pour d’autres arylamines, à savoir une faible activité mutagène dans le test d’Ames pour cette famille de molécules.
Concernant les études avec des cellules humaines ou de rongeurs, des résultats positifs ont été obtenus notamment dans les hépatocytes de rats (aberration chromosomique, sans activation), les lymphocytes humains (micronoyaux, sans activation) ou les cellules ovariennes de hamster (aberration chromosomique et échange de chromatides sœurs, avec ou sans activation).
- In vivo
Les tests réalisés in vivo montrent que l’o-toluidine est capable de former des adduits à l’ADN et d’endommager les chromosomes. Chez la souris, des échanges de chromatides sœurs (cellules de moelle osseuse, à 200 et 600 mg/kg pc) et des cassures simple-brin (hépatocytes et cellules rénales, 100 mg/kg pc) ont été mis en évidence.
Une augmentation des cassures simple-brin a été rapportée dans les reins, le colon et l’estomac de rats et dans les poumons, l’estomac et le cerveau de souris. Un test du micronoyau réalisé chez le rat (300 ou 600 mg/kg) s'est révélé négatif au niveau des hépatocytes mais positif dans le sang périphérique [24].
Les effets génotoxiques ont été rapportés dans les organes cibles, là où les effets cancérogènes sont présents (foie chez la souris, vessie chez le rat et la souris). La présence d’adduits à l’ADN libérant de l’o-toluidine dans le tissu vésical constitue une preuve solide de la génotoxicité de l’o-toluidine [25].
Essais
In vitro
In vivo
Bactéries
Rongeurs
Cellules humaines
Rongeurs
Adduits à l’ADN
Ø
Ø
Ø
+*
Mutation génique
(+)
(-)
+
Ø
Dommages à l’ADN, cassures
Ø
+
+
+*
Aberrations chromosomiques
Ø
+
Ø
-
Echanges de chromatides sœurs
Ø
+
+/-
+
Micronoyaux
Ø
+/-
+
+*
Aneuploïdie
Ø
+*
Ø
Ø
Transformation cellulaire
Ø
+
Ø
Ø
Tableau 1 . Synthèse des effets génotoxiques de l’o-toluidine d'après la référence [15] (- : négatif ; (-) : le plus souvent négatif ; + : positif ; (+) : légèrement positif ; +/- : résultat non concluant ; Ø : non testé ; * : observés dans certains tissus / espèces seulement).
Effets cancérogènes [10]
Des tumeurs sur de nombreux organes ont été mises en évidence chez la souris et le rat lors d’expositions à du chlorhydrate d’o-toluidine par voie orale.
Il existe plusieurs essais jugés satisfaisants par le Centre international de recherche sur le cancer : deux ont été effectués sur la souris et trois sur le rat. Ces études ont été conduites par voie orale en utilisant le chlorhydrate d'o-toluidine mélangé à la nourriture. L'administration orale dans la nourriture, à des doses plus ou moins élevées, a mis en évidence un effet cancérogène sur de nombreux organes chez la souris : augmentation liée à la dose de l’incidence des hémangiomes et des hémangiosarcomes (8000 ou 16000 ppm pendant 15 mois, 1000 ou 3000 ppm pendant 2 ans), notamment au niveau des viscères abdominaux, ainsi que des carcinomes et des adénomes hépatocellulaires (1000 ou 3000 ppm pendant 2 ans, que chez les femelles).
Chez le rat, l’incidence des tumeurs suivantes a été augmentée :
- fibromes et fibrosarcomes sous-cutanés (mâles, 4000 ou 8000 ppm, pendant 18 mois) ;
- fibromes cutanés et de la rate, fibroadénomes mammaires et sarcomes péritonéaux (mâles, 4000 ppm, pendant 72 semaines) ;
- sarcomes, fibrosarcomes, angiosarcomes ou ostéosarcomes de localisations multiples, principalement le tissu sous-cutané, la rate et les os (mâles et femelles, 3000 ou 6000 ppm, 101-104 sem) ;
- fibromes sous-cutanés et mésothéliomes de plusieurs organes ou de la tunique vaginale des testicules (mâles, 3000 ou 6000 ppm, 101-104 sem)
- cancer de la vessie, adénomes et fibroadénomes mammaires (femelles, 3000 ou 6000 ppm, 101-104 sem).
Effets sur la reproduction
A la date de publication de la fiche, peu d’études sont disponibles et ne permettent pas de conclure.
Fertilité
Il n'y a pas d'étude spécifique permettant d'évaluer les effets de l'o-toluidine sur la fertilité.
Dans un essai de toxicité subchronique de 13 semaines réalisé chez le rat avec une dose d'environ 300 mg/kg/j, les auteurs ont observé chez les animaux traités une augmentation du poids des testicules ainsi qu'une dégénérescence des tubes séminifères chez 2 animaux sur 20.
Chez des rats mâles et femelles exposés jusqu’à 80 mg/kg pc/j d’o-toluidine pendant 4 mois (4 h/j), une augmentation de la durée de l’œstrus est observée ainsi qu’une diminution du nombre de follicules primordiaux chez les femelles. Aucun effet n’est rapporté dans les testicules, les ovaires ou dans les cellules germinales [26].
Développement
Il n'y a pas d'étude spécifique permettant d'évaluer les effets de l'o-toluidine sur le développement.
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Toxicité sur l’Homme
L’exposition aiguë ou chronique à l’o-toluidine, quelle que soit la voie de pénétration, peut entrainer la formation de méthémoglobine, traduite par une cyanose associée à des symptômes non spécifiques. L’intoxication aiguë grave peut se compliquer d’hémolyse avec atteinte rénale. Le contact avec les yeux peut provoquer des lésions sévères. L’exposition répétée peut provoquer des troubles urinaires et une dermatite d’irritation. L’exposition à l’o-toluidine est associée à la survenue de cancers de la vessie. Aucune donnée n’existe chez les travailleurs exposés sur les effets génotoxiques, endocriniens ou sur la reproduction.
Toxicité aiguë [3, 27, 28, 29]
Quelle que soit la voie de pénétration dans l'organisme, l'o-toluidine peut provoquer la formation de méthémoglobinémie, qui se traduit par des signes d’hypoxie tissulaire : cyanose (coloration bleue des muqueuses et de la peau, prédominant au niveau des ongles, des ailes du nez et du pourtour des lèvres), habituellement accompagnée d’asthénie, nausées, vomissements, diarrhées, céphalées. Les intoxications sévères peuvent se compliquer d’hémolyse, insuffisance circulatoire aiguë et atteinte rénale et peuvent évoluer vers le coma, avec parfois convulsions. Des signes urinaires (strangurie, hématurie) peuvent persister pendant plusieurs jours. Des séquelles anoxiques définitives sont possibles.
L’o-toluidine est irritante pour la peau et les muqueuses et les projections dans l'œil peuvent provoquer d'importantes lésions.
Toxicité chronique [1, 27]
L'exposition répétée peut entraîner une cyanose discrète (visible d'abord au niveau des lèvres et des ongles), en lien avec la méthémoglobinémie, accompagnée de troubles tels que vertiges, céphalées, asthénie, perte d’appétit et de poids, anémie. Une atteinte de la vessie ou des reins se traduit par des cystites et symptômes urinaires (hématurie, dysurie, sensation de vidange vésicale incomplète, pollakiurie)[28].
En plus des effets systémiques, le contact cutané répété peut assécher la peau et entrainer des dermatites irritatives.
Effets génotoxiques
Des adduits à l'ADN ont été détectés dans des tissus de vessie prélevés de victimes de mort subite et de patients subissant une chirurgie pour un cancer de la vessie. Bien que l’exposition professionnelle ne soit pas détaillée dans cette étude, ces résultats sont en faveur d’un mécanisme de génotoxicité de l’o-toluidine dans la survenue du cancer de la vessie [25].
Effets cancérogènes [10, 15, 28]
L'exposition professionnelle à l’o-toluidine est associée à un risque accru de cancer de la vessie chez les travailleurs. Les données épidémiologiques disponibles sont issues principalement de l'industrie de production des colorants et de caoutchouc, publiées depuis les années 50 et aussi récemment [30, 31]. Malgré la présence de co-expositions, les études sont en faveur d’un lien causal avec l’o-toluidine. Le risque de cancer de la vessie est dose-dépendant et augmente significativement avec l'exposition cumulée à l’o-toluidine.
Le Centre internationale de recherche sur le cancer (CIRC) a classé l’o-toluidine dans le groupe 1, cancérogène avéré pour l’Homme.
Effets sur la reproduction
Dans une étude cas-témoins menée en Colombie, l’exposition professionnelle des deux parents à l’o-toluidine était associée à une augmentation du risque de leucémie lymphoblastique aiguë chez la descendance. Bien que l'âge de la mère, le statut tabagique des parents et le statut socio-économique aient été pris en compte, ces résultats se basent sur un petit nombre de cas et des erreurs de classification de l’exposition ne peuvent pas être écartées [32].
La formation de méthémoglobinémie chez la mère peut potentiellement avoir des effets néfastes sur le développement embryo-fœtal, même si de tels effets ne sont pas documentés dans le cadre d’une exposition maternelle à l’o-toluidine[2].
- Effets perturbateur endocrinien
Aucune étude sur les éventuels effets perturbateurs endocriniens chez des travailleurs exposés à l’o-toluidine n’a été identifiée à la date de publication de cette fiche.
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Interférences métaboliques
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Cohérence des réponses biologiques chez l'homme et l'animal