Biotox Nickel et composés

Nickel urinaire : 3,77 µg/g de créatinine (4,54 µg/L) (95^ème percentile chez les adultes de la population générale âgés de 18-74 ans), étude ENNS 2006-2007 [9]

Nickel urinaire : 3,23 µg/g de créatinine (3,95 µg/L) (95^ème percentile chez les adultes de la population générale de plus de 20 ans aux États-Unis) étude NHANES 2017-2018 [G1]

Nickel urinaire : 95^ème percentile chez les adultes de la population générale âgés de 18 à 74 ans, étude Esteban 2014-2016, voir "Renseignements utiles pour le choix d’un IBE" [11]

Nickel urinaire : valeur BAR, DFG, 2009, voir "Renseignements utiles pour le choix d’un IBE" [G3]

Toxicocinétique - Métabolisme [1]

L'absorption du nickel dépend de la spéciation (ou espèce chimique), de la solubilité du composé dans le milieu biologique considéré, ainsi que de la granulométrie.

L’absorption est estimée à 20-35 % par voie respiratoire pour la fraction des composés solubles de taille alvéolaire. Les estimations d’absorption par voie digestive des composés solubles varient entre 12-40% chez des sujets à jeun et 1-37% en cas de consommation simultanée d’aliments ; elle serait bien plus faible pour les composés insolubles (< 1%). L’absorption via la peau intacte est lente et minime.

Dans le sang, le nickel est surtout plasmatique et est principalement transporté lié aux protéines, notamment l’albumine. Des demi-vies d'élimination plasmatique entre 20 et 34 heures ont été observées chez quatre travailleurs du nickelage électrolytique exposés à des composés solubles (sulfate et chlorure de nickel) [2]. L’étude de la distribution tissulaire chez des travailleurs lors d’autopsies a montré une teneur en nickel dans les poumons supérieure chez des soudeurs exposés à des composés peu ou pas solubles par rapport à celle chez des travailleurs du nickelage électrolytique exposés à des composés solubles.

Le nickel n’est pas métabolisé.

Le nickel absorbé est éliminé essentiellement par voie urinaire et plus faiblement dans la sueur et les phanères ; après ingestion, le nickel non absorbé est éliminé rapidement dans les fèces. Des demi-vies d'élimination urinaire entre 17 et 39 heures ont été observées chez quatre travailleurs du nickelage électrolytique exposés à des composés solubles (sulfate et chlorure de nickel) [2]. La demi-vie d’élimination urinaire chez des soudeurs exposés aux fumées de soudage (composés de nickel peu solubles) a été estimée à 53 heures [3]. Les concentrations urinaires de nickel augmentent au cours de la semaine de travail.

Le tétracarbonyle de nickel (nickel carbonyle), composé organique, est bien absorbé par voie respiratoire. Il est en partie éliminé sous forme inchangée dans l’air expiré, le reste est métabolisé en nickel inorganique, éliminé par voie urinaire, et en monoxyde de carbone, éliminé dans l'air expiré.

Indicateurs biologiques d'exposition

Le dosage du nickel dans les urines en fin de poste et fin de semaine de travail est proposé pour la surveillance biologique des expositions professionnelles. Il est le témoin de l'exposition récente aux dérivés solubles du nickel et de l'exposition récente et ancienne aux dérivés insolubles. Les concentrations urinaires augmentent au cours de la semaine de travail. Une corrélation est observée avec les concentrations atmosphériques, pour les composées solubles et peu solubles. A exposition égale en équivalent nickel, des concentrations urinaires de nickel plus élevées sont observées chez les travailleurs exposés à des composés solubles par rapport à ceux exposés à des composés peu ou non solubles.

Des valeurs biologiques d’interprétation établies pour les travailleurs ont été proposées, en fonction de la solubilité des composés :

• Des valeurs EKA de la Commission allemande DFG

- Pour une exposition au nickel métal et aux composés peu solubles (sulfure de nickel, oxyde de nickel, carbonate de nickel), valeur EKA (DFG, 2018) de 15 µg/L pour le nickel urinaire en fin de poste, après plusieurs postes en cas d’exposition au long cours, correspondant à une exposition de 0,1 mg de nickel/m³ moyennée sur 8h (fraction inhalable), d’après les corrélations entre les concentrations urinaires et atmosphériques de nickel observées dans des études réalisées notamment chez des soudeurs et des employés de raffineries de nickel. Ces corrélations obtenues pour des concentrations atmosphériques comprises entre 0,1 et 0,5 mg de nickel/m³ moyennées sur 8h ne peuvent être extrapolées pour des expositions inférieures à 0,1 mg de nickel/m³ [4, 5].

- Pour une exposition aux composés inorganiques solubles de nickel (acétate de nickel, chlorure de nickel, sulfate de nickel), en raison de la variabilité des concentrations urinaires observées pour des expositions allant de 0,01 à 0,1 mg de nickel/m³ (fraction inhalable) dans le secteur du nickelage électrolytique, aucune valeur n’a été proposée (DFG, 2020) [6].

• Les valeurs BEI de l’ACGIH pour le nickel urinaire en fin de poste et fin de semaine de 5 µg/L pour une exposition au nickel métal et composés inorganiques peu solubles et de 30 µg/L pour une exposition aux composés inorganiques solubles, ont été établies sur la base de la corrélation avec les concentrations atmosphériques de nickel et correspondent aux valeurs limites d’exposition professionnelle moyennées sur 8h respectives de 1,5 – 0,2 – 0,1 mg/m³ pour le nickel élémentaire, les composés inorganiques insolubles et solubles (fraction inhalable) (ACGIH, 2021) [7].
• Aucune VLB n'a été proposée par le RAC de l'ECHA. Il a été estimé que, pour des expositions de l'ordre des valeurs limites d’exposition professionnelle (OEL) proposées de 0,005 mg/m³ pour les poussières respirables et 0,03 mg/m³ pour les poussières inhalables pour le nickel et ses composés, les concentrations de nickel urinaire chez les travailleurs ne seraient pas significativement différentes de celles de la population générale. Les corrélations étant établies pour des concentrations atmosphériques supérieures, l'extrapolation à ces faibles niveaux d'exposition comporte des incertitudes. Par conséquent, aucune VLB n'est proposée. Par ailleurs, en raison de la grande variabilité des concentrations urinaires de nickel dans les études européennes en population générale, le RAC ne propose pas de BGV au niveau européen mais recommande d'établir des BGV sur la base de données de surveillance biologique au niveau local/national 8].

Des valeurs biologiques d’imprégnation en population générale adulte sont également disponibles pour le nickel urinaire :

• Le 95^ème percentile des concentrations de nickel urinaire observées en population générale adulte (18-74 ans) en France dans l’étude ENNS 2006-2007 était de 4,54 µg/L (3,77 µg/g de créatinine) [9]. Dans l’étude IMEPOGE 2008-2010, le 95^ème percentile des concentrations de nickel urinaire dans un échantillon de 1992 adultes (20-59 ans) du Nord de la France était de 5,99 µg/L (5,95 µg/g de créatinine) [10]. Plus récemment, dans l'étude en population générale française Esteban 2014-2016, le 95^ème percentile des concentrations de nickel urinaire chez les adultes (18-74 ans) était de 5,1 µg/L (7,3 µg/g de créatinine) [11]. Les concentrations ajustées sur la créatinine en particulier étaient plus élevées que dans les études antérieures en France et dans des études contemporaines réalisées dans des pays ayant un mode de vie proche : 95^ème percentile des concentrations de nickel urinaire de 3,95 µg/L (3,23 µg/g de créatinine) chez les adultes de plus de 20 ans de la population générale aux États-Unis notamment (étude NHANES 2017-2018) [G1].
• La valeur BAR de la Commission allemande DFG de 3 µg/L (DFG, 2009) correspond au 95^ème percentile des concentrations de nickel urinaire observées dans 6 études allemandes d’effectif faible (22 à 106 sujets) publiées entre 1981 et 2006 [5].

Données de la littérature

• Nickelage électrolytique

Dans une étude réalisée dans 15 entreprises du secteur du nickelage électrolytique au Royaume-Uni (2008-2011), les concentrations médianes de nickel urinaire (90^ème percentile) en fin de poste (prélèvements sur 3 jours de travail consécutifs) étaient de de 4,3 (14,9) µg/g de créatinine chez l’ensemble des 282 travailleurs exposés au nickel (nickeleurs mais aussi techniciens de maintenance, chimistes, ouvriers auxiliaires) et de 4,9 (16,5) µg/g de créatinine dans le sous-groupe de 191 nickeleurs [12].

• Soudage

Dans une étude réalisée en France chez 137 soudeurs (soudage MAG et MIG pour respectivement 85% et 15% du temps du poste de travail, sur acier doux principalement), les concentrations médianes (P95), (min-max) de nickel urinaire en fin de poste et fin de semaine de travail étaient de 1,57 (4,96), (0,5-6,91) µg/g de créatinine [13].

Dans l'étude WELDOX II réalisée en Allemagne (2013-2015) les concentrations médianes de nickel urinaire en fin de poste étaient supérieures chez 24 soudeurs MAG/MIG, principalement sur acier doux, par rapport à celles observées chez 19 soudeurs TIG, principalement sur acier inox : 2,87 µg/L (1,89 µg/g de créatinine) versus 1,31 µg/L (1,31 µg/g de créatinine) respectivement, les concentrations atmosphériques de nickel étant respectivement de 2,7 µg/m³ et 0,67 µg/m³ [14].

Le nickel sanguin, plasmatique ou sérique ne présente pas d’avantage par rapport au nickel urinaire pour l’évaluation des expositions et les données concernant cet indicateur sont moins nombreuses. 

Interférences - Interprétation

Pour le dosage de nickel urinaire et sanguin, les prélèvements doivent être réalisés en dehors des locaux de travail, au mieux après une douche et au minimum après lavage des mains pour limiter le risque de contamination.

Le prélèvement sanguin doit être réalisé par un professionnel habilité, dans un lieu qui respecte les conditions d’asepsie nécessaire, en utilisant du matériel approprié afin de limiter les interférences pour l’analyse de nickel (tube éléments traces).

Le relargage de nickel à partir d’implants orthopédiques et prothèses métalliques (alliages à base de nickel) est possible et susceptible d'entraîner des élévations du nickel sanguin et urinaire [3].

1. ATSDR (2024). Toxicological Profile for nickel. ATSDR, 2024 (https://www.atsdr.cdc.gov/).
2. Tossavainen A, Nurminen M, Mutanen P, Tola S. Application of mathematical modelling for assessing the biological half-times of chromium and nickel in field studies. Br J Ind Med. 1980 ; 37(3) : 285-91.
3. Sunderman FW, Aitio A, Morgan LG, Norseth T. Biological monitoring of nicke l. Toxicol Ind Health. 1986; 2: 17-78.
4. DFG (2020). Nasterlack M, Walter D, Drexler H, Hartwig A, MAK Commission. Nickel and sparingly soluble nickel compounds (nickel as nickel metal, nickel sulfide, sulfidic ores, nickel oxide, nickel carbonate) – Addendum for re-evaluation of EKA. Assessment Values in Biological Material – Translation of the German version from 2019. MAK Collect Occup Health Saf. 2020 ; 5(1): Doc015 (https://www.dfg.de/en/about-us/statutory-bodies/senate/health-hazards).
5. DFG (2016). Schaller KH. Nickel and its compounds. BAT Value Documentation, 2010. MAK Collect Occup Health Saf.
6. DFG (2021). Nasterlack M, Brinkmann B, Bartsch R, Weistenhöfer W, MAK Commission. Nickel (soluble nickel compounds, e. g. nickel acetate, nickel chloride and nickel sulfate) – Addendum: reevaluation of EKA. Assessment Values in Biological Material– Translation of the German version from 2021. MAK Collect Occup Health Saf. 2021 ; 6(4) : Doc092 (https://www.dfg.de/en/about-us/statutory-bodies/senate/health-hazards).
7. ACGIH (2020). Nickel and inorganic compounds. 2020. In : Documentation of the TLVs and BEIs with Worldwide occupational exposure values. Cincinnati : ACGIH ; 2021.
8. RAC ECHA (2018). Committee for Risk Assessment (RAC) Opinion on scientific evaluation of occupational exposure limits for nickel and its compounds. Adopted 9 march 2018. ECHA (https://echa.europa.eu/fr/substance-information/-/substanceinfo/100.239.198).
9. Fréry N, Saoudi A, Garnier R, Zeghnoun A et al. - Exposition de la population française aux substances chimiques de l'environnement. Saint-Maurice: Institut de veille sanitaire ; 2011 : 151 p.
10. Nisse C, Tagne-Fotso R, Howsam M, Members of Health Examination Centres of the Nord - Pas-de-Calais region network et al. - Blood and urinary levels of metals and metalloids in the general adult population of Northern France: The IMEPOGE study, 2008-2010. Int J Hyg Environ Health. 2017 ; 220 (2 Pt B) : 341-63.
11. Fillol C, Oleko A, Gane J, Saoudi A et al. Imprégnation de la population française par le nickel. Programme national de biosurveillance, Esteban 2014-2016. Saint-Maurice : Santé publique France, 2021. 29 p. (https://www.santepubliquefrance.fr).
12. Beattie H, Keen C, Coldwell M, Tan E et al. The use of bio-monitoring to assess exposure in the electroplating industry. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2017 ; 27 (1) : 47-55.
13. Persoons R, Arnoux D, Monssu T, Culié O et al. Determinants of occupational exposure to metals by gas metal arc welding and risk management measures: a biomonitoring study. Toxicol Lett. 2014 ; 231 (2) : 135-41.
14. Pesch B, Lehnert M, Weiss T, Kendzia B et al. Exposure to hexavalent chromium in welders: Results of the WELDOX II field study. Ann Work Expo Health. 2018 ; 62 (3) : 351-61.
15. Cesbron A, Saussereau E, Mahieu L, Couland I et al. Metallic profile of whole blood and plasma in a series of 106 healthy volunteers. J Anal Toxicol. 2013 ; 37 (7) : 401-05.

1. National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals. Biomonitoring Data Tables for Environmental Chemicals. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) (https://www.cdc.gov/exposurereport/).

2. TLVs and BEIs based on the documentation of the threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices. 2025. Cincinnati : ACGIH ; 2023 : 279 p.

3. List of MAK and BAT Values. Permanent Senate Commission for the Investigation of Health Hazards of Chemical Compounds in the Work Area. Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (https://www.dfg.de/en/about-us/statutory-bodies/senate/health-hazards).