Biotox : Arsenic et composés inorganiques

Arsenic sanguin total : 6,72 µg/L (95^ème percentile) [Nisse C, 2017]

Toxicocinétique - Métabolisme

L'absorption de l'arsenic et composés inorganiques peut se faire par voie digestive pour 45-95 % de la quantité ingérée (mains souillées, alimentation), par voie pulmonaire (40 à 60 %) surtout en milieu professionnel pour les poussières et les vapeurs et faiblement par voie cutanée. Elle dépend de la spéciation (ou espèce chimique), de la valence (principalement trivalent et pentavalent en milieu professionnel), de la solubilité du composé dans le milieu biologique considéré, ainsi que de la granulométrie du composé.

Il est rapidement distribué dans l'organisme et se fixe aux protéines, pour s'accumuler dans le foie, la peau, les phanères et les poumons. La demi-vie sanguine est triphasique 2-3 heures, 30 heures et 200 heures.

Les dérivés inorganiques de l'arsenic sont principalement pentavalents (As V, arséniates) et trivalents (As III, arsénites).

Dans le sang, l'arsenic pentavalent absorbé est rapidement réduit en arsenic trivalent. La demi-vie sanguine est triphasique avec des demi-vies de 2-3 heures, 30 heures et 200 heures.

Dans le sang et les tissus, l'arsenic trivalent se lie aux protéines (liaisons non covalentes avec les groupements sulfhydriles). Il est largement distribué dans presque tous les tissus. Les concentrations les plus élevées sont mesurées dans le foie et les reins en cas d'intoxication aiguë, dans les phanères (cheveux, poils, ongles), la peau et les poumons en cas d'exposition prolongée. L'arsenic inorganique passe facilement la barrière placentaire.

L'arsenic trivalent subit une méthylation oxydative avec formation d'acide monométhylarsonique MMA (V) secondairement réduit en acide monométhylarsénieux MMA (III) (dérivé méthylé trivalent ayant une toxicité importante) qui subit à son tour une méthylation oxydative conduisant à l'acide diméthylarsinique DMA (V). Il existe des différences de métabolisation d'un individu à l'autre.

Environ 60-70 % des composés inorganiques absorbés sont éliminés rapidement dans les urines (50 % dans les deux jours, 90 % en six jours) sous forme de dérivés monométhylés (acide monométhylarsonique MMA (V) 10-20 %), diméthylés (acide diméthylarsinique DMA 60-80 %), principaux métabolites urinaires, et d'arsenic inorganique (10-30 %). Il existe des variations métaboliques individuelles. Les demi-vies des métabolites varient de 2 à 6 jours et dépendent de l'espèce chimique de départ. L'élimination s'effectue aussi par la bile et par les phanères (poils, cheveux). L'arsenic s'accumule dans les phanères permettant un diagnostic rétrospectif.

Indicateurs biologiques d'exposition

Le dosage de l'arsenic inorganique (ASi) + l'acide monométhylarsonique (MMA) + l'acide diméthylarsinique (DMA) dans les urines en fin de poste et fin de semaine de travail reflète l'exposition de la semaine à l'arsenic et aux composés inorganiques de l'arsenic. La somme ASi + MMA + DMA urinaires est bien corrélée à l'intensité de l'exposition. Cependant la vitesse d'élimination des métabolites de l'arsenic est limitée par la capacité de méthylation.

Le RAC (ECHA) a estimé qu'aucune BLV (Biological limit value) basée sur des effets sur la santé ne pouvait être recommandée, les données disponibles ne permettant pas d'établir un seuil pour les effets génotoxiques et cancérogènes de l'arsenic. Le Comité a proposé une BGV (Biological guidance value) pour la somme de As3+, As5+, MMA et DMA urinaires correspondant au 95^ème percentile des valeurs observées en population générale.

Dans l’étude française ENNS 2006-2007, le 95^ème percentile des concentrations urinaires de ASi + MMA + DMA mesurées chez les adultes de la population générale est de 10 µg/L [Fréry et al., 2011]. Plus récemment, en France, l’étude Esteban 2014-2016 montre des concentrations urinaires de ASi + MMA + DMA plus élevées que celles observées dans l’étude ENNS et d’autres études internationales, avec un 95^ème percentile de 21 µg/L, chez les adultes âgés de 18 à 74 ans [Fillol et al., 2021].

Pour une exposition à l'arsenic et ses composés inorganiques (sauf l'arsine), la Commission allemande allemande DFG propose différentes valeurs pour la somme Arsenic (+III) + Arsenic (+V) + MMA :

• Valeur BLW (Biological guidance value) de 10 µg/l en fin d'exposition ou fin de poste, après plusieurs postes (BLW : valeur de référence biologique : valeur fixée pour des substances dangereuses pour lesquelles une valeur BAT ne peut être établie ; cette valeur est basée sur des informations fournies par le médecin du travail ainsi que sur des données biologiques. L'observance de cette valeur n'exclut pas un risque d'effets sur la santé) (voir document Signification des principales valeurs biologiques d’interprétation (VBI)).
• Valeurs EKA (Exposure equivalents for carcinogenic substances) de 2, 3 , 8 et 11 µg/L en fin d'exposition ou fin de poste, après plusieurs postes, pour une exposition de 0,5, 1, 5 et 8,3 µg/m³ respectivement  (voir document Signification des principales valeurs biologiques d’interprétation (VBI)).

Pour une exposition à l'arsenic et ses composés inorganiques solubles, la valeur BEI de l'ACGIH pour l'arsenic inorganique et ses espèces méthylées dans les urines est de 15 µg/g de créatinine en fin de poste et fin de semaine. Cette valeur est basée sur des données d'imprégnation en population générale et non sur des critères sanitaires (mention "Pop" Population based). Elle ne s’applique pas à l’arséniure de gallium (composé insoluble) et à l’arsine (effets de toxicité aiguë).

Chez des travailleurs du minerai de cuivre en Pologne, avec une exposition atmosphérique médiane de 9,5 µg/m³, la médiane de la concentration urinaire de ASi + MMA + DMA est de 18,7 µg/g de créatinine (moment de prélèvement non précisé).

Le dosage de l'arsenic sanguin ou plasmatique est peu utilisé en milieu professionnel (en dehors des situations d'intoxication aiguë). Il est le reflet de l'exposition récente ; sa corrélation avec l'intensité de l'exposition n'est pas clairement établie.

Le dosage dans les phanères (cheveux, ongles) n'est pas recommandé en routine, en milieu professionnel, en raison des grandes variations interindividuelles et de la possibilité de contamination. Il est d'un grand intérêt en médecine légale.

Le dosage de l'arsenic total urinaire n'est pas recommandé car il comprend la fraction d'arsenic organique liée principalement à la consommation de produits de la mer (poissons, crustacés).

Interférences - Interprétation

Pour interpréter au mieux les résultats des dosages urinaires, il est conseillé d'éviter la consommation de produits de la mer dans les 48 à 72 heures précédant le prélèvement. Les produits de la mer (poissons, crustacés, mollusques) sont riches en dérivés organiques triméthylés de l'arsenic, principalement arsénobétaïne et arsénocholine, qui peuvent être partiellement déméthylés. Une consommation importante de produits de la mer peut augmenter les taux de ASi + MMA + DMA de plus de 10 µg/g. de créatinine. Les sources d'exposition extraprofessionnelles sont essentiellement l'alimentation, l'eau de boisson, la fumée de cigarettes et le contact avec les bois traités et certains pesticides.

Les contaminations étant le principal écueil lors de l'analyse des éléments traces, il est nécessaire de prendre certaines précautions lors du prélèvement. Le médecin du travail pourra utilement prendre contact avec le laboratoire effectuant l'analyse (mais également avec celui qui fait le prélèvement s'il est différent) afin de se faire préciser la méthode d'analyse, les procédures de prélèvement et d'acheminement. Il est nécessaire que les prélèvements soient réalisés en dehors des locaux de travail, au mieux après une douche et au minimum après lavage des mains, voire le lendemain matin pour limiter le risque de contamination, par un laboratoire participant au contrôle de qualité pour cet élément trace.

Il peut exister des variations interindividuelles de méthylation de l'arsenic liées au polymorphisme génétique entraînant des variations de l'excrétion urinaire du MMA et du DMA.

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