Perturbateur endocrinien

Les effets de perturbateurs endocriniens sont observés et dénoncés au moins depuis les années 1970, avec des enjeux de santé reproductive et donc potentiellement de survie à long terme pour diverses espèces animales[7] et pour l'espèce humaine[8].

Dès les années 1950, des études faites dans de nombreux pays industrialisés montrent une diminution de la fertilité masculine. L'altération morphologique et la baisse du nombre de spermatozoïdes est associée à une fréquence accrue des cancers du testicule, de la prostate[9] et du sein, ainsi qu'à une thélarche et/ou puberté féminine de plus en plus précoce, avec d'importantes différences selon les régions, encore mal expliquées. Les études épidémiologiques, puis des expériences de laboratoire, ont montré que l'exposition à des molécules hormono-mimétiques était au moins en partie responsable de ces phénomènes.

Dans les années 1960, aux États-Unis, la baisse de fertilité des visons d'élevage de la région des Grands Lacs est attribuée aux polluants bio-accumulés par les poissons. En 1962, dans Silent Spring, Rachel Carson met en évidence la toxicité reproductive de l'insecticide Dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT). En 1988, les phoques de la mer du Nord furent décimés. En Grande-Bretagne, les poissons mâles vivant en aval d’une station d’épuration présentaient des caractères femelles. La découverte de l'altération du système reproducteur des alligators sauvages de Floride a relancé les travaux de recherche sur ce thème dans les années 1990. L'expression « endocrine disruptors » (traduite en français par « perturbateurs endocriniens ») est inventée en juillet 1991 au cours de la conférence de Wingspread réunissant vingt-et-un scientifiques de quinze disciplines différentes à l'initiative de la spécialiste en santé environnementale Theo Colborn[10]. Les années 1990 marquent en effet une prise de conscience de la présence dans l'environnement de substances capables de perturber le système endocrinien. En Europe, le Danemark, l'Allemagne et le Royaume-Uni ont été pilotes dans ce domaine de recherche. Les observations faites sur certaines populations animales encouragent la poursuite de la recherche dans le domaine.

L'expression a été diffusée dans les années 1990 par l'OMS, l'OCDE et l'Union européenne[11]^,[12] ainsi que par les chercheurs et autorités sanitaires américaines[13].

En 2017, malgré des études montrant la présence générale de PE, l'Union européenne peine à prendre des mesures réglementaires pour limiter cette présence[14].

La structure et la forme du nonylphénol (à droite) ressemble assez à celle de l'hormone naturelle estradiol (à gauche) pour que cette dernière, par effet mimétique agisse comme perturbateur endocrinien ;
Les récepteurs hormonaux de l'organisme confondent en quelque sorte la seconde avec la première.

L'expression « perturbateur endocrinien » est souvent utilisée comme synonyme de xénohormone (xéno-androgène s'il entraîne des effets androgéniques et xénoestrogène pour les effets œstrogéniques) même si ce dernier terme peut désigner tout composé naturel ou de synthèse présentant des propriétés similaires à celles des hormones (se liant généralement à certains récepteurs hormonaux). On parle aussi de perturbateur endocrinien environnemental (ou PEE) qui sont des xéno-androgène.

En 1996 lors d'un colloque à Weybridge, les organisateurs (Commission européenne et OCDE, impliqués dans la définition et harmonisation des tests de toxicité), avec l'OMS et l'industrie chimique européenne, définissent le perturbateur endocrinien comme toute « substance étrangère à l'organisme qui produit des effets délétères sur l'organisme ou sa descendance, à la suite d'une modification de la fonction hormonale »[15]^,[16].

L'EPA en a une autre définition : « agent exogène qui interfère avec la production, la libération, le transport, le métabolisme, la liaison, l'action ou l'élimination des ligands naturels responsables du maintien de l'homéostasie et de la régulation du développement de l'organisme »[15].

En 2002, un « état des lieux scientifique » de l'OMS[17], mis à jour en 2012[18], les définit comme « substances chimiques d'origine naturelle ou artificielle étrangères à l'organisme qui peuvent interférer avec le fonctionnement du système endocrinien et induire ainsi des effets délétères sur cet organisme ou sur ses descendants[15]. », en introduisent une notion de sous-population : « un perturbateur endocrinien est une substance ou un mélange exogène altérant les fonctions du système endocrinien et induisant donc des effets nocifs sur la santé d'un organisme intact, de ses descendants ou (sous-)populations »[19] ; définition reprise par l'Union européenne pour laquelle un perturbateur endocrinien (PE) est un agent qui parait perturber (ou influencer sans contrôle) le fonctionnement du système endocrinien et plus précisément « une substance ou un mélange exogène altérant les fonctions du système endocrinien, et induisant donc des effets nocifs sur la santé d’un organisme intact, de ses descendants ou sous-populations. »

• Le perturbateur endocrinien en tant qu'« altéragène biologique, physique ou chimique » répond à la définition normalisée du mot « polluant » retenue par l'AFNOR en France[20], il y a consensus sur le fait qu'il agit à très faible dose (comme toutes les hormones), mais des élus et autorités chargées d'établir les réglementations se demandent si on peut établir des seuils sous lesquels les perturbations de l'homéostasie induites par un PE ne seraient pas délétères.
• Pour l'AESA dont le Comité scientifique a repris la définition de l’OMS en la reformulant en « tout produit chimique susceptible d’interagir directement ou indirectement avec le système endocrinien, et par voie de conséquence de produire un effet sur ce dernier et d’impacter les organes et les tissus. » Un perturbateur endocrinien devrait faire l'objet d'une évaluation sanitaire et environnementale en tant que potentiellement « délétère » s'il répond à trois conditions :

1. il présente un effet délétère sur un organisme intact ou sur une (sous-)population de cet organisme ;
2. il a une activité endocrinienne (sur tout ou partie des quatre voies hormonales ; œstrogénique, androgénique, thyroïdienne et stéroïdogénique ;
3. il existe une possible relation de causalité entre les deux.

• Selon l'EFSA (2013) : « comme les critères scientifiques d’un effet délétère n’ont pas été définis de manière générale, les critères spécifiques pour les perturbateurs endocriniens n’ont pu être identifiés. Ainsi, le jugement des experts sera requis au cas par cas[21]. »
• L'OMS a précisée sa définition en y introduisant la notion de potentialité (Perturbateur endocrinien potentiel) ; « substance ou un mélange exogène possédant des propriétés dont l’on peut attendre qu’elles conduisent à une perturbation endocrinienne sur un organisme intact ou sa descendance[21]. »
• En 2006, la réglementation REACH[22] permet d’identifier les perturbateurs endocriniens comme substances extrêmement préoccupantes, susceptibles de faire l'objet de mesures de gestion spécifiques[23].
• En 2009, la notion d'« effets néfastes » est défini par l'Institut fédéral d’évaluation des risques (BfR) de Berlin comme : « changement dans la morphologie, la physiologie, la croissance, la reproduction, le développement ou la longévité d’un organisme, se traduisant par une perte de capacités fonctionnelles ou une perte de capacité à compenser un stress additionnel ou une sensibilité accrue aux effets nocifs découlant d’autres influences environnementales »[21].

Classiquement, en toxicologie, on admet que les effets d'un toxique peuvent suivre deux modèles : un modèle dose-dépendant linéaire, où les effets sont fonction de la dose, ou un modèle tout-ou-rien, où les effets se manifestent au-delà d'un seuil. Ces modèles permettent aux organismes de santé publique d'établir des seuils réglementaires par produit (comme le taux de plomb dans l'eau du robinet, de 10 µg/L).

Les critiques qui mettent en doute les effets nocifs des perturbateurs endocriniens soutiennent que leurs concentrations mesurées dans la nature sont trop faibles pour déclencher ces effets nocifs.

Mais d'après certaines études, il semblerait que les effets de certains perturbateurs endocriniens suivent une courbe dose-dépendante en U[24], ce qui signifie que les faibles concentrations et les hautes concentrations ont plus d'effets que les concentrations moyennes. Ce type de courbe n'est pas spécifique des perturbateurs endocriniens mais est dû à la possibilité d'impact en sens opposés, à différents niveaux d'une voie donnée du système endocrinien .

Une étude publiée dans Science en 1996 proposait une autre explication. Elle prétendait démontrer que les effets à faibles concentrations sont liés à des effets synergiques de différents perturbateurs combinés[25]. Cette étude fut l'une des raisons de la mise en place de réglementations au sujet des perturbateurs endocriniens aux États-Unis[26]. Cependant les résultats de cette étude ne purent jamais être reproduits avec des méthodes identiques et différentes[27]. La publication originale a été retirée, l'auteur ayant reconnu avoir falsifié les résultats[28]. Une autre étude publiée en 2006 semble toutefois mettre en évidence les effets synergiques entre perturbateurs endocriniens sur des amphibiens[29].

À ce jour et au vu de la problématique des effets à faible dose des perturbateurs endocriniens, certaines publications scientifiques demandent que le concept phare de la toxicologie, « le poison c'est la dose » (énoncé suivant la maxime de Paracesle), soit repensé[30]^,[24].

Un perturbateur endocrinien (PE) peut aussi être défini par la nature de ses interactions avec le mécanisme d'action hormonale, « et non par la nature de l'effet nocif potentiel ou par ses propriétés physico-chimiques ou toxico-cinétiques »[15].

Ces molécules interfèrent avec le fonctionnement des glandes endocrines ou des organes cibles par trois types d'effets[15].

1. Effet mimétique (ou agoniste) : imitation de l'action d'une hormone naturelle (comme une fausse clé dans les « serrures biologiques » qui existent dans les organes et cellules) ;
2. Effet de blocage (ou antagoniste) : blocage de l'action d'une hormone naturelle (en saturant les récepteurs cellulaires, par exemple) ;
3. Effet perturbant (ou d'interférence) : perturbation, soit gêne ou blocage de la production, du transport, ou du métabolisme des hormones ou des récepteurs, induite par une action hormonale anormale dans l'organisme qui interfère avec les processus métaboliques ou de croissance et division cellulaire. Ces perturbations sont d'autant plus graves qu'elles se produisent tôt (fœtus, embryon, jeune enfant, car des effets irréversibles peuvent être induits, y compris des malformations génitales).

Ces perturbateurs agissent (à faible dose) en pénétrant les organismes via[21] :

• les voies digestives ; par l'intermédiaire de la nourriture ou de l'eau de boisson, du mucus pulmonaire dégluti et éventuellement de médicaments ou topiques ingérés : maquillages, rouge ou baume à lèvres, dentifrices, rince-bouches, objets sucés tels que tétine ou jouets portés à la bouche, etc.
• les voies respiratoires : elles permettent à des poussières, micro- et nanoparticules inhalées de passer dans le sang ou la lymphe. Les molécules en cause proviennent de parfums, de peintures et matériaux synthétiques, détergents, solvants, etc.
• le passage percutané : certaines substances hydro ou surtout liposolubles passent facilement la barrière de la peau, ou la peau lésée, c'est le cas de médicaments, produits cosmétiques, mousses à raser, colorants pour les cheveux, et autre composants contenus dans certains savons, lotions, déodorants, lingettes nettoyantes, etc.
• le cordon ombilical ou le liquide amniotique, in utero.

Certains produits empruntent plusieurs de ces voies (quand ils sont présents à la fois dans l'eau de cuisson, boisson ou lavage par exemple, ou dans un rouge à lèvre émettant des molécules pouvant passer au travers de la peau, être inhalée ou avalées. L'importance respective de ces voies reste mal connue[21].

Plusieurs périodes et organes de vulnérabilité accrue ont été identifiés, correspondant par exemple à des étapes critiques de formation des organes de la reproduction (in utero durant la grossesse), lors de la petite enfance et au moment de la puberté[21].

Les polluants organiques persistants (POP), tels le dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT), les dioxines (PCDD) et les polychloro-biphényles (PCB), labiles et s’accumulant le long des chaînes trophiques, peuvent persister dans l'environnement plusieurs décennies, circuler dans différents compartiments environnementaux — atmosphère, biosphère, hydrosphère, lithosphère — au-delà des frontières : on a ainsi montré que les ours polaires pouvaient être contaminés par le DDT émis à des milliers de kilomètres et des décennies plus tôt.

Chez l'homme, la contamination peut également être alimentaire, naturelle avec les phyto-œstrogènes de germe de blé, soja, bière/houblon^{[réf. souhaitée]}, etc. ou artificielle avec des produits migrants des emballages, des résidus de pesticides, de détergents ou de médicaments, ou encore via l'ingestion d'animaux filtreurs contaminés tels que des coques[31].

Appel de Prague (mai 2005).

Un perturbateur endocrinien avéré pour l'homme est le diéthylstilbestrol (DES), œstrogène synthétique prescrit en France entre 1948 et 1977 aux femmes enceintes afin de prévenir le risque d'avortement. Le 17-ß-estradiol — œstrogène naturel prescrit lors du traitement des femmes ménopausées (THS) — ainsi que la 17-α-éthynylestradiol qui est utilisé dans les pilules contraceptives. Les diverses substances qui sont ingérées par l'homme en tant que médicaments peuvent être retrouvées en aval des stations d'épuration puisque les installations sont relativement inefficaces pour détruire ces types de composés. La quantité d'agents chimiques qui s'y retrouve est fonction des conditions météorologiques (rayonnement ultraviolet, et température)[32]^,[33] et l'activité microbienne[34]^,[35].

Le bisphénol A, polybromodiphényléthers (PBDE), et une variété de phtalates et d'autres perturbateurs endocriniens sont communément trouvés à faible dose dans de nombreux produits et dans l’environnement[36]. Certains auteurs estiment que les risques pour la santé ne sont pas significatifs[37]^,[38] alors que d'autres estiment qu'il y a des preuves suffisantes pour dire que ces substances posent un risque pour la santé humaine et la fertilité humaine[39]^,[40]^,[41]^,[42].

Le bisphénol A a notamment attiré l’attention en tant que composant du plastique de nombreux biberons. En mars 2007, un recours collectif (class action lawsuit) a été déposé en Californie contre les fabricants et détaillants de biberons en plastique, mais qui a échoué à prévenir les consommateurs que leurs produits contenaient du bisphénol A, qui selon certains pourrait altérer la santé et le développement des nourrissons et enfants[43].

On peut classer les perturbateurs endocriniens en deux grandes classes (selon qu'ils sont d'origine naturelle ou synthétique).

Certaines molécules antiandrogènes sont synthétiques. Utilisées à des fins médicales (dont vétérinaires) ou anticontraceptives, elles sont présentes dans les urines et ne sont pas filtrées par les stations d'épuration. Elles posent des problèmes graves de féminisation des poissons mâles, par exemple dans les fleuves en Angleterre en aval des stations d'épuration, ce qui préoccupe les pêcheurs et les écologues, mais aussi les professionnels de santé publique qui craignent des effets similaires chez l'humain.

La mer est également concernée : outre les molécules d'origine terrigène, tous les échantillons d'effluents aqueux (eau produite) de plateforme de forage analysés en Mer du Nord (sur 5 plateformes) contenaient des perturbateurs endocriniens (antioestrogènes, mais pas d'antiandrogènes)[44]. Ces perturbateurs étaient des mélanges d'isomères d'hydrocarbures (C1 à C5). Ce sont les C9 alkylphénols qui contribuaient dans ces cas majoritairement à l'effet perturbateur[44].

On a d'abord pensé que les stéroïdes œstrogènes provenant principalement de l'urine humaine (et issus d'élevage agricoles) étaient principalement responsables des syndromes de dysgénésie testiculaire observés chez les poissons. Une étude de 2009[45] a cherché si ce syndrome était dû à une ou plusieurs causes, et plus précisément si ces poissons n'étaient pas exposés à des cocktails de substances chimiques aux effets à la fois œstrogéniques et anti-androgèniques, et avec quels effets. Pour cela, les concentration et activité de produits (de type œstrogènes et anti-androgènes) ont été modélisés dans 51 cours d'eau du Royaume-Uni et comparés aux taux de poissons sauvages touchés par un syndrome de féminisation dans ces rivières. Les analyses ont monté qu'outre des œstrogènes, les rivières contiennent diverses substances anti-androgène, trouvées dans presque tous les effluents de station d'épuration. De plus, les résultats de la modélisation confirment que les effets féminisants affectant les poissons sauvages pourraient être mieux modélisés et mieux prédits en prenant mieux en compte l'exposition à la fois aux anti-androgènes et aux œstrogènes ou aux antiandrogènes seuls. Les auteurs concluent au caractère multi-causal de la féminisation des poissons sauvages au Royaume-Uni, impliquant à la fois des produits stéroïdiens et des œstrogènes ou xéno-œstrogènes et d'autres contaminants (encore inconnus) aux propriétés anti-androgène. Cette étude a conclu que c'est bien un cocktail de divers produits chimiques présents dans les eaux usées et dilué dans les rivières, qui inhibe la production de testostérone des poissons et leur capacité de bonne reproduction.

On distingue souvent :

• Composés naturels :
  • myco-œstrogènes : zéaralénone ;
  • phyto-œstrogènes : isoflavonoïdes (par exemple présents dans le houblon et la bière), isoflavones (par exemple dans le soja).

• Composés synthétiques :
  • antioxydants : alkylphénols ;
  • composés organométalliques : sels de tributylétain (TBT) ;
  • détergents et agents mouillants : alkylphénols, nonylphénol, nonylphénol mono- ou polyéthoxylés ;
  • médicaments : stéroïdes synthétiques, tels ceux utilisés dans les pilules contraceptives ;
  • pesticides : organochlorés (DDT, HCH, PCDD), organo-azotés (triazines), pyréthrinoïdes ;
  • plastifiants : alkylphénols, nonylphénol, phtalates ;
  • polychloro-biphényles (PCB).

Œstrogènes stéroidïens

Bisphénol A

Agents ignifuges bromés

Phtalates

Autres perturbateurs endocriniens soupçonnés

Ils peuvent être fortement différés dans l'espace et dans le temps (cancer ou malfonction apparaissant plusieurs décennies après l'effet perturbateur, voire être « transgénérationnel » (avec des effets sur au moins une ou deux générations dans le cas des descendantes de femmes traitées au distilbène)[61].

Les perturbateurs endocriniens peuvent perturber la maturation sexuelle, le développement des organes reproducteurs — malformation des gonades ou régression pénienne — ou la reproduction et entraîner des cancers hormono-dépendants. Ils peuvent affecter la signalisation des hormones thyroïdiennes, essentielle au bon développement du cerveau du fœtus et du très jeune enfant[62]. Ils peuvent également altérer le système immunitaire ou engendrer des troubles du comportement.

De nombreuses études écotoxicologiques sur les organismes aquatiques, en particulier sur les mollusques et les poissons, ont montré que ces molécules pouvaient conduire jusqu'à l'imposex, c'est-à-dire le changement de sexe de l'animal. Les poissons sont souvent très sensibles aux contaminants de ce type : dans certains estuaires[63] de Grande-Bretagne ou en aval de stations d’épuration d'eaux résiduaires, on peut rencontrer des populations de poissons hermaphrodites. Chez des flets mâles vivant en milieu contaminé par des polluants hormono-mimétiques, des ovocytes apparaissent au milieu des spermatozoïdes.

Depuis plusieurs années, les chercheurs soupçonnent de nombreux composés chimiques d'être des perturbateurs endocriniens pour l'espèce humaine : des méta-analyses publiées dans les années 1990 ont montré le déclin régulier de la qualité du sperme depuis 50 ans, en particulier en Amérique du Nord et en Europe. L'incidence du cancer du testicule augmente depuis plusieurs décennies dans un certain nombre de pays européens. Il y aurait une corrélation entre la présence de perturbateurs endocriniens et les malformations de l'appareil reproducteur, par exemple entre la présence de pesticides et la cryptorchidie ou entre des composés de type bisphénol A ou dioxines et l’hypospadias. On constate aussi des anomalies de la fonction ovarienne, de la fertilité, de la fécondation, de la gestation et de l’implantation utérine

Un avancement de l’âge de la puberté est constaté chez les filles, mais non chez les garçons. Ainsi environ 15 % des fillettes américaines entament leur puberté à l'âge de 7 ans, selon une étude réalisée ayant porté sur 1 239 enfants américains, publiée en 2010 dans la revue Pediatrics. Les seins des jeunes filles blanches commencent à se développer à cet âge dans 10 % des cas, et ce taux a doublé depuis 1997[64]. Chez les jeunes filles noires, ce sont 23 % des fillettes qui, à 7 ans, entament leur puberté. En 30 ans, la période de l'enfance a ainsi été abrégée d'un an et demi (alors que la maturité intellectuelle n'a pas suivi cette transformation des corps). Des perturbateurs endocriniens féminisants sont fortement suspectés et certains scientifiques parlent de problèmes d'écologie de la féminité (« The Ecology of Women »[65]).

Les doses auxquelles les effets se manifestent peuvent être faibles : une ingestion par le rat de 20 microgrammes de bisphénol-A, un composé dont les éthers servent à protéger l'intérieur des boîtes de conserve, est suivie d'effets œstrogéniques.

Les perturbateurs endocriniens peuvent agir in utero : à Seveso, il est apparu une prépondérance des naissances de filles parmi la population contaminées par la dioxine. Il a été montré que le DES était responsable de cancers de l'appareil génital et d'atteinte de la fertilité chez les hommes et les femmes exposés in utero. Le bisphénol-A et le diéthylstilbestrol (DES) provoquent une hypertrophie de la prostate des souris exposées in utero. Les malformations génitales des petits garçons sont de plus en plus nombreuses dans les pays industrialisés[66].

La synergie résultant des interactions entre xénobiotiques, micro-nutriments et médicaments peut aggraver les effets : l'exposition simultanée de la femelle immature à des faibles doses de flavonoïdes et d’œstradiol se traduit par un fort effet œstrogénique.

Comme pour tout produit chimique, l'effet dépend de la dose ; ainsi, si l'activité œstrogènique du nonylphénol est un fait, le potentiel d'action est très faible en comparaison avec les œstrogènes naturels : une étude de l'évaluation de risques sur les mammifères, préparée par la Commission européenne, a clairement indiqué que les effets dommageables résultant de la perturbation du système hormonal n'interviennent que pour des expositions nettement plus élevées que la toxicité générale. Pour les mammifères, le déclin de la population des phoques de la Baltique, exposés à des composés organochlorés (PCD et DDE) pourrait au moins en partie être expliqué par des perturbations des systèmes endocrinien et immunitaires. Chez les oiseaux contaminés par de faibles doses de DDT et/ou par des PCB, la coquille de l'œuf est amincie, et des anomalies de l'appareil reproducteur et congénitales sont plus fréquentes.

Les perturbateurs endocriniens sont particulièrement dangereux pour les personnes enceintes, les nourrissons, les jeunes enfants et les adolescents pendant la puberté. Les expositions lors de ce que l’on appelle les « fenêtres critiques de développement »[5] sont à éviter. Durant ces périodes, de très faibles perturbations du système hormonal peuvent dérégler la mise en place des structures et fonctions de l'organisme et éventuellement affecter jusqu'aux générations suivantes[67].

Études récentes

Ce thème situé à la confluence de la biologie, de la chimie et de la médecine a connu un essor important des années 1990 à 2010.

Des expérimentations en cours cherchent à mieux mesurer l'effet des perturbateurs endocriniens sur l'homme — tels la diminution de la spermatogenèse ou l'augmentation de malformations génitales — et l'incidence de l'épigénétisme sur la sensibilité de certaines populations. Dans les années 2000, la recherche a été élargie aux effets sur le système endocrinien et, notamment, la production d'enzymes responsables de la différenciation sexuelle.

L'expérimentation animale porte sur les tests de « toxicité » dose-réponse, pour différencier l'effet perturbateur de l'effet hormono-mimétique chez l'homme. Par exemple, des souris sauvages, aux réactions normales, et des souris transgéniques ArKo (Aromatase knock out) — qui présentent une déficience en œstrogènes — sont utilisées pour mesurer les effets de molécules à activité œstrogénique (féminisante) — tel le méthoxychlore, un insecticide organo-chloré — ou anti-androgénique (anti-masculinisante) — telle la vinclozoline, un fongicide. Les molécules qui présentent un effet œstrogénique in vitro (test de E-screen) font l’objet d’études in vivo sur des rats femelles immatures ou ayant subi une ovariectomie.

Quelques études in situ sont faites ou en cours, notamment sur les poissons (par exemple chevaine ou épinoche à trois épines[68]) chez laquelle la spiggin est un biomarqueur d'exposition aux androgènes). La vitellogénine, qui indique une exposition à des œstrogènes mimétiques, est le biomarqueur le plus utilisé. Certaines études s'intéressent aussi aux effets de la métabolisation des polluants organiques, du stress oxydant et de la neurotoxicité de certains perturbateurs, ou à d'éventuelles synergies. L’activité aromatase devrait aussi être mesurée en France vers 2008 (chez le chevaine, l’épinoche, etc.).

Parallèlement aux études in situ, les mésocosmes et les microcosmes constituent des modèles pertinents pour étudier l'effet de ces molécules dans l'environnement, notamment dans l'hydrosphère. Réalistes d'un point de vue écologique et contrôlables, les mésocosmes permettent d'évaluer les effets à long terme sur la biocénose et le devenir des substances chimiques dans le biotope. En 2004, l'OCDE a organisé une campagne internationale d'intercomparaison des méthodes d'analyse de la vitellogenèse chez le poisson-zèbre (Brachydanio rerio) avant, en 2011, de publier un guide méthodologique sur les tests[69].

En 2013, un rapport[70] conjoint PNUE-OMS confirme une responsabilité chez de nombreux animaux et chez l'être humain, comme dans l'augmentation des cas de cryptorchidie de l'enfant, des cancers du sein, de la thyroïde et de la prostate, mais aussi de certains troubles du développement du système nerveux, de déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité chez l'enfant, tout en admettant que le problème puisse être sous-estimé[71], met en jeu des mécanismes complexes difficiles à différencier d'autres facteurs environnementaux et non-génétiques (âge et nutrition notamment), qui nécessitent d'encore de beaucoup améliorer la connaissance[72], notamment pour mieux comprendre les synergies entre perturbateurs endocriniens, pour notamment « protéger les générations futures »[72]. « Parallèlement, on a constaté qu'une interdiction ou restriction de l'utilisation de substances chimiques perturbant le système endocrinien entraînaient la reconstitution des populations d'animaux sauvages et une réduction des problèmes de santé » soulignent les auteurs du rapport[72] qui appellent à :

1. améliorer les tests, car « les perturbateurs endocriniens chimiques connus ne constituent que « la partie émergée de l'iceberg » et il faut disposer de méthodes de test plus complètes pour identifier d'autres perturbateurs endocriniens éventuels, leurs sources et les modes d'exposition ».
2. soutenir la Recherche notamment sur les synergies entre perturbateurs endocriniens chimiques « (venant principalement de sous-produits industriels) sur les êtres humains et sur la faune, qui y sont de plus en plus exposés »[72].
3. collecter et diffuser l'information sur ces perturbateurs[72].
4. développer la collaboration et le partage de données entre chercheurs, entre autres pour « combler les lacunes, principalement dans les pays en développement et ceux dont l'économie est émergente »[72].

Les chercheurs peuvent s'appuyer sur divers organismes et bases de données spécialisés[73] :

1. EU Pesticides Database[74] ;
2. European Chemicals Agency (ECHA) ;
3. CIRCABC2 ; Groups: Health and Food Safety et son pannel d'experts réputés indépendants Plant protection products and their residues (PPR Panel, créé en 2003 par le règlement (EC) No 178/2002) ;
4. European Chemicals Agency-Biocides TM[75] ;
5. Autorité européenne de sécurité des aliments (AESA)[76] ;
6. Cosmetic Ingredient Database (CosIng)[77] ;
7. Substitute It Now (SIN) list[78] ;
8. Endocrine Disruptor Screening Program (EDSP, US EPA)[79] ;
9. The Endocrine Disruption Exchange (TEDX) listv[80] ;
10. Endocrine Active Substances Information System (EASIS, JRC)[81] ;
11. US EPA's Toxicity Forecaster (ToxCast, US EPA)[82] ;

Une des premières approches est d'utiliser différents organismes vivants comme biodétecteurs. Les doses auxquelles les hormones et certains perturbateurs endocriniens peuvent agir sont tellement faibles que leur analyse pose un défi. Certains systèmes de biodétection peuvent donner une réponse à des concentrations en stéroïdes de l’ordre 10 à 1 000 fois plus faible que les techniques permettant de doser les agents anabolisants (technique qui répond bien à des concentrations de l’ordre du nanogramme par millilitre). De plus, les faibles doses constituent souvent un mélange complexe et le biodétecteur révèle toutes ces substances.

Comme exemple de biodétecteurs on peut faire appel à des cellules humaines (MCF7) en culture ou d’autres espèces, les rats de laboratoire, des levures, les bactéries, le poisson zèbre. Chaque biodétecteur a ses particularités et ses problèmes éthiques. Par exemple, les cellules humaines MCF7 sont utilisées comme biodétecteur de composés œstrogènes depuis presque 20 ans. Ces cellules sont dérivées d’un cancer du sein et elles ont gardé plusieurs caractéristiques comme le fait d’être stimulées par la présence d’œstrogène. Les œstrogènes, ou les substances qui les imitent, fonctionnent en activant une protéine réceptrice de la cellule, qui régule tout un jeu de gènes, il suffit de compter les cellules au bout de quelques jours pour déterminer leur présence.

Un autre test in vitro utilisé est basé sur une souche de levure possédant un gène exprimant le récepteur humain aux œstrogènes, dit YES (yeast estrogen screen). Les levures ont la capacité, par une suite de réactions enzymatiques, de produire la β-galactosidase qui transforme la couleur jaune de départ du mélange en couleur rose qui absorbe à 540 nm en spectroscopie ultraviolet-visible[83].

Un autre test développé consiste à mettre en contact avec le produit ou le milieu à tester des petits organismes vertébrés translucides (dérivés de larves d'amphibiens ou de poissons), physiologiquement très proches de l'être humain, qui émettent une fluorescence grâce à des biomaqueurs lorsqu'une fonction biologique est activée(test issu du partenariat de Watchfrog avec Eurofins Environnement). Ces petits organismes évitent d'avoir recours à des organismes « vivants protégés » au sens de la nouvelle réglementation, et ne sont pas limitant, tant en termes de type que de concentrations de polluants. Mais permettent un test « in vivo » à faible coût, sur un modèle plus prédictif de la santé humaine que les modèles poissons ou invertébrés.

Les taux plasmatiques en vitellogénine peuvent être mesurés chez certains types de poissons (truites saumonées). La vitellogénine est une protéine vitelline synthétisée par le poisson femelle mature. Elle est également produite chez le poisson mâle exposé à un perturbateur endocrinien. Les poissons mâles exposés à ces œstrogènes produisent des protéines d'œufs, ont des gonades plus petites et, dans les cas plus graves, produisent des œufs. La réponse biologique du poisson mâle qui est le taux plasmatique en vitellogénine est nettement accrue sur les sites à forte activité œstrogène. Pour permettre l’analyse du plasma contenant la vitellogénine on utilise un test ELISA (enzyme linked immunosorbent assay)[84]. En plus de la vitellogénine, il a été démontré qu’il peut avoir bioaccumulation des perturbateurs dans le foie, la bile et le gras[85].

Les diverses analyses prennent le plus souvent place dans des rivières puisqu’elles sont l’endroit établi pour le rejet des eaux usées. Pour une rivière, le débit est fortement touché par les précipitations. La répartition des produits chimiques est tributaire des conditions météorologiques (UV et température) et de l’activité microbienne. Il est donc difficile de déterminer une concentration constante à laquelle les organismes vont faire face. Il est donc nécessaire d’obtenir un échantillonnage dans le temps. La première méthode pour pallier cette difficulté est l’utilisation de biocapteurs comme les poissons.

Plusieurs autres techniques d’extraction existent pour l’eau brute ou filtrée. L’eau peut être vectrice de perturbateurs endocriniens à double titre : les molécules qui sont les plus solubles ou les plus concentrées peuvent être entraînées sous forme dissoute. Pour ce qui est des molécules moins solubles ou répandues depuis un certain temps dans l’environnement, elles peuvent être associées à des particules de sol et des sédiments en suspension dans l’eau. L’estimation de la contamination de l’eau doit apparaître dans sa globalité. Finalement l’évaluation de la contamination de l’eau peut être envisagée sous l’angle de la concentration de l’eau en perturbateur endocrinien ou en termes d’exposition. Pour pallier la concentration, un préleveur automatique ou instantané (dit actif) peut être utilisé et pour déterminer l’exposition, aussi l’utilisation de capteurs passifs est possible.

L'extraction liquide-liquide au dichlorométhane est la plus largement utilisée, puisque cette méthode possède un bon rendement, un large spectre d’action et cette technique est aisée à mettre en œuvre. Elle utilise les caractéristiques physico-chimiques de la molécule de dichlorométhane qui sont : polaire, non miscible à l’eau et lipophile. Un autre technique fait intervenir des cartouches (SPE). Ces pièges fixent les molécules lorsque l’eau est passée au travers. Un mélange de solvants peut ainsi être employé pour éluer ces cartouches et recueillir les molécules recherchées. La solution obtenue est de plus faible volume et constitue une étape de préconcentration. L’extraction est donc sélective à des molécules spécifiques puisque tous les produits ne sont pas nécessairement retenus par la cartouche et élués par le solvant utilisé comme éluant. Ces capteurs sont souvent des instruments automatisés permettant la prise de données dans des intervalles de temps. Néanmoins, ce type d’appareil est sujet à des inconvénients majeurs comme l’utilisation de source d’énergie, le bris de pièce mécanique, le dérèglement dû aux conditions météorologiques.

Une autre méthode utilise une technique récente soit l’usage de capteur passif qui intègre la contamination dans le temps. L’exposition plutôt que le flux de contaminant est estimée. Les dispositifs se présentent sous la forme de poche SPMD (pour semi-permeable membrane device) ou de capteurs POCIS (pour polar organic componds integrative samplers). Dans ces capteurs il y a une résine d’une capacité d’absorption spécifique à l’hydrophobicité de polluants organiques. Les SPMD sont utilisés pour les composés hydrophobes (PCB, organochlorés) alors que les POCIS sont pour les composés plus hydrophiles comme les résidus pharmaceutiques. Les POCIS possédant une phase permettant la rétention de composés tels que les pesticides (Particule de Isolute ENV+ et Ambersorb1500 dispercé sur S-X3 BioBeads) ont démontré une meilleure sélectivité pour les xéno-œstrogènes[86].

Pour réaliser les tests quantitatifs la GC-MS ou la LC-MS/MS peut être utilisée. Une des méthodes utilisées par le gouvernement du Québec pour doser les perturbateurs endocriniens est la GC-MS. Les hormones et autres substances sont extraites avec l’aide de colonne Oasis HLB. L’extraction prend un volume de 1 litre et met 14 jours à être réalisée, la colonne préconcentre les analytes à un volume de 500 mg. Par la suite, le diéthyl éther est utilisé pour laver cette phase, et conditionné avec le méthanol. On lave encore avec un mélange d’eau/méthanol dans des proportions de 60:40 et une autre élution avec diéthyl éther/eau 90:10. Une purification sur gel de silice avec le même solvant d’élution est la prochaine étape. Finalement, avant l’analyse par GC/MS une déviation au BSTFA est réalisée. Les caractéristiques de la colonne ainsi que les divers paramètres expérimentaux peuvent être observés dans le lien externe correspondant.

La diminution de l'exposition est compliquée par le caractère « ubiquitaire » de l'exposition (Elle se fait via l'eau, l'air, le sol, les aliments et médications, la pilule contraceptive, etc.). C'est pourquoi on recherche encore des biomarqueurs pertinents pour mieux mesurer l'exposition humaine et d'autres espèces.

La prévention des risques requiert une meilleure connaissance des propriétés toxicologiques des molécules et la restriction ou l'interdiction de certains perturbateurs. De nombreux programmes de recherche ont donc été mis en place, et la directive REACH devrait élargir le champ de la connaissance dans ce domaine, même si certains produits y échappent (dont les pesticides).

Divers États prennent des mesures contraignantes sectorielles ou pour certaines molécules. Par exemple, la commercialisation, la fabrication, l’importation et l’exportation des jouets et articles de puériculture contenant des phtalates ont été interdits en France en 1999. Le nonylphénol a été interdit en Allemagne en 2003. Quelques pesticides dont le chlordécone et l'atrazine (qui perturbait gravement le développement des grenouilles) ont été interdits, pour ne citer que les plus médiatisés. L'usage du DDT a été mondialement interdit en 1973, mais alors qu'on le trouve encore dans l'environnement et les graisses de nombreux organismes, des pressions existent pour réautoriser son usage dans les pays pauvres.

Les eaux usées posent un problème majeur de pollution diffuse. Les nombreux perturbateurs endocriniens (dont xéno-œstrogènes et médicaments) qu'elles contiennent ne sont pas traités (ou imparfaitement) par les stations d'épuration existantes (STEP). Certains composés sont dégradés, mais beaucoup ne le sont pas ou que partiellement ; une partie de ceux-ci est retrouvée en aval dans l'eau et les sédiments, toujours biologiquement actifs. Une autre partie est adsorbée sur des particules en suspension, qui sont souvent exportées avec les boues d’épuration dans les champs. Le type de traitement et le temps de séjour ont une importance. Un traitement additionnel des eaux usées (à l’ozone ou au charbon activé), permet une meilleure élimination des micropolluants, mais souvent avec des coûts supplémentaires. Le lagunage naturel allonge le temps de séjour dans le milieu traitant, et semble plus efficace ; mais un éventuel impact sur les oiseaux qui les fréquentent reste à mesurer, afin de vérifier qu'il ne s'agisse pas d'une situation de piège écologique.

Stratégies

Dans le monde

Union européenne

Coût de l'exposition aux perturbateurs endocriniens

Bibliographie

Filmographie

Articles connexes

Liens externes