L’écotoxicologie dans une entreprise chimique
Dr Jean-Charles Boutonnet Chef du Département Toxicologie-Environnement ARKEMA France
Académie des Technologies, 11 juin 2014, J.-C. Boutonnet
Domaine de l’écotoxicologie Discipline ayant pour objet l’étude des polluants dans les écosystèmes ● Terme introduit par René Truhaut en 1969 ● Fait appel à la chimie, la biochimie, la biologie, les statistiques, la physique
Du constat à la prévision des effets sur les populations et les fonctions dans les écosystèmes Plusieurs niveaux d’études ● Le niveau moléculaire ou sub-cellulaire pour les mécanismes d’action : les biomarqueurs (inductions de protéines) ● Les effets sur les individus : tests d’exposition aiguë ou chronique ● Les effets sur une chaine trophique : microcosmes, mésocosmes ● Études in situ (bioindicateurs)
Simplicité et reproductibilité vs représentativité et complexité
Académie des Technologies, 11 juin 2014, J.-C. Boutonnet
Les recherches et leurs applications Une recherche fondamentale qui défriche et expérimente de nouveaux concepts face à une complexité très grande ● ● ● ●
Des écosystèmes variés (biotopes et biocœnoses) Difficulté d’interprétation lorsque tous les paramètres ne sont pas connus Des relations doses/effets peu reproductibles selon les conditions expérimentales Transferts des polluants entre les compartiments de l’environnement, biodisponibilité, persistance, bioaccumulation : exposition
Volonté politique de maitriser les dangers liés aux substances chimiques et les mélanges ● Directive 67/548/CEE du 27/06/67 concernant le rapprochement des dispositions législatives, réglementaires et administratives relatives à la classification, l'emballage et l'étiquetage des substances dangereuses – Substance : un élément chimique et ses composés à l'état naturel ou obtenus par un processus
de fabrication, y compris tout additif nécessaire pour en préserver la stabilité et toute impureté résultant du processus mis en oeuvre, mais à l'exclusion de tout solvant qui peut être séparé sans affecter la stabilité de la substance ou modifier sa composition.
● Directive 1999/45/CE du 31 mai 1999 pour les préparations dangereuses
– Préparation : un mélange ou une solution composés de deux substances ou plus.
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Principales réglementations européennes impliquant de l’écotoxicologie Système Général Harmonisé SGH (mondial) ● Règlement européen « CLP » 1272/2008
Produits chimiques industriels ● REACH (Registration, Evaluation, Autorisation of Chemicals) règlement 1907/2006
et des réglementations par types d’usages ou de cible environnementale : Produits phytopharmaceutiques ● Règlement 1107/2009 remplacant la directive 91/414
Produits biocides ● Règlement 528/2012 remplacant la directive 98/8
Détergents ● Règlement 648/2004 (biodégradabilité)
Directive cadre eau 2000/60 ● et directives filles établissant des Normes de Qualité Environnementale
OSPAR convention d’Oslo et Paris 1992 ● Protection du milieu marin dans l’Atlantique Nord-Est Académie des Technologies, 11 juin 2014, J.-C. Boutonnet
Déterminer les propriétés de danger Nécessité d’examiner les propriétés intrinsèques selon des méthodes standardisées pour assurer la comparaison entre différentes substances selon des critères homogènes, pouvoir les classer sur des échelles, et communiquer sur leurs dangers (étiquetage, FDS)
Dangers physico-chimiques : explosivité, pouvoir comburant, inflammabilité Dangers pour la santé humaine : toxicité aiguë, irritation, sensibilisation, effets mutagènes, cancérogènes, reprotoxiques (CMR), toxicité spécifique sur organes cibles par exposition unique ou répétée Dangers pour l’environnement (aquatique) : toxicité, biodégradation, bioaccumulation
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Écotoxicité : principales méthodes Standardisation ● Normes : AFNOR, ISO, EN ● Lignes Directrices de l’OCDE
– Programme d’Acceptation Mutuelle des Données : reconnaissance de méthodes par les gouvernements (34 pays) et utilisées par l’industrie et les laboratoires – Complété par les principes de Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL) - Série 1 Propriétés physico-chimiques - Série 2 Systèmes biologiques (écotoxicité) - Série 3 Dégradation et accumulation - Série 4 Effets sur la santé (toxicité mammifères) – Nouvelles méthodes et mises à jour régulières
● Les essais d’écotoxicité
– Actuellement 37 lignes directrices – Effets « apicaux » sur des groupes d’individus d’une même espèce : mortalité, reproduction, croissance, développement, métabolisme – Espèces aquatiques (eau douce et de mer), sédimentaires, terrestres – Détermination de CE50, CSEO (NOEC), …, dans des conditions définies
● Les essais de dégradation et accumulation
– Actuellement une quinzaine de lignes directrices – Biodégradabilité dans l’eau, les sédiments, le sol, en station d’épuration – Bioaccumulation chez le poisson ou les invertébrés
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Classification environnement d’une substance Essais de toxicité aiguë sur algues, invertébrés, poissons
Classer selon la CE50 la plus faible ● CE50 1 mg/l « Très toxique pour les organismes aquatiques » ● 1 mg/l < CE50 10 mg/l « Toxique pour les organismes aquatiques » ● 10 mg/l < CE50 100 mg/l « Nocif pour les organismes aquatiques »
Utiliser aussi les résultats d’essais de toxicité chronique, si disponibles ● CSEO ou CE10
Tenir compte de la biodégradabilité et du potentiel de bioaccumulation (BCF ou logKow) ● Compléter par « entraine des effets à long terme »
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De CLP à REACH : du danger au risque La classification repose sur le seul danger intrinsèque (prend en compte les situations accidentelles) L’enregistrement d’une substance dans un dossier REACH conduit à en évaluer le risque Risque = danger + exposition Danger : par extrapolation des essais mono-spécifiques vers l’écosystème ● Détermination d’une batterie de CE50 et/ou de NOEC ● Application de facteurs de sécurité selon des règles définies ● Établissement d’une PNEC (Predicted No Effect Concentration)
Exposition ● examen des différents scénarios d’émission de la substance au cours du cycle de vie ● Calcul des transferts dans l’environnement selon les propriétés physicochimiques ● Établissement de PEC (Predicted Environmental Concentration) à l’échelle locale ou régionale
Risque = PEC/PNEC (risque maîtrisé si < 1)
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Calendriers Classification : remplacement de l’ancien système (directive 67/548) par CLP ● notification pour toutes les substances, avec étiquetage et révision des Fiches de Données de Sécurité au 1er décembre 2010 ● Pour les mélanges : 1er juin 2015
REACH : dates d’enregistrement selon les tonnages et la priorité ● Nov. 2010 : 1 000 T/an ; CMR 1 & 2 ; R 50/53 > 100 T/an ● Mai 2013 : 100 à 1 000 T/an ● Mai 2018 : 1 T/an –
Avec : - 1 à 10 T/an : Tests réduits et pas d’évaluation de risques - Intermédiaires utilisés dans des conditions strictement contrôlées : dossier réduit
● Le contenu des dossiers d’enregistrement dépend également de la bande de tonnage
2010 : 24560 dossiers enregistrés pour 4599 substances 2013 : 38711 dossiers enregistrés pour 8729 substances
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Écotoxicologie : données pour REACH Annexe VII ( 1 t/an) ● ● ● ●
Toxicité à court terme pour invertébrés aquatiques (daphnies) Inhibition de croissance sur algues Biodégradabilité « facile » Propriétés physico-chimiques, dont : hydrosolubilité, coefficient de partage octanol/eau
Annexe VIII ( 10 t/an) ● Toxicité à court terme sur les poissons ● Inhibition de respiration de boues activées ● Hydrolyse à différents pH, potentiel d’adsorption
Annexe IX ( 100 t/an) ● ● ● ●
Toxicité à long terme sur les invertébrés, les poissons Essais de simulation de biodégradation : eaux de surface, sols, sédiments Bioaccumulation dans le poisson Toxicité à court terme sur organismes du sol (invertébrés, plantes, microorganismes)
Annexe X ( 1000 t/an) ● Toxicité à long terme sur organismes du sol et du sédiment ● Toxicité à long terme/reproduction sur oiseaux
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REACH : une rupture Renversement de la charge de la preuve ● La responsabilité de l’évaluation des risques est dévolue aux producteurs/importateurs
Une substance = un enregistrement : ● obligation de partage des données de danger dans des conditions équitables
Mise en place d’une nouvelle agence ● Nouvelle répartition des responsabilités entre le niveau communautaire et les états membres ● Les producteurs/importateurs de substances chimiques ont pour interlocuteur principal l’ECHA, Agence Européenne des Produits Chimiques (Helsinki)
L’enregistrement n’est pas la fin du processus ● Évaluation de la conformité et la pertinence des dossiers – Réalisation d’études complémentaires
● Sélection de substances prioritaires qui sont soumises à autorisation ou restrictions – Cancérogènes, mutagènes, toxiques pour la reproduction (CMR) – Persistantes, bioaccumulables et toxiques (PBT) ou très persistantes et très bioaccumulables (vPvB) – Perturbateurs endocriniens – Substances présentant un niveau de préoccupation équivalent
– Dossiers d’autorisation, selon les cas : maîtrise des risques ou étude socio-économique
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Conséquences pour l’expertise écotoxicologique À partir de 2008 un accroissement considérable des besoins en expertise écotoxicologique, toxicologique, expologique. ● Industrie, pouvoirs publics, consultants , laboratoires ● Exemple Arkema France :
– En 2006 : 2 écotoxicologues, 4 toxicologues, 0 expologues – En 2014 : 4 écotoxicologues, 6 toxicologues, 5 expologues
● Peu de profils expérimentés ; formations initiales : pharmacie, doctorat bio, agro ● Pour les (éco)toxicologues industriels, la préparation des dossiers implique : – L’examen des données disponibles pour les propriétés recherchées – La conduite des expérimentations nécessaires pour compléter les données manquantes
Augmentation également des besoins en expérimentation dévolue aux substances chimiques ● Stricte application des Bonnes Pratiques de Laboratoire ● Des laboratoires prestataires (CRO, Contract Research Organisations)
– Opérant majoritairement pour le médicament, les pesticides, les biocides – Une offre de service limitée en France et en restructuration à l’échelle européenne – Des délais de réalisation souvent incompatibles avec le calendrier réglementaire
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Points à souligner sur les données (éco)toxicologiques Expérimentation animale ● Limiter l’expérimentation in vivo sur les vertébrés – Toxicologie : rongeurs, lagomorphes – Écotoxicologie : poissons, amphibiens, oiseaux
● Éthique : application de la règle des 3R : ● Réduire
– Ne pas répéter les études : partage des données, exploitation de la littérature – Adaptation par rapport aux informations exigées : exemption d’études inutiles
● Raffiner
– Développement de nouvelles méthodes plus efficaces, meilleure exploitation de l’information – Limiter la souffrance pendant l’expérimentation (comités d’éthique, euthanasie…)
● Remplacer
– Méthodes expérimentales alternatives in vitro - Processus de mise au point et validation complexe : ECVAM European Centre for the Validation of Alternative Methods, plate-forme française FRANCOPA – Méthodes in silico : relations quantitatives structure-activité QSARs – Références croisées (read-across) et catégories de substances homologues
Académie des Technologies, 11 juin 2014, J.-C. Boutonnet
Points à souligner sur les données (éco)toxicologiques Les vraies substances sont … … peu solubles, volatiles, adsorbables, instables, … impures, multi-constituants, UVCB (substances of Unknown or Variable composition, Complex reaction products or Biological materials)
Toxicité des mélanges ● S’ils sont de composition connue, il y a des règles ● Pour les « cocktails » complexes (exemple : effluents) des méthodologies sont à développer
Substances très préoccupantes ● Les critères de sélection des substances PBT (Persistantes+Bioaccumulables+Toxiques) sont à approfondir ● Perturbateurs Endocriniens : encore très confus sur les critères, polémiques scientifiques sur la question de l’existence de seuils et dose/effets, stratégies de tests en cours (OCDE, US-EPA)
Nouvelles problématiques ● Les nanomatériaux : propriétés physiques, adaptation des méthodes d’essais (WPMN OCDE)
Efforts de l’industrie chimique européenne dans le domaine scientifique ● European Centre for Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals, ECETOC ● CEFIC Long-range Research Initiative
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