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Med Sci (Paris). 2006 June; 22(6-7): 589–594.
Published online 2006 June 15. doi: 10.1051/medsci/20062267589.

Pollution atmosphérique et poumon : approche épidémiologique

Isabella Annesi-Maesano1 and William Dab2

1EPAR, UMRS-S 707, Inserm Université Pierre-et-Marie-Curie, Faculté de médecine Saint-Antoine, 27 rue Chaligny, 75571 Paris Cedex 12, France
2Chaire Hygiène et sécurité du Conservatoire national des arts et métiers, 2, rue Conté, 75003 Paris, France
 

Depuis les épisodes de surmortalité des années 50 [ 1], la pollution atmosphérique a été reconnue comme un facteur de risque pour la santé respiratoire. Mais à la fin des années 70, ce thème n’était plus guère d’actualité. De nouvelles méthodes ont relancé l’intérêt de ce thème et, avec lui, l’épidémiologie environnementale. Les études récentes observent des excès de risque faibles au niveau individuel, mais non négligeables au niveau de la population, pour des indicateurs de santé respiratoire comme la mortalité, les hospitalisations, la maladie asthmatique ou la fonction respiratoire. Ces relations ont été observées alors que les normes en vigueur étaient respectées. Dans cet article, nous décrivons brièvement les méthodes épidémiologiques, puis présentons la synthèse de leurs résultats pour l’exposition à la pollution ambiante à l’extérieur des locaux et à la pollution intérieure aux locaux.

Étude épidémiologique de la pollution atmosphérique

L’appareil respiratoire constitue une voie d’exposition privilégiée pour les aérocontaminants, qu’il s’agisse de gaz ou de particules, qui peuvent avoir des effets nocifs à court ou long terme. En moyenne, l’homme respire 15 m3 d’air par jour et, en milieu urbain, plus de 80 % du temps est passé à l’intérieur des locaux. Les pathologies pulmonaires sont très communes (la prévalence de l’asthme est estimée à 5,8 %, celle de bronchopneumopathies chroniques obstructives entre 6 % et 8 %, le cancer du poumon est le plus fréquent chez l’homme) et représentent la quatrième cause de mortalité en France (7 % des causes). Le facteur de risque dominant est le tabagisme, mais la pollution atmosphérique est également mise en cause.

L’étude de la relation entre la qualité de l’air et la santé respiratoire se heurte à de nombreux problèmes méthodiques. Certains, généraux, concernent tous les risques sanitaires liés à l’environnement, mais d’autres sont spécifiques du milieu atmosphérique. Ainsi, en milieu urbain, tout le monde est exposé à la pollution de l’air : on ne peut donc pas mettre en œuvre les approches épidémiologiques classiques comparant la fréquence des maladies ou des décès chez des groupes exposés et non exposés, ou la fréquence de l’exposition chez des malades et des témoins. Il est nécessaire de quantifier l’exposition aux polluants, ce qui est compliqué en raison de leur grande variabilité spatiotemporelle. Avec la diminution des teneurs des principaux polluants, le niveau des risques est désormais faible. Dans ce contexte, la maîtrise des biais devient cruciale et la discussion de la causalité doit être soigneuse.

Récemment, ce sont les études épidémiologiques de types écologique et temporel qui ont fourni l’essentiel des estimations des risques [ 2]. La mesure de l’exposition est dite écologique lorsqu’elle concerne des groupes humains plutôt que des individus (Tableau I). L’approche temporelle repose sur l’analyse de séries chronologiques de données de pollution et de santé. L’unité d’observation est en général la journée. Ces études permettent l’analyse des impacts à court terme (quelques jours) de la variation des niveaux des polluants. Les études de panel, qui ont le même objectif, portent sur le suivi de personnes (de l’ordre de quelques dizaines) pendant quelques semaines. L’étude des effets des expositions prolongées, notamment sur le risque de cancer, n’a concerné jusqu’à présent que la pollution atmosphérique urbaine, exception faite pour le radon que l’on trouve à l’intérieur des habitations. Le principal protocole est l’étude de cohortes exposée/non exposée. Quant aux études de comparaison géographique, elles sont moins utilisées car leur interprétation est complexe.

Récemment, une approche originale, dite étude cas-témoins croisés (case crossover), a été proposée : il s’agit d’une méthode analogue aux études cas-témoins appariés, les mêmes sujets étant alternativement cas ou témoins [ 3].

Impact pulmonaire de la pollution atmosphérique ambiante à l’extérieur des locaux
Effets des expositions de courte durée
La plupart des études épidémiologiques publiées depuis une quinzaine d’années ont analysé la relation à court terme entre l’exposition à la pollution atmosphérique et différents indicateurs de santé respiratoire [ 4– 9].
Mortalité Grâce à leur grande puissance statistique, les études de séries chronologiques ont montré, en Europe comme en Amérique du Nord, que les variations quotidiennes des principaux polluants caractérisant la pollution urbaine étaient corrélées au risque de mortalité [4– 6]. Typiquement, on observe un excès de risque de mortalité quotidienne de 1 % à 2 % pour un accroissement de 10 µg/m3 de SO2 (dioxyde de soufre) ou des particules de diamètre inférieur à 10 µm (PM10), avec un décalage d’une journée. Ces travaux plaident en faveur d’une relation linéaire et sans seuil pour des faibles niveaux de concentrations des polluants acidoparticulaires : dioxyde de soufre (SO2), particules en suspension et aérosols acides (sulfates).
Morbidité Des résultats analogues sont disponibles pour la morbidité hospitalière [ 7], avec des excès de risque plus importants que ceux concernant la mortalité. Les risques d’admission à l’hôpital pour des motifs respiratoires augmentent de 8 % à 30 % lorsque la concentration en polluants acidoparticulaires augmente de 10 µg/m3.

Les connaissances disponibles portent plutôt sur l’aggravation des maladies préexistantes, l’asthme notamment. Il n’y a pas de relation entre l’évolution de la fréquence de l’asthme dans la population au cours des vingt dernières années (doublement de la prévalence dans certains pays industrialisés) et l’évolution des teneurs des polluants dans l’air. Cependant, il existe une relation significative, bien mise en évidence par des études de panel d’asthmatiques, entre les variations quotidiennes des niveaux de pollution et la fréquence ou la gravité des symptômes ressentis, la qualité de la fonction respiratoire ou la consommation de médicaments anti-asthmatiques [ 8, 9]. Dans une analyse commune réalisée dans quatre villes européennes (Barcelone, Helsinki, Londres et Paris), les hospitalisations journalières pour asthme augmentaient significativement de 2,9 % chez les adultes quand la concentration de NO2 augmentait de 50 µg/m3 [7]. Au niveau de la population, les effets des variations quotidiennes de la pollution ont pu être confirmés sur le nombre des hospitalisations pour asthme et sur l’intensité de la prise de médicaments anti-asthmatiques. En revanche, il n’y a d’association significative ni avec les fumées noires, ni avec la concentration en SO2, tandis que les résultats avec O3 restent incohérents. Chez les enfants, les résultats sont analogues, mais plus nets avec la concentration de SO2 (excès de risque d’hospitalisation quotidienne de 7,5 %). Aux États-Unis, mais pas en Europe, les particules PM10 constituent l’indicateur de pollution le plus fréquemment associé à l’asthme.

Les résultats des tests fonctionnels concernent surtout la pollution photo-oxydante (ozone et oxydes d’azote), et de nombreuses études ont trouvé un impact négatif, notamment sur le débit de pointe. Cet impact est significatif au plan statistique, notamment chez l’enfant, mais sa signification clinique est moins évidente [9, 10].

Rôle des particules fines Ces particules font l’objet d’une attention particulière, car leurs teneurs atmosphériques n’évoluent plus favorablement en raison de la diésélisation du parc automobile français. D’après les données de la littérature, les PM10 forment le polluant le plus souvent associé à différents effets sanitaires. Cependant, cela pourrait s’expliquer par le fait que les particules sont aussi le polluant pour lequel il existe le plus de capteurs de mesure, notamment aux États-Unis. C’est donc le polluant le mieux mesuré et le plus étudié.

Pope [ 11] a pu réaliser une étude quasi expérimentale dans la vallée de l’Utah, où il a observé une diminution de 50 % des admissions pour affections respiratoires chez les enfants après l’arrêt, pour fait de grève, des émissions d’une usine sidérurgique polluante (51 µg/m3 de PM10 contre 90 µg/m3 les années précédentes). Les deux comtés voisins n’ont pas connu une telle diminution des hospitalisations à la même période.

L’ensemble des études épidémiologiques sur l’impact des particules fournit des résultats d’une grande cohérence. Une augmentation des teneurs en particules a été retrouvée associée, à court terme (quelques jours), à un excès de risque de mortalité, notamment cardiorespiratoire, d’hospitalisation pour maladie respiratoire, d’aggravation de l’asthme, de symptômes respiratoires durant plus longtemps, d’une altération de la fonction pulmonaire et d’incapacité. À l’inverse, une réduction des teneurs est associée à une amélioration des indicateurs [ 12, 13]. De plus, habiter dans des zones ayant des teneurs élevées en particules de diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2.5) est associé à un risque accru d’asthme à l’effort, d’asthme et de sensibilité allergique chez les enfants de 6 villes françaises [ 14]. Le rôle causal est considéré comme plausible [ 15]. La nécessité de réduire les concentrations annuelles admissibles de PM2.5 fait l’objet d’un vif débat [ 16].

Rôle de l’ozone O3 est l’autre polluant qui suscite actuellement beaucoup d’intérêt, en raison de la multiplication des épisodes d’été de pollution photo-oxydante. À court terme, chez l’homme sain, l’exposition à O3 durant quelques minutes à quelques heures, à partir de 100 µg/m3, provoque une diminution de la fonction pulmonaire, un accroissement de la résistance des bronches et une réaction inflammatoire. En raison de cette dernière, les asthmatiques forment un groupe particulièrement sensible aux effets de O3. Chez eux, on retrouve une augmentation de la fréquence et de la gravité des crises. Typiquement, un accroissement des teneurs quotidiennes d’O3 de 200 µg/m3 est associé à un risque de mortalité accru de 80 % [ 17].
Effets des expositions prolongées
Ces effets sont plus difficiles à étudier que les précédents. Le rôle du tabac est en effet si puissant qu’il induit un bruit de fond élevé, au sein duquel il est délicat d’identifier un signal clair lié à la pollution atmosphérique. Quelques études ont montré que l’exposition prolongée à la pollution urbaine pouvait diminuer de façon durable la fonction respiratoire [ 18]. Une étude récente le montre également pour l’exposition prolongée à O3 [ 19]. Mais l’enjeu principal est le rôle cancérigène possible de l’atmosphère urbaine.

Plusieurs études de cohortes américaines et européennes suggèrent une augmentation du risque de cancer du poumon avec la pollution, toutefois bien inférieure à celle causée par le tabac [ 20– 25]. Un accroissement de la pollution particulaire de 10 µg/m3 est associé à un risque relatif significatif de 1,1 à 1,5. Les effluents diesel sont particulièrement suspects et le Centre international de recherche sur le cancer les considère « probablement cancérigènes » (groupe 2A).

Une méta-analyse a quantifié les risques de cancer liés au diesel en milieu professionnel [25]. Chez les travailleurs exposés, le risque relatif à tabagisme contrôlé est de 1,3, et ce risque s’accroît avec la durée d’exposition.

En conclusion, la diversité des méthodes utilisées par plusieurs équipes dans des lieux différents et la cohérence générale de ces observations montrent que les effets à court et long terme de l’exposition aux polluants de l’atmosphère urbaine restent décelables, bien qu’ils soient faibles au niveau individuel.

Impact pulmonaire de la pollution atmosphérique à l’intérieur des locaux
Estimation de l’exposition
La pollution à l’intérieur des locaux n’a fait l’objet de recherches poussées que depuis la deuxième moitié des années 80, lorsqu’il est apparu évident que l’essentiel de l’exposition y intervenait. Cela concerne les habitations, les lieux de travail, les écoles, les crèches, les bars, les discothèques et les véhicules. À l’intérieur des locaux, les sources de pollution de l’air sont multiples (Tableau II). Elles sont liées aux occupants eux-mêmes, à leurs activités (consommation de tabac, bricolage, ménage…), aux matériaux de construction (revêtements de sols et de murs, peintures, matériaux d’isolation), ainsi qu’aux équipements du bâtiment (système de production d’eau chaude, de chauffage ou d’air conditionné). Certains polluants de l’air intérieur proviennent par ailleurs de la pollution atmosphérique extérieure. Les polluants d’intérieur habituels sont la fumée de tabac environnementale, les particules, le dioxyde d’azote, le monoxyde de carbone, les composés organiques volatils (COV) et les allergènes biologiques. Dans les pays en développement, la biomasse et la combustion du charbon pour la cuisine et le chauffage représentent des sources importantes. Les concentrations intérieures de certains polluants peuvent excéder plusieurs fois celles de l’extérieur.

La majorité des études épidémiologiques a porté sur les effets chroniques à des doses courantes de polluant, les effets aigus dus à des expositions élevées ayant été examinées lors d’études toxicologiques. L’approche épidémiologique de l’association entre les polluants atmosphériques et la santé respiratoire a été réalisée à l’aide d’études transversales, d’études de type cas-témoins et, plus rarement, d’études de cohorte. Dans ces études épidémiologiques, l’exposition à la pollution atmosphérique à l’intérieur des locaux a été mesurée de façon directe ou indirecte. Les méthodes indirectes utilisent des inventaires des sources des polluants ainsi que des questionnaires sur le temps que les individus passent à la maison, afin de quantifier l’exposition comme le produit de la durée et de l’intensité de celle-ci. Les méthodes directes comportent des mesures en continu ou en passif des polluants à l’intérieur des locaux. Ces mesures sont peu caractéristiques de l’exposition réelle des individus à l’intérieur des locaux, car elles sont limitées dans le temps. Pour améliorer la validité, des mesures individuelles par capteur ont été associées. Il faut aussi considérer que les individus peuvent être exposés aux mêmes polluants à l’extérieur des locaux.

Estimation des effets
La pollution de l’air à l’intérieur des locaux peut accroître le risque de phénomènes d’irritation, de sensibilisation allergique, de symptômes et maladies respiratoires chroniques ou aigus et d’atteinte fonctionnelle pulmonaire [ 26]. Des estimations conservatrices minimales récentes ont montré que, dans le monde, 1,5 à 2 millions de décès peuvent être attribués chaque année à la pollution de l’air à l’intérieur. Environ 1 million de ces décès surviennent chez les enfants âgés de moins de 5 ans, par suite d’infections respiratoires aiguës ; des proportions significatives de ces décès surviennent comme conséquence de la bronchopneumopathie chronique obstructive (COPD) et du cancer pulmonaire chez les femmes. Actuellement, la pollution de l’air intérieur est classée comme le dixième facteur de risque évitable contribuant au fardeau mondial de la morbidité.

Parmi les polluants biologiques, les allergènes ont été mis en relation avec la sensibilisation allergénique, un facteur de risque d’hyperréactivité bronchique et d’asthme. Parmi les allergènes émergents, la blatte a été liée à l’asthme grave [ 27]. Des mesures directes et indirectes des moisissures, dont le développement est favorisé par l’humidité, ont été associées avec les symptômes respiratoires, l’asthme et l’obstruction bronchique. Dans la European community respiratory health survey, la présence de moisissures à l’intérieur du domicile dans l’année précédant l’enquête augmentait le risque d’asthme et d’hyperréactivité bronchique (odds ratio (OR) compris entre 1,14 et 1,44) [ 28]. L’effet était homogène parmi les 36 centres ayant participé à l’enquête, et plus fort parmi les sujets sensibilisés au Cladosporium. Les moisissures libèrent dans l’air des spores ainsi que des substances chimiques toxiques (COV et mycotoxines) ; la part de chaque composant n’a pas encore été établie au niveau de la population générale.

Parmi les polluants chimiques de l’intérieur des locaux, le dioxyde d’azote a été mis en relation avec les infections respiratoires aiguës (OR : 1,7 [1,1-2,6] pour une exposition supérieure à la valeur médiane de la distribution), les symptômes respiratoires (OR : 1,7 [1,3-2,2] pour une augmentation de 28 µg/m3), les symptômes évocateurs d’asthme (OR : 1,9 [1,3-2,4] pour une augmentation de 18 µg/m3) et l’asthme (OR : 1,6 [1,1-2,5] pour une augmentation de 18 µg/m3) [26]. D’autres études ont mis en relation la présence de cuisinières et chauffages à gaz, source de NO2, avec un excès de symptômes respiratoires, dont la dyspnée chez l’adulte [26]. Les concentrations en particules respirables (PM10 et PM2.5) ont été reliées à plusieurs symptômes et maladies respiratoires [26], mais peu sont les études les ayant mesurées directement. Les PM2.5 mesurées directement par pompe ont été associées aux infections respiratoires (OR : 1,4 [1,-1,7] pour une exposition supérieure à la valeur médiane de la distribution) et aux symptômes respiratoires (OR : 1,1 [1,0-1,3] pour une augmentation de 30 µg/m3 de la concentration en PM2.5). Par ailleurs, l’utilisation domestique de bois et de charbon, sources connues de particules respirables, a été impliquée dans les sifflements de la poitrine accompagnés d’une gêne respiratoire (OR : 2,9 [1,4-5,9]), la toux (OR : 1,8 [1,0-3,3]), le crachat (OR : 2,0 [1,2-3,4]) et la bronchite (OR : 2,2 [1,8-2,7]) [ 29, 30].

Il ne subsiste à ce jour plus aucun doute sur la nocivité du tabagisme passif et environnemental, qui constitue une autre source de particules respirables [30]. Les enfants de mères fumeuses ont un risque accru d’asthme, de symptômes respiratoires, de baisse de la fonction respiratoire, d’otites et de mort subite du nourrisson. Parmi les pathologies pour lesquelles un lien avec le tabagisme environnemental a été prouvé chez l’adulte, on peut citer les cancers du poumon et de la sphère ORL, les pathologies coronariennes et les accidents vasculaires cérébraux. Les femmes non fumeuses dont les époux fument ont un risque 20 % à 30 % plus élevé de développer un cancer du poumon que les femmes non fumeuses dont les conjoints ne fument pas non plus.

En ce qui concerne la mortalité liée au tabagisme environnemental, des données récentes font état du risque de mortalité lui étant associé en Europe (www.ersnet.org) : pour l’année 2002, on estime à 72 170 le nombre de décès liés à l’exposition domestique au tabagisme environnemental, et à 7 280 le nombre de décès liés à cette exposition au travail. Parmi les non-fumeurs, ces chiffres sont de 2 800 et 16 600, respectivement. De plus, le tabagisme en milieu de travail conduirait en Europe à un décès par jour travaillé et à un décès tous les 3,5 jours parmi les personnels de santé non fumeurs. Au total, il y a eu en Europe en 2002 10 941 décès par cancer du poumon et 4 800 décès par maladie respiratoire non néoplasique dus au tabagisme environnemental à la maison, et 2 404 et 486 à la suite de l’exposition au tabagisme au travail. Chez les non-fumeurs, le tabagisme environnemental aurait été responsable en 2002 de 1 553 décès par cancer du poumon (1 032 dans le cas de l’exposition domiciliaire et 537 dans le cas de l’exposition au travail) et de 1 171 décès par bronchopneumopathie obstructive chronique (970 et 208 respectivement).

Dans le cas des composés organiques volatils, les risques associés vont de 1,4 (1,0-2,0) dans le cas de la sensibilisation allergénique spécifique à 2,3 (1,2-4,5) dans le cas de l’asthme. Plus récemment, les produits ménagers, qui représentent un mélange de COV, ont été mis en relation avec l’asthme chez des femmes au foyer [OR : 1,5 (1,1-1,9)], ainsi que chez des enfants dont les mères les avaient utilisés pendant la grossesse (OR = 2,3 [1,2-4,4]) [ 31].

Bien que le CO n’ait habituellement pas d’effets sur le système respiratoire, des observations récentes montrent un risque accru de crises de sifflements chez des asthmatiques coréens, ainsi qu’une diminution de la fonction respiratoire parmi des adultes chinois lorsque la concentration en CO augmentait dans leur maison [26].

Conclusions

Ainsi, l’impact pulmonaire des expositions extérieures et intérieures est désormais mieux cerné grâce aux progrès des méthodes épidémiologiques. Pour affiner ces estimations, définir des normes de protection, guider les programmes de prévention et prendre en compte les mélanges complexes de polluants à faible concentration, il faudra désormais développer des outils d’estimation de l’exposition intégrée à l’ensemble des polluants, qu’ils soient intérieurs ou extérieurs aux locaux. Enfin, il faudra tenir compte des variations dans la susceptibilité de l’hôte à l’agression des polluants atmosphériques, par l’étude des interactions de type gène/environnement.

 
Footnotes

Article reçu le 14 mars 2006, accepté le 19 avril 2006.

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