Page 10 : Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique – l'ammoniac

Partie II. Science et considérations techniques - suite

9.0 Effets sur la santé

9.1 Effets chez les humains

L'information dont on dispose au sujet des effets de l'ammoniac sur la santé chez les humains provient principalement de rapports sur des cas de décès ou de maladies liés à l'ingestion de doses massives du produit par inhalation ou par voie cutanée lors d'explosions ou de fuites accidentelles. Les études en conditions contrôlées sur les effets de l'exposition par voie orale sont limitées. De manière générale, les données sont plus nombreuses sur l'exposition par inhalation que sur l'exposition par voie orale ou cutanée.

9.1.1 Toxicité aiguë

L'ingestion d'ammoniac concentré cause une irritation et des dommages à la bouche, à la gorge et au tube digestif. Cependant, ce scénario d'exposition est peu probable vu les concentrations d'ammoniac présentes dans l'environnement. Les quelques cas d'exposition aiguë à l'ammoniac par voie orale ayant été signalés ne sont pas concluants, et ne comportent pas d'information sur les doses en jeu. Des cas d'empoisonnement et de décès subséquent ont été signalés chez des humains après ingestion accidentelle ou intentionnelle de sels d'ammonium à usage domestique (Klendshoj et Rejent, 1966; Klein et coll., 1985), mais aucune donnée quantitative ne les accompagnait; cependant, les concentrations dans les sels d'ammonium à usage domestique sont selon toute probabilité largement supérieures à celles qu'on trouve dans l'eau potable. Les observations qualitatives indiquent des lésions et un œdème à l'œsophage, signalés chez cinq personnes ayant ingéré de l'ammoniac à usage domestique sous forme d'hydroxyde d'ammoniac, dont une a souffert d'une grave obstruction des voies respiratoires (Klein et coll., 1985; Christesen, 1995). Une femme de 69 ans ayant ingéré une quantité indéterminée d'ammoniaque citronnée (composée à 3 % d'ammonium) a été trouvée à demi consciente; sa respiration produisait des gargouillements (Klein et coll., 1985). Les radiographies indiquaient une pneumonie de déglutition. Les principales atteintes révélées par les examens endoscopiques se situaient au niveau de l'épiglotte et du larynx (œdème) ainsi que de l'œsophage (œsophage friable et érythémateux avec graves lésions causées par la corrosion). La femme est décédée plusieurs jours après, d'un syndrome de détresse respiratoire aiguë et d'une insuffisance rénale (Klein et coll., 1985). Klendshoj et Rejent (1966) ont également signalé une toxicité aiguë ayant causé la mort d'un homme de 57 ans ayant ingéré une quantité indéterminée d'hydroxyde d'ammonium; l'autopsie a révélé une hémorragie de l'œsophage, de l'estomac et du duodénum.

Plusieurs cas de troubles gastrointestinaux ont été décrits chez de jeunes enfants ( âgés de 2 à 3 ans) ayant mordu dans des pastilles ou des capsules d'ammoniac (Lopez et coll., 1988; Rosenbaum et coll., 1998). Tous les symptômes suivants ou certains d'entre eux ont été observés chez ces enfants : vomissements, production de bave, dysphagie, toux et brûlures au niveau des voies orales ou du pharynx. Parmi les cas signalés, aucun enfant n'avait souffert de brûlures à l'œsophage ou aux voies respiratoires, et tous se sont rétablis en quelques jours. Une autre étude indique des lésions à l'œsophage, une grave obstruction des voies respiratoires et de l'œdème après ingestion d'hydroxyde d'ammonium à usage domestique (Klein et coll., 1985; Christesen, 1995). Ces observations n'étaient pas quantitatives. Globalement, plusieurs cas d'exposition aiguë accidentelle à de l'ammoniac gazeux chez des humains se sont soldés par le décès des sujets concernés (Price et coll., 1983; Arwood et coll., 1985; Burns et coll., 1985) ou une irritation des voies respiratoires (de la Hoz et coll., 1996). Les concentrations d'ammoniac en jeu n'étaient pas clairement indiquées dans ces études, mais elles étaient supérieures aux concentrations d'ammoniac présentes dans l'eau ou aux concentrations d'exposition dans l'environnement.

9.1.2 Toxicité subchronique, toxicité chronique et cancérogénicité

On ne dispose d'aucune information sur les effets systémiques (y compris les effets sur les systèmes respiratoire, cardiovasculaire, sanguin, hépatique et endocrinien) des composés d'ammoniac et d'ammonium chez les humains exposés à ces substances de manière chronique par voie orale.

Les données existantes sur l'exposition chronique concernent principalement l'exposition par inhalation. Plusieurs études sur des agriculteurs travaillant dans des installations closes pour le bétail indiquent que l'ammoniac pourrait jouer un rôle dans le développement d'une détresse respiratoire temporaire (Vogelzang et coll., 1997, 2000; Cormier et coll., 2000; Donham et coll., 2000; Melbostad et Eduard, 2001). Cependant, ces études ne permettent pas de définir clairement la part de l'ammoniac dans ces troubles respiratoires; d'autres facteurs, comme l'exposition simultanée à des poussières, à du dioxyde de carbone, à des endotoxines, à des champignons, à des bactéries et/ou à des moisissures, complique l'interprétation des résultats.

On ne dispose d'aucune donnée validée sur les effets cancérogènes des composés d'ammoniac et d'ammonium chez les humains exposés par voie orale à ces substances. L'ammoniac n'a pas été classé par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) du point de vue de sa cancérogénicité.

9.1.3 Neurotoxicité

Les symptômes neurologiques de l'exposition aiguë à des aérosols concentrés d'ammoniac anhydre comprennent vision brouillée, encéphalopathie diffuse indéfinie, évanouissement, faiblesse musculaire et diminution des réflexes ostéotendineux (George et coll., 2000).

L'ammoniac peut avoir des effets néfastes sur le système nerveux central. Selon la gravité et la durée de l'exposition, ces effets peuvent aller jusqu'aux crises convulsives et à la paralysie cérébrale (Felipo et Butterworth, 2002).

On n'a pas trouvé de renseignements sur les effets neurologiques des composés d'ammoniac ou d'ammonium chez les humains exposés par voie orale à ces substances.

Un accroissement de la concentration d'ammoniac dans le sang et dans le cerveau peut se produire en cas d'encéphalopathie hépatique, qui perturbe le fonctionnement du foie et empêche l'organe de métaboliser l'ammoniac (Felipo et Butterworth, 2002).

9.1.4 Génotoxicité

Les données sur la génotoxicité de l'ammoniac chez les humains se limitent à une étude sur 22 travailleurs exposés à des concentrations inconnues d'ammoniac dans l'air d'une usine d'engrais, avec 42 travailleurs témoins (Yadav et Kaushik, 1997). Les résultats des analyses des échantillons de sang visant à déceler des effets génotoxiques ont montré une augmentation significative de la fréquence des aberrations chromosomiques, de l'échange de chromatides sœurs et de l'induction de micronoyaux chez les travailleurs exposés, par rapport aux témoins. Ces résultats révèlent le potentiel génotoxique de l'ammoniac. Les auteurs de l'étude ont clairement démontré l'existence de corrélations dose-réponse, même s'il ne faut pas négliger la possible présence de facteurs confusionnels dans ce genre d'étude.

9.2 Effets chez les animaux de laboratoire

9.2.1 Toxicité aiguë

Les études sur la toxicité aiguë chez les animaux corroborent le fait que les voies respiratoires constituent une cible sensible aux effets toxiques de l'ammoniac (Richard et coll., 1978; Kapeghian et coll., 1982; Schaerdel et coll., 1983). L'exposition aiguë (entre 1 heure et 1 semaine) à de faibles concentrations d'ammoniac dans l'air (≤ 1 000 ppm) irrite les voies respiratoires supérieures, tandis que l'exposition (entre 3 heures et 2 semaines) à de fortes concentrations (≥ 4 000 ppm) entraîne de graves dommages aux voies respiratoires supérieures et inférieures ainsi qu'aux capillaires alvéolaires (Coon et coll., 1970; Richard et coll., 1978; Kapeghian et coll., 1982; Schaerdel et coll., 1983). Les autres effets sur des organes distants de la source d'exposition (reins, système cardiovasculaire) observés après l'exposition par inhalation n'étaient pas constants et pourraient être des conséquences des dommages aux voies respiratoires.

Le syndrome d'intoxication à l'ammoniac chez les rats, les cobayes et les chats comprend principalement dyspnée, fasciculation musculaire et convulsions, et se solde par un œdème pulmonaire aigu précoce (Koenig et Koenig, 1949). Cependant, les résultats ne sont pas constants d'une étude à l'autre. Dans une étude sur l'exposition à une dose unique administrée par gavage (Koenig et Koenig, 1949), on a noté qu'une dose d'ammonium de 303 mg/kg p.c. sous forme de chlorure d'ammonium était létale pour les cobayes (30 sujets sur 40 sont morts), qui développaient un œdème pulmonaire à cette dose. Pour leur part, Boyd et Seymour (1946) ne signalent aucun décès parmi les chats, les lapins, les cobayes et les rats après administration d'une dose similaire d'ammonium (337 mg/kg p.c. sous forme de chlorure d'ammonium). On a utilisé d'autres études dose-réponse chez des rats exposés à de l'ammoniac pendant 15, 30 ou 60 minutes afin d'établir des concentrations létales médianes (CL50) respectivement de 112, 71,9 et 48,4 mg/L (ATSDR, 2004). Cependant, la cohérence de la base de données est limitée pour diverses raisons, notamment l'utilisation de données sur l'exposition à des doses uniques seulement (Koenig et Koenig, 1949) ou de doses trop fortes (Barzel, 1975). En outre, l'anion dans le sel d'ammonium administré joue un rôle important. En fait, le chlorure d'ammonium est couramment employé pour induire une acidose métabolique dans les études sur les animaux; on sait maintenant que l'acidose métabolique qui peut affecter les poumons, le foie, le système nerveux, le foie et les os est en réalité attribuable à la formation de chlorure d'hydrogène. Par exemple, De Sousa et coll. (1974) ont montré que la chute des concentrations plasmatiques de bicarbonate induite par l'administration d'acide chlorhydrique à des chiens était significativement plus importante que celle induite par l'administration de quantités équivalentes d'ions hydrogène sous forme d'acide nitrique ou d'acide sulfurique. Il n'est donc pas possible d'extrapoler des résultats obtenus avec du chlorure d'ammonium (ou n'importe quel sel d'ammonium) à des quantités équivalentes d'ammonium dérivé d'un autre sel. C'est pour cette raison qu'il faut faire preuve de prudence quand on tente d'établir une concentration d'ammoniac qui poserait un risque minime par voie orale.

9.2.2 Exposition à court terme

Comme dans le cas de l'exposition aiguë, les études portant sur les effets toxiques d'une exposition intermittente ou continue à court terme à l'ammoniac chez les animaux semblent indiquer que les voies respiratoires constituent la cible la plus sensible aux effets toxiques. On a enregistré des symptômes d'irritation, de lésions nasales, de dyspnée et d'inflammation pulmonaire chez plusieurs espèces animales (Coon et coll., 1970; Broderson et coll., 1976; Gaafar et coll., 1992).

L'administration d'ammoniac par l'eau potable à des rats, cela en dose d'approximativement 42 mg/kg p.c./jour pendant 8 semaines, a entraîné une accélération de la migration ayant causé une atrophie de la muqueuse de la cavité de l'estomac ainsi qu'une hypertrophie de la zone proliférative de la cavité (Tsujii et coll., 1993).

Par contre, après avoir fait subir à des groupes de rats une exposition continue par inhalation à des concentrations d'ammoniac de 40 à 470 mg/m3, on n'a relevé aucun signe de toxicité chez 15 rats exposés à raison de 40 mg/m3 pendant 114 jours ni chez 48 rats exposés à raison de 127 mg/m3 pendant 90 jours (Coon et coll., 1970). Dans la même étude, sur les 49 rats exposés en continu à une concentration d'ammoniac de 262 mg/m3 dans l'air pendant 90 jours, 25 % d'un léger écoulement nasal; 50 des 51 rats sont morts au jour 65 d'une exposition continue à une concentration d'ammoniac de 455 mg/m3, tandis que 13 des 15 rats exposés à une concentration d'ammoniac de 470 mg/m3 sont morts avant la fin de l'étude. On n'a noté aucune différence hématologique significative entre les rats exposés et les rats témoins examinés après une exposition en continu à une concentration d'ammoniac de 127 mg/m3 pendant 90 jours.

Malgré l'absence d'études sur l'exposition à court terme par voie cutanée, il est raisonnable de supposer, vu le caractère irritant de l'ammoniac, que le contact direct entre la peau et l'ammoniac pendant une longue durée entraînera une irritation.

9.2.3 Exposition à long terme et cancérogénicité

Les données dont on dispose ne donnent pas à penser que l'ammoniac serait cancérogène. Cependant, aucune étude chez les animaux faisant appel à un protocole bien conçu n'a été réalisée, et la pertinence des données existantes pour évaluer le risque de cancer associé à l'exposition par voie orale à l'ammoniac n'est pas certaine (ATSDR, 2004).

Chez 50 souris Swiss C3H de 5 semaines à reproduction aléatoire exposées à une dose d'ammonium de 193 mg/kg p.c./jour sous forme d'hydroxyde d'ammonium dans l'eau potable pendant 2 ans, on n'a observé aucun effet cancérogène ou effet sur le développement spontané d'adénocarcinomes au niveau des glandes mammaires, qui sont caractéristiques chez ces animaux (Toth, 1972). Dans une autre étude, des souris ayant reçu par gavage une dose de 42 mg/kg p.c./jour d'ammonium sous forme d'ammoniac en solution dans l'eau pendant 4 semaines n'ont montré aucun signe d'effet cancérogène (Uzvölgyi et Bojan, 1980). Cependant, les auteurs ont montré que, en présence d'ammoniac, un précurseur non cancérogène peut induire le développement de tumeurs aux poumons. Par exemple, dans l'étude mentionnée précédemment, lorsque les souris ont été traitées avec du pyrocarbonate de diéthyle (un agent antimicrobien couramment utilisé pour la conservation des boissons et des aliments) avant de recevoir les doses d'ammoniac, on a observé des tumeurs aux poumons chez 9 des 16 souris; la réaction du pyrocarbonate de diéthyle ou de ses sous-produits avec l'ammoniac pourrait avoir formé de l'uréthane, un cancérogène connu. En outre, Tsujii et coll. (1995) ont montré que les métastases associées au cancer de l'estomac se multipliaient de manière significative chez les rats traités préalablement avec l'initiateur N-méthyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine dans l'eau potable pendant 24 semaines avant de recevoir une solution d'ammoniac (dose estimée à 200 mg/jour), par rapport à ce qu'on observait chez les rats témoins traités à l'ammoniac seulement.

9.2.4 Génotoxicité

On dispose d'études in vivo et in vitro très limitées sur la génotoxicité de l'ammoniac.

9.2.4.1 Résultats in vitro

Les premières études indiquant que l'ammoniac pourrait être mutagène ont été revues dans d'autres travaux (U.S. EPA, 1989). Les études in vitro ont montré que l'ammoniac était capable d'induire des mutations inverses relatives à la dépendance à la streptomycine chez E. coli (Demerec et coll., 1951). Les auteurs semblaient indiquer que l'effet mutagène observé pourrait ne pas être spécifique, mais que le traitement à l'ammoniac pourrait accroître le taux de mutation du génome entier. L'application d'une solution d'ammoniac sur des cellules de souris 3T3 a entraîné une chute marquée de la multiplication cellulaire (p < 0,001) et des changements morphologiques (Visek et coll., 1972).

9.2.4.2 Résultats in vivo

Lobashev et Smirnov (1934) ont étudié l'effet de l'exposition à l'ammoniac chez des larves de Drosophilia melanogaster. Un taux de mortalité de 95 % a été enregistré lorsque les mouches étaient exposées aux vapeurs d'une solution d'hydroxyde d'ammonium à 10 000 ppm. Chez les descendants des survivants, le taux de mutation était de 0,54 %, valeur statistiquement significative si on la compare à celle enregistrée chez les témoins, soit 0,05 %.

Plusieurs études in vivo sur le D. melanogaster ont révélé une réponse positive quand à la létalité d'origine mutagène, mais des réponses négatives quant aux mutations létales récessives liées au sexe et à la létalité dominante (Auerbach et Robson, 1947).

9.2.5 Toxicité pour la reproduction et le développement

On ne dispose pas d'études adéquates pour évaluer la possible toxicité de l'ammoniac sur le plan de la reproduction. On a recensé des données très limitées au sujet des effets de l'ammoniac sur le développement chez les animaux. L'étude la plus pertinente dont on dispose portait sur des rats Wistar femelles (Miñana et coll., 1995). Les rats exposés à l'ion ammonium présent dans les aliments consommés par leur mère (dose estimée à 4 293 mg/kg p.c./jour pour les mères) in utero du jour 1 de la gestion jusqu'à la fin de la période d'allaitement, laquelle était suivie d'une alimentation normale, ont eu une descendance dont le taux de croissance était réduit de façon marquée. Les auteurs ont supposé que la croissance réduite chez les rats exposés à l'ammoniac pouvait être une conséquence de la perturbation du fonctionnement des récepteurs N-méthyl-D-aspartate.

9.2.6 Neurotoxicité

Les effets neurologiques de l'exposition aiguë à de faibles concentrations d'ammoniac (100 ppm) par inhalation comprennent la baisse de la fréquence du comportement de course dans une roue librement accessible chez les rongeurs (Tepper et coll., 1985). On n'a pas trouvé de données sur l'exposition par voie orale.

9.3 Mode d'action

Le mode d'action de l'ammoniac varie en fonction de la voie d'exposition. Nombre des effets associés à l'ammoniac sont attribuables à son alcalinité, laquelle cause des dommages aux tissus (ATSDR, 2004). Les données toxicologiques considérées comme pertinentes pour l'exposition par inhalation semblent différer de celles se rapportant à l'exposition par voie orale; cependant, on dispose de peu d'information sur l'exposition par voie orale. Il n'existe pas de données patentes sur la pharmacocinétique de l'ammoniac dans la littérature, et on n'a relevé aucun paramètre lié à la santé concernant l'ingestion d'ammoniac aux actuelles concentrations d'exposition.

De manière générale, on pense que l'ammoniac modifie l'équilibre acido-basique dans le corps, ce qui peut entraîner des effets physiologiques comme une perturbation de la tolérance au glucose et une diminution de la sensibilité à l'insuline (U.S. EPA, 1989; OMS, 2003).

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