Cadmium : propriétés, utilisations et sources d'exposition

Cadmium (Cd) : Propriétés Physicochimiques

• Métal blanc argenté, ductile et malléable, résistant à la corrosion atmosphérique.
• Point de fusion : 320,9 °C.
• Point d'ébullition : 767 °C.
• Densité : 8,650 kg/m³.
• S'oxyde très peu à température ambiante, mais brûle dans l'air en donnant du CdO.
• Réagit avec les acides et les bases.
• Soluble dans l'HNO3 dilué et dans l'HCl et l'H2SO4 concentrés et à chauds.

Utilisations du Cadmium

• Revêtement pour améliorer l'apparence et protéger d'autres métaux contre la corrosion.
• Chlorure de cadmium : Production de stabilisants pour matières plastiques, pigments, photographie, impression des textiles.
• Oxyde de cadmium : Fabrication de batteries nickel-cadmium et d'émaux résistants.
• Sulfate de cadmium : Électrométallisation.
• Sulfure de cadmium : Pigments fluorescents et colorant pour les textiles.

Sources d'Exposition au Cadmium

Professionnelles

• Raffinage des métaux non ferreux, combustion du charbon et des produits pétroliers.
• Incinérateurs d'ordures ménagères et métallurgie de l'acier.
• Utilisation de fongicides à base de cadmium.

Non professionnelles

• Fumée de cigarette (1-2 µg de Cd par cigarette).
• Engrais phosphorés de synthèse qui polluent le sol et les nappes.
• Aliments tels que les champignons, les fruits de mer (coquilles Saint-Jacques, huîtres, moules...), les légumes, le riz et les céréales.
• Canalisations d'eau contenant du fer galvanisé avec du zinc contenant du cadmium.

Toxicocinétique du Cadmium

Absorption

• Voie pulmonaire : Principale voie d'absorption en milieu professionnel (15-30% de la dose inhalée).
• Voie digestive : 4-7%, plus importante chez les enfants, influencée par le sexe, et affectée par les déficits alimentaires et excès de zinc.
• Voie cutanée : Très rare.

Distribution

• Dans le sang : 90-95% lié à l'hémoglobine et le reste à l'albumine et aux métallothionéines (MTs).
• Les MTs, synthétisées par le foie et les reins, fixent certains métaux (Hg, Cd, Zn, Cu) pour la détoxification.
• Transport tissulaire via les MTs, induisant leur synthèse.
• Concentration élevée dans le foie et les reins (50-70% de la charge totale).
• Traverse difficilement la barrière placentaire, peut traverser la BHE.
• Faible passage dans le lait.

Elimination

• Toxique cumulatif avec une demi-vie biologique de 20-30 ans.
• Voie urinaire : Principale, mais faible et lente.
• Voie fécale : 90% du cadmium ingéré.
• Voie biliaire : Faible.
• Autres voies : Sueur, salive et phanères.

Mécanismes d'Action Toxique du Cadmium

Action sur les enzymes à groupements thiols

• Fixation sur protéines, enzymes, acides aminés soufrés.
• Inhibition de la protéine kinase C (CPK).
• Déplétion intracellulaire en glutathion GSH, inhibant la détoxification cellulaire.

Interférence avec le métabolisme du calcium

• Freine l'absorption intestinale du calcium.
• Stimule la mobilisation du calcium osseux, causant l'ostéoporose.
• Compétition avec le calcium au niveau des enzymes et hormones calcium-dépendantes.
• Inhibition de la Ca ATPase dépendante de la calmoduline, affectant la transmission de l'influx nerveux.
• Inhibition de l'activation de la vitamine D en inhibant 1a hydroxylase.

Interférence avec le métabolisme des métaux

• Compétition avec le zinc, interférant avec le métabolisme du zinc dans la MT III (cérébrale), exerçant une action cérébrale.
• Compétition avec le fer et le cuivre, diminuant l'activité enzymatique des MAO.

Interférence avec le métabolisme des protéines

• Perturbation du métabolisme des amines via l'inhibition de la MAO et l'activation de la tryptophan et tyrosine hydroxylase.

Interférence avec le métabolisme lipidique et des acides nucléiques

• Inhibe la β-oxydation des acides gras.
• Inhibition de la thymidine kinase in vitro.

Action sur le métabolisme énergétique

• Découplage de la phosphorylation oxydative

Action sur les oxydations cellulaires

• Déplétion du glutathion et diminution de l'activité de la catalase.
• Diminution de l'activité du Cu/Zn SOD, causant la néphrotoxicité.

Action sur le système immunitaire

• À faibles doses, stimulant immunitaire, à fortes doses, immunosuppresseur.

Action cancérigène

• Classé cancérogène, avec des mécanismes non totalement élucidés, incluant la modulation de l'expression génique, l'inhibition des systèmes antioxydants, et l'inhibition de la réparation de l'ADN.

Symptomatologie de la Toxicité du Cadmium

Toxicité aiguë

• Par ingestion : Troubles digestifs, effet émétique (favorable), atteinte des tubules rénaux et cytolyse hépatique à doses élevées.
• Par inhalation : Fièvre des fondeurs, irritations naso-pharyngées, pneumonie chimique, OAP lésionnel (15-20% de mortalité).
• Concentrations fatales : 40-50 mg/m³ pendant 1 heure ou 9 mg/m³ pendant 5 heures.

Toxicité chronique

• Exposition prolongée via aliments/boissons contaminés ou inhalation de vapeurs/poussières.
• Dent jaune cadmique : Signe initial possible, mais peu fréquent.
• Atteinte rénale : Tubulopathie proximale évoluant en insuffisance rénale chronique.
• Atteinte pulmonaire : Diminution de l'odorat, toux, dyspnée, bronchite, emphysème, fibrose interstitielle.
• Atteinte osseuse : Ostéomalacie (rachitisme adulte) et ostéoporose.
• Conséquences : Douleurs osseuses, fractures.
• Examen radiologique : Striations de Milkman-Looser.
• Autres : Cancers (poumons, prostate), anémie, amaigrissement, troubles neurologiques/cardiovasculaires, insuffisance thyroïdienne, phototoxicité, effets fœtotoxiques/tératogènes.

Traitement et Analyse Toxicologique du Cadmium

Traitement

• Symptomatique (oxygénothérapie, ATB, calcium + vitamine D en cas d'inhalation).
• Evacuateur (lavage gastrique si ingestion récente).
• Antidotal (EDTA calcique disodique lors d'intoxication aiguë, avec prudence en cas d'atteinte rénale).
• Autres chélateurs : BAL, DMSA.

Analyse Toxicologique

• Prélèvements : Eau, air, sol, milieux biologiques (sang, urine, cheveux).
• Extraction : Solvants après minéralisation pour les liquides biologiques.
• Détection et dosage : Méthodes chimiques (dithizone en milieu basique) et physiques (SAA, polarographie, fluorescence X, activation neutronique, ICP-MS).

Prévention contre le Cadmium

Industrielle

• Collective : Aspiration des poussières et fumées, information des travailleurs, surveillance atmosphérique.
• Recyclage des batteries Cd-Ni et autres piles.
• Elimination appropriée des déchets dangereux (peintures, huiles...).
• Individuelle : Interdiction de manger, boire ou fumer sur le lieu de travail, utilisation de masques et gants, hygiène alimentaire.
• Limites d'exposition professionnelles définies par l'ACGIH.

Environnementale

• Recommandations de l'OMS sur les doses orales hebdomadaires tolérables et les limites dans l'eau potable.

Médicale

• Visites d'embauche et périodiques pour détecter les atteintes osseuses, sanguines, pulmonaires, rénales ou cardiovasculaires.
• Tests biologiques d'exposition : Cadmium sanguin et urinaire, protéinurie, bilans rénal et hématologique.