Chaque fois que des matières organiques sont brûlées, comme dans un feu de forêt, une centrale électrique, les gaz d'échappement d'une voiture ou dans la cuisine quotidienne, la combustion libère des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) - une classe de polluants connue pour causer le cancer du poumon.
Les chercheurs espèrent que les scientifiques et les régulateurs prendront en compte une classe plus large de composés pour évaluer le risque de cancer dû à l'exposition aux HAP.
Chaque fois que des matières organiques sont brûlées, comme dans un feu de forêt, une centrale électrique, les gaz d'échappement d'une voiture ou dans la cuisine quotidienne, la combustion libère des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) - une classe de polluants connue pour causer le cancer du poumon.
Il existe plus de 100 types connus de composés HAP émis quotidiennement dans l'atmosphère. Cependant, les régulateurs se sont historiquement appuyés sur les mesures d'un seul composé, le benzo(a)pyrène, pour évaluer le risque d'une communauté de développer un cancer à la suite d'une exposition aux HAP. À présent MIT les scientifiques ont découvert que le benzo(a)pyrène pourrait être un mauvais indicateur de ce type de risque de cancer.
Dans une étude de modélisation qui vient d'être publiée dans la revue GeoHealth, l'équipe rapporte que le benzo(a)pyrène joue un petit rôle - environ 11 % - dans le risque global de développer un cancer associé aux HAP. Au lieu de cela, 89% de ce risque de cancer provient d'autres composés HAP, dont beaucoup ne sont pas directement réglementés.
Fait intéressant, environ 17 % des risques de cancer associés aux HAP proviennent de « produits de dégradation », des produits chimiques qui se forment lorsque les HAP émis réagissent dans l'atmosphère. Beaucoup de ces produits de dégradation peuvent en fait être plus toxiques que les HAP émis à partir desquels ils se sont formés.
L'équipe espère que les résultats encourageront les scientifiques et les régulateurs à regarder au-delà du benzo(a)pyrène, à considérer une classe plus large de HAP lors de l'évaluation du risque de cancer d'une communauté.
« La plupart de la science réglementaire et des normes pour les HAP sont basées sur les niveaux de benzo(a)pyrène. Mais c'est un gros angle mort qui pourrait vous conduire sur une très mauvaise voie en termes d'évaluation si le risque de cancer s'améliore ou non, et s'il est relativement pire à un endroit qu'à un autre », explique l'auteur de l'étude Noelle Selin, professeur au MIT. Institut des données, des systèmes et de la société et le Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes.
Les co-auteurs de Selin au MIT incluent Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Forest White et Bevin Engelward, et Jamie Kelly (qui est maintenant à l'University College London). Peter Ivatt et Mathew Evans au Université de York sont également co-auteurs.
Pixels chimiques
Le benzo(a)pyrène a toujours été le produit chimique d'affiche pour l'exposition aux HAP. Le statut d'indicateur du composé est largement basé sur les premières études toxicologiques. Mais des recherches récentes suggèrent que le produit chimique n'est peut-être pas le représentant des HAP sur lequel les régulateurs se sont longtemps appuyés.
"Il y a eu quelques preuves suggérant que le benzo(a)pyrène n'est peut-être pas très important, mais cela ne provenait que de quelques études de terrain", explique Kelly, ancienne postdoctorante du groupe de Selin et auteur principal de l'étude.
Kelly et ses collègues ont plutôt adopté une approche systématique pour évaluer la pertinence du benzo(a)pyrène comme indicateur de HAP. L'équipe a commencé par utiliser GEOS-Chem, un modèle global de transport chimique en trois dimensions qui décompose le monde en boîtes de grille individuelles et simule dans chaque boîte les réactions et les concentrations de produits chimiques dans l'atmosphère.
Ils ont étendu ce modèle pour inclure des descriptions chimiques de la façon dont divers composés HAP, y compris le benzo(a)pyrène, réagiraient dans l'atmosphère. L'équipe a ensuite intégré des données récentes provenant d'inventaires d'émissions et d'observations météorologiques, et a exécuté le modèle pour simuler les concentrations de divers produits chimiques HAP dans le monde au fil du temps.
Réactions à risque
Dans leurs simulations, les chercheurs ont commencé avec 16 produits chimiques HAP relativement bien étudiés, dont le benzo(a)pyrène, et ont tracé les concentrations de ces produits chimiques, ainsi que la concentration de leurs produits de dégradation sur deux générations, ou transformations chimiques. Au total, l'équipe a évalué 48 espèces de HAP.
Ils ont ensuite comparé ces concentrations aux concentrations réelles des mêmes produits chimiques, enregistrées par les stations de surveillance du monde entier. Cette comparaison était suffisamment proche pour montrer que les prévisions de concentration du modèle étaient réalistes.
Ensuite, dans la case de la grille de chaque modèle, les chercheurs ont lié la concentration de chaque produit chimique HAP à son risque de cancer associé ; pour ce faire, ils ont dû développer une nouvelle méthode basée sur des études antérieures dans la littérature pour éviter le risque de double comptage des différents produits chimiques. Enfin, ils ont superposé des cartes de densité de population pour prédire le nombre de cas de cancer dans le monde, en fonction de la concentration et de la toxicité d'un produit chimique HAP spécifique à chaque emplacement.
En divisant les cas de cancer par population, on obtient le risque de cancer associé à ce produit chimique. De cette façon, l'équipe a calculé le risque de cancer pour chacun des 48 composés, puis a déterminé la contribution individuelle de chaque produit chimique au risque total.
Cette analyse a révélé que le benzo(a)pyrène avait une contribution étonnamment faible, d'environ 11 %, au risque global de développer un cancer suite à une exposition aux HAP dans le monde. Quatre-vingt-neuf pour cent des risques de cancer provenaient d'autres produits chimiques. Et 17 % de ce risque provenait des produits de dégradation.
"Nous voyons des endroits où vous pouvez trouver des concentrations de benzo (a) pyrène sont plus faibles, mais le risque est plus élevé en raison de ces produits de dégradation", explique Selin. "Ces produits peuvent être des ordres de grandeur plus toxiques, donc le fait qu'ils soient à des concentrations infimes ne signifie pas que vous pouvez les radier."
Lorsque les chercheurs ont comparé les risques de cancer associés aux HAP calculés dans le monde, ils ont constaté des différences significatives selon que ce calcul de risque était basé uniquement sur les concentrations de benzo(a)pyrène ou sur le mélange plus large de composés HAP d'une région.
"Si vous utilisiez l'ancienne méthode, vous constateriez que le risque de cancer à vie est 3.5 fois plus élevé à Hong Kong par rapport au sud de l'Inde, mais en tenant compte des différences dans les mélanges de HAP, vous obtenez une différence de 12 fois", explique Kelly. « Donc, il y a une grande différence dans le risque relatif de cancer entre les deux endroits. Et nous pensons qu'il est important d'élargir le groupe de composés auxquels les régulateurs pensent, au-delà d'un seul produit chimique.
L'étude de l'équipe « apporte une excellente contribution à une meilleure compréhension de ces polluants omniprésents », déclare Elisabeth Galarneau, spécialiste de la qualité de l'air et chercheuse doctorante au ministère de l'Environnement du Canada. "Il sera intéressant de voir comment ces résultats se comparent aux travaux effectués ailleurs… pour déterminer quels (composés) doivent être suivis et pris en compte pour la protection de la santé humaine et environnementale."
Référence : « Global Cancer Risk from Unregulated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons » par Jamie M. Kelly, Peter D. Ivatt, Mathew J. Evans, Jesse H. Kroll, Amy IH Hrdina, Ishwar N. Kohale, Forest M. White, Bevin P. Engelward et Noelle E. Selin, 6 septembre 2021, GeoHealth.
DOI : 10.1029/2021GH000401
Cette recherche a été menée au centre de recherche Superfund du MIT et est soutenue en partie par le programme de recherche fondamentale Superfund de l'Institut national des sciences de la santé environnementale et les National Institutes of Health.
