Cadmium

Métal le plus dangereux que nous pouvons cotoyer au quotidien, le Cadmium a cette faculté de prendre la place du calcium une fois dans l’organisme et causer d’importants dégâts. Quels sont les différents effets de cet élément sur notre santé ? De quelle manière pouvons-nous en être intoxiqués ? Comment se manifestent les intoxications ? Qui sont les sujets à risque ?

Cadmium

Le cadmium fait partie des éléments les plus toxiques que la nature puisse contenir, aussi puissant et dangeureux que le plomb et le mercure. Or, ce métal est fortement répandu, notamment dans certaines régions du globe où le sol est sédimentaire marin. Tel est le cas en France. Les analyses géostatistiques ont fourni des chiffres alarmants concernant son taux, avec un risque accru de contaminer un nombre non négligeable d’êtres vivants, que ce soit ceux de la règne animale ou végétale (1). Une simple inhalation à faible quantité peut pourtant occasionner une forte fièvre dite la « fièvre des fonderies ». À forte dose, c’est la mort assurée, ou au moins un œdème du poumon.

Présentation du cadmium

Recherches et découvertes

C’est grâce aux premières études d’électrochimie entreprises par le chimiste suédois Magnus Martin Pontin que l’élément chimique cadmium fut découvert au début des années 1800. Peu d’années plus tard, vers 1817 pour être plus précis, ce métal fut redécouvert par le professeur de chimie allemand Friedrich Stromeyer au cours de ses recherches. Ce scientifique a pu obtenir un corps simple – un métal mou de couleur blanchâtre – à partir du carbonate de zinc (ZnCO3) et le baptisa de ce nom (2). Ces deux découvertes seront confirmées par d’autres scientifiques, seulement un an après.

Le terme « cadmium » est tiré du mot latin médévial « cadmia », un nom anciennement donné au carbonate de zinc, ou encore au mot gréco-latin « kadmeia » qui est une appellation désuète autrefois utilisée en Europe pour désigner les différents types de minerais de zinc oxydé, à la manière des calamines ou les smithsonites, et les cadmies ; des minéraux de néoformation des fourneaux.

Propriétés physiques et chimiques

Le cadmium natif est très rare
Le cadmium natif est très rare

Le cadmium est connu pour son symbole Cd et numéro atomique 48. Il possède 38 isotopes avec un nombre de masse allant de 95 à 132, dont 6 seulement sont stables. Les isotopes 106, 108 et 114 qui figurent parmi les plus abondants, sont réputés être radioactifs avec des demi-vies élevées, pouvant atteindre les 10 millions de fois l’âge de l’univers.

Le métal à l’état pur est très rare. Les quelques cadmiums natifs furent découverts en 1979 par des géologues russes dans les trapps de Sibérie orientale. Cet élément est présent dans les minerais, combiné à d’autres métaux comme le plomb, le cuivre et notamment le zinc. Il se présente sous une couleur blanche brillante, avec une légère touche bleutée. C’est un métal ductile et malléable, encore plus mou que l’étain.

Côté propriété chimique, cet élément est plus proche du zinc. Il réagit avec les acides forts concentrés, comme l’acide nitrique par exemple, et moins dans les acides sulfuriques et chlorhydriques, sauf sous l’effet de la chaleur. Ce métal semble également réagir avec des corps simples halogènes (c’est à dire capables de produire des sels), à l’instar du phosphore et du sélénium.

Propriétés biologiques

Ce métal ne joue aucun rôle physiologique dans l’oganisme, en raison de sa haute toxicité comme l’avait prédit le scientifique Friedrich Stromeyer. Même à très faible concentration, le cadmium et ses composés ont tendance à s’accumuler et provoquer des lésions graves. L’intoxication peut se faire par voie orale à partir des produits ou matières cadmiées solubilisées par l’organisme ou bien par simple inhalation, lors d’une exposition sur des lieux de traitement de ce métal. Les autorités ont fixé une teneur maximale à ne pas dépasser sur ces sites, de l’ordre de 0,05 mg CdO/m3.

Le cadmium prend la place du calcium dans les os et favorise la formation de pores
Le cadmium prend la place du calcium dans les os et favorise la formation de pores

Une fois dans l’organisme, cet élément chimique peut atteindre rapidement le sang et s’accumuler dans les organes – comme le foie et les reins – occasionnant de graves lésions tissulaires. En raison de la présence de cation bivalent (ion portant une charge électrique positive) de rayon ionique similaire à celui du calcium dans le cadmium, l’organisme tend à le stocker dans les os. En se substituant au calcium dans le cristal osseux et en intéragissant avec ce minéral, ce métal finit par causer des pores dans les os et déforment totalement ces derniers. De son côté, le calcium est éliminé vers le liquide extracellulaire, puis évacué par les selles. Ce n’est autre que l’origine de la maladie « itaï-itaï byo », découverte et décrite par le corps médical japonais en 1955, dont le nom est tiré du cri effectué par le malade souffrant de douleurs terribles aux os.

Études toxicologiques du cadmium

Détérioration des reins

Les premières découvertes de la toxicité du cadmium datent des années 50. Les scientifiques ont observé que ce métal, quelle que soit sa forme – vapeur, matière solide, sels, etc. – occasionne de graves lésions au niveau des tissus, une fois ingéré ou inhalé. Chez les mammifères, ce sont notamment les reins et le foie qui en sont les plus infectés. C’est la raison pour laquelle les autorités sanitaires proscritent la consommation d’abats d’animaux d’âges avancés, en particulier ceux des équidés (cheval, mulet, âne). Selon des études scientifiques, la consommation de ces abats est l’une des premières causes de l’intoxication au cadmium à partir des aliments. Notons que ces derniers renferment jusqu’à 10 μg/g de ce métal ; donc seulement 100 g de ces abats apportent en moyenne dans les 1 000 μg. Or la dose quotidienne tolérable par l’organisme humain est fixée à 1 μg/kg/j.

Le cadmium est cumulé dans les reins et entraine la détérioration des tissus
Le cadmium est cumulé dans les reins et entraine la détérioration des tissus

Les scientifiques ont noté que, ceux qui en sont exposés toute leur vie peuvent accumuler dans leur organisme dans les 40 mg de ce métal, voire plus en cas d’intoxication chronique. Les quantités éliminées par les voies naturelles sont pourtant très infimes. Les lésions des tissus sont irréversibles ; aucune régénération cellulaire ne peut plus être envisagée dans le cas d’une intoxication aiguë, avec une dose dépassant les 200 mg/kg de poids chez l’adulte. (3)

Cancérigène et mutagène

Une revue scientifique qui date de 2006 a aussi parlé de la capacité de cet élément chimique à modifier les chromosomes et accroitre les risques de contracter des cancers. Il a été remarqué que l’effectif des malades atteints du cancer du poumon est plus élevé dans les zones avoisinant les lieux d’exploitation de cadmium. Les premiers symptômes débutent par une perte progressive du fonctionnement pulmonaire et de l’emphysème. Le CIRC (Centre international de recherche sur le cancer) a confirmé ce fait. Les risques sont accrus dans les zones proches d’une industrie et des sites de déchets dangereux. (4)

Effets osseux

Comme il a été mentionné précédemment, non seulement ce métal interagit avec le calcium, mais en plus entre en concurrence avec ce minéral dans les os en l’éliminant et prenant sa place. La perte calcique conduit à des désordres osseux graves, selon une publication scientifique, dont l’ostéomalacie et l’ostéoporose (5). L’un des premiers cas a été remarqué chez une population japonaise longtemps exposée à ce métal en consommant au quotidien de la nourriture et de l’eau contaminées. Les scientifiques japonais ont remarqué que les femmes ménopausées ainsi que les personnes souffrant de carences nutritionnelles ont été plus sujettes à la maladie itaï-itaï byo. Les effets osseux ont été plus importants à cause du manque de calcium, dû au trouble hormonal. Lors d’une expérience menée sur des souris de laboratoires, l’ajout de cadmium a favorisé la perte osseuse induite par un déficit hormonal (6).

Facteurs de risque et symptômes de l’intoxication au cadmium

Les risques d’être intoxiqué au cadmium sont plus élevés chez les travailleurs spécialisés dans le traitement et l’exploitation de ce métal, les personnes qui côtoient les industries de métallurgie, et ceux souffrant de carence en calcium. L’intoxication par voie pulmonaire est plus importante par rapport à la voie orale, 30 % contre 10 %.

Les symptômes varient en fonction du type d’intoxication, aigu ou bien chronique, et de la voie d’absorption :

– Dans le cas d’une inhalation de fumées d’oxyde de cadmium à forte dose, on remarque chez l’individu intoxiqué des signes semblables à ceux de la grippe – dont frissons, mal de tête, toux, vomissements, diarrhées – irritations des voies respiratoires et des bronches pulmonaires, ou œdème du poumon. À une dose de plus de 50 mg/m3, ce métal peut causer la mort subite.
– L’ingestion de ce métal à une quantité élevée conduit à une détérioration des tissus au niveau du foie et des reins.
– L’exposition chronique à ce métal en dose plus réduite, que ce soit par voie orale ou pulmonaire, entraine une détérioration progressive des reins. Cette atteinte rénale semble poursuivre même après l’arrêt à l’exposition. L’inhalation fréquente peut conduire aussi à la perte de la fonction pulmonaire et ou de l’odorat, à l’ulcération du septum nasal, au jaunissement des dents, et à une anémie.

Références

(1) Baize, D and al. « Anomalies naturelles en cadmium dans les sols de France » Gestion des Sols, 1999, 2, 85-104.
(2) H. Biglow and al. « The American Monthly Magazine and Critical Review ». Volume 4, Numéro 1 , p.  69. Nov 1818.
(3) Dossier : Toxicité des métaux pour l’Homme. Biotechnologie.
(4) Nawrot T and al. « Environmental exposure to cadmium and risk of cancer: a prospective population-based study » Lancet Oncol, 2006;7:119-126.
(5) Kjellström T. « Mechanism and epidemiology of bone effects of Cadmium ». IARC Sci Publ. 1992;118:301–310.
(6) Bhattacharyya MH and al. « Cadmium accelerates bone loss in ovariectomized mice and fetal rat limb bones in culture » , USA. Proc Natl Acad Sci 1988;85(22):8761–8765.