Dangers des microparticules sur la santé



Pemba BIZET, Franck COGNACQ, Morgane DJEBAR, Camille LAI, Camille LEJAMBRE, Léna LEVOY



Figure 1 : Dessin représentant une voiture qui émet des microparticules
Camille Lejambre Ó


Les nombreux pics de pollution nous invitent à nous interroger sur leurs effets vis-à-vis de notre santé. En effet, il n’est pas rare de se protéger le visage ou de tousser lorsqu’une voiture démarre et rejette de la fumée noire. Mais avant de commencer à se questionner sur ces effets, il est nécessaire de clarifier quelques termes. Les microparticules, contrairement aux nanoparticules, sont des particules fines et toxiques. On s’intéressera ici aux différentes Particules Totales en Suspension (TSP), à savoir les « Particulate Matter » PM10/2.5/1.0 dont le diamètre aérodynamique est respectivement inférieur à 10/2.5/1.0 micromètres, le carbone suie (BC), l’ozone, le monoxyde de carbone, l’oxyde de souffre, l’azote, ainsi que d’autres composés organiques volatils. [1]
Quels sont les dangers des microparticules sur la santé et comment y remédier ? C’est à cette question que nous tenterons de répondre tout au long de cet article.


Le taux de microparticules augmenté par les activités humaines

Aujourd’hui, on estime que le taux moyen annuel de microparticules est de 80 à 100 µg/m3. Or le seuil d’alerte que l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) recommande pour les  PM10 est un taux de 20 µg/m3. Cet objectif de qualité est donc loin d’être atteint. De plus, les particules fines ont diverses origines, notamment naturelles, telles que les éruptions volcaniques et les incendies. Cependant, ces origines représentent une part moins importante que les activités humaines. En effet, ces dernières sont en nette augmentation depuis deux siècles.

Le diesel : une des principales sources d’émissions de microparticules
La première cause pointée du doigt semble être la voiture car le trafic routier émet de nombreuses particules polluantes notamment à cause du diesel, de l’usure des pneus ainsi que de l’abrasion des routes. Des chiffres l’attestent puisque les voitures fonctionnant au diesel rejettent 87% des particules issues du trafic routier contre à peine 10% pour les voitures fonctionnant avec des moteurs à essence non catalysés. La France a encouragé l’utilisation du diesel en le rendant moins cher que l’essence. Cependant, l’utilisation de ce carburant n’est pas sans conséquence car il est responsable de la mort de 40 000 français chaque année. En effet, le diesel est générateur de PM10. Cependant, un paradoxe s’installe car les progrès scientifiques ainsi que les réglementations européennes ont permis de réduire considérablement l’émission de ces polluants pour les véhicules utilisant ce type de carburant. Effectivement, grâce à la sortie des filtres à particules, les émissions des moteurs diesel sont maintenant comparables à celles des véhicules essence. Mais pour le moment, peu de véhicules disposent de ce filtre, et ce progrès technique est concurrencé par l’augmentation du parc automobile. [2]

Le chauffage plus polluant que le diesel
Les tenants de la voiture ne sont pas les seuls responsables. Ils n’en sont même pas, selon les chiffres d’Eurostat, la source principale : le chauffage par l’essence, la combustion du bois, et d’autres par l’industrie tels que l’agriculture peuvent être incriminés. En effet, le chauffage domestique est responsable de 26% de PM10 en Ile-de-France et 39% des PM2,5. Par ailleurs, la combustion du bois qui représente une pratique naturelle est en fait très dangereuse d’autant plus que l’appareil de chauffage au bois (chaudière, poêle) est ancien. Sa consommation en France est estimée à 51 millions de stères (unité de mesure pour les volumes de stockage de bois de chauffage) pour 6,750 millions d’appareils de chauffage et 1,4 million de cheminées ouvertes. On peut citer un autre exemple frappant avec l’utilisation des poêles à charbon en Cracovie en Pologne. Environ 30 000 chaudières utilisent ce combustible, ce qui libère une grande quantité de fumée chargée de substances cancérigènes. On peut y retrouver des dioxines et du benzopyrène ainsi que de fines particules de suie. En effet, les habitants utilisent le charbon, le bois mais également le plastique pour se chauffer. Dans cette ville, on estime que les quantités de benzopyrène sont parfois huit fois supérieures au seuil recommandé. Cela reviendrait à imaginer que chaque habitant fume 2 500 cigarettes par an. [3]

D’autres secteurs responsables d‘émissions de microparticules
En ce qui concerne l’origine mécanique de l’émission de microparticules, on peut distinguer plusieurs grands secteurs. Tout d’abord l’industrie, dont la responsabilité des émanations a augmenté de 24% à 31% entre 1990 et 2012. En effet, la transformation d’énergie ainsi que le traitement des déchets produisent des microparticules, qui se retrouvent alors dans l’air.
Ensuite, l’implication de l’agriculture dans ces émissions est passée de 11% à 20% pendant cette même période. En effet, l’utilisation des machines agricoles telles que les tracteurs et laboureuses rejoint les émissions de combustion de pétrole, ainsi que l’utilisation massive d’engrais pour favoriser les cultures. De plus, la combustion de la biomasse contribue également à l’émission de microparticules.
Un autre secteur est à inclure, il s’agit de l’activité économique. Ce dernier même s’il n’est pas le premier auquel on pense lorsque l‘on évoque les origines des microparticules, prend une part de 18% des émissions totales : lors des chantiers de construction des Bâtiments et Travaux Publiques (BTP), de nombreuses poussières nocives sont émises, notamment lors du perçage des murs en béton ou du démantèlement de certaines constructions. Mais il y a également des émissions lors de l’exploitation des carrières pour l’extraction de matières. [4]
Par exemple, à Dehli (en Inde) l’activité des briqueteries et les déchets des chantiers du bâtiment s’ajoutent aux poussières des routes. Celles-ci sont d’ailleurs un important facteur dans le cancer du poumon.
A Pékin (en Chine), 31,1% des particules seraient dues aux gaz d’échappement automobiles, 22,4% à la combustion de charbon, 18,1% aux rejets industriels et 14,3% aux émissions de poussières. Ces dernières proviennent notamment des travaux  (canalisations, démolitions de bâtiments, transports, stockage de matériaux) mais également des constructions dues à l’expansion de l’immobilier. En effet, 200 millions de mètres carrés (m2) sont mis en chantier chaque année et 4 000 projets sont en cours dans cette ville (en avril 2015). De plus, certains scientifiques californiens ont constaté que les habitants de cette région étaient plus atteints par l’asthme ou la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) que les habitants des autres régions des Etats-Unis. La cause serait le smog « passif » engendré par les nombreuses centrales à charbon chinoises de l’autre côté de l’Océan Pacifique. [3]

Une étude montrant l’ampleur de la pollution aux microparticules

Une étude de 2014 réalisée par l’OMS et portant sur la qualité de l’air ambiant (extérieur) a révélé que seulement 12% de ces 1 600 villes ont un niveau de PM10 inférieur à la recommandation fixée par l’organisation. Malgré le fait que 500 villes de plus se soient investies dans l’étude par rapport à celle de 2011, l’OMS a constaté que les données sur la pollution augmentent et que cette dernière devient un problème de santé majeur à long terme. L’organisation évoque également le fait qu’additionner la pollution intérieure à celle de l’extérieur place ce problème de santé parmi les risques majeurs dans le monde. C’est pourquoi de nombreuses villes mettent en place des moyens de prévention et d’amélioration de la qualité de l’air afin de prévenir certaines maladies. [5]


Figure 2 : Pollution de l’air, en moyenne annuelle, par les PM10 (en µg/m3 d’air) parmi 1 600 villes examinées
« Rapport 2014 sur la qualité de l’air ambiant » par l’OMS


Les microparticules responsables de nombreuses maladies et de décès
Chaque jour, nous aspirons entre 10 000 et 20 000 litres d’air composé de 99% d’air utile et de 1% de polluants dont les microparticules. Ces dernières, après avoir été aspirées, peuvent être à l’origine de nombreux effets néfastes sur la santé humaine plus ou moins graves, surtout entre 2 et 5 jours après un pic de pollution.

Les particules fines s’attaquent aux poumons
En effet, elles favorisent l’apparition de tumeurs pulmonaires : on dit qu’elles ont un effet cancérogène. Cet effet est d’ailleurs la première cause du développement de cancers des poumons chez les non-fumeurs français. On estime que la pollution atmosphérique (composée des microparticules) augmente de 20% le risque pour les non-fumeurs de mourir de ce type de cancer. Cependant, bien que  ce risque soit le même pour une femme et pour un homme, il augmente pour les personnes dites faibles à savoir les personnes âgées, les nouveau-nés, mais aussi les personnes atteintes de maladies respiratoires telles que l’asthme ou encore, les personnes étant sujettes aux allergies. Pour ces dernières, les microparticules peuvent se comporter comme des cofacteurs dans la réaction inflammatoire et ainsi amplifier ou déclencher la réaction allergique au niveau des bronches et d’autres muqueuses, toutefois, il n’est pas prouvé que les particules fines soient responsables de l’augmentation du nombre de personnes allergiques.

Les microparticules diminuent l’espérance de vie et augmentent le nombre d’hospitalisations
Les microparticules aggravent également les symptômes des personnes atteintes de pathologies cardiaques ou pulmonaires et sont responsables de nombreux autres effets néfastes pour la santé. En effet, elles peuvent altérer les fonctions respiratoires car elles ont une influence sur la diminution du volume et de la force de souffle, mais elles peuvent aussi provoquer des excès de toux, des bronchiolites, des rhinopharyngites, des crises d’asthme, des embolies pulmonaires ou encore des hypersécrétions bronchiques. Elles vont être à l’origine entre autres, de crises cardiaques, d’angines de poitrine, d’une dégradation des défenses de l’organisme contre les corps indésirables (micro-organismes, virus…).
On observe également que les particules les plus fines arrivent à traverser la paroi épithéliale des alvéoles pulmonaires et donc, à se retrouver dans le sang. C’est une fois dans ce dernier, qu’elles peuvent avoir un impact sur le système cardio-vasculaire notamment car elles augmentent le risque d’infarctus en favorisant la formation de caillots sanguins. En effet, les PM10 notamment, ont la particularité d’épaissir le sang, ce dernier étant donc plus visqueux (moins fluide) va former des caillots. L’étude Aphekom, publiée en mars 2011, a montré que les niveaux trop élevés de microparticules dans neuf villes françaises étaient responsables de plus de 1 000 hospitalisations pour des causes cardio-vasculaires. Cette même étude a aussi montré que, dans ces neuf mêmes villes, les particules fines sont la cause d’environ 2 900 décès anticipés par an dont 1 500 pour des raisons cardio-vasculaires. On estime aujourd’hui, qu’une augmentation de la concentration des PM10 de 10 µg/m3 augmenterait la mortalité totale de 0,51% et la mortalité cardio-vasculaire de 0,55% dans les jours suivants l’exposition aux microparticules.
Autre problème soulevé, celui de l’augmentation du risque d’autisme chez les nouveau-nés. En effet, les scientifiques ont démontré que pour chacune des augmentations de 4,4 µg/m3 (PM2,5 plus particulièrement) respirées par une femme durant sa grossesse, il y a une augmentation de 57% du risque que l’enfant soit autiste car, les particules fines sont composées de molécules de carbone organique et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques qui interagissent avec les gènes du cerveau et donc, empêchent sa croissance. Cela perturberait le développement correct du système nerveux et du système immunitaire de l’enfant et donc augmenterait les risques de souffrir de cette pathologie, mais les chercheurs ne sont pas encore d’accord sur les effets des microparticules sur le cerveau. [6]
Toutes ces causes expliquent donc, la diminution de l’espérance de vie et la hausse du nombre de consultations et d’hospitalisations après un pic de particules fines : on remarque par exemple, qu’il y a 1% d’hospitalisations en plus pour l’asthme après un pic de pollution atmosphérique.

Les microparticules ne sont pas dangereuses pour tout le monde

Bien que nous comptions 350 000 décès anticipés en Europe dus aux microparticules, il y a des effets moins graves que ceux que nous avons exposés plus haut. En effet, pour les personnes en bonne santé, ces particules ne présentent pas de risques majeurs mais peuvent être à l’origine de divers symptômes, notamment une irritation des yeux ou du nez, des toux et des maux de tête.


Figure 3 : Couche de pollution au-dessus de la ville de Paris responsable d’effets néfastes sur la santé de nombreuses personnes 
Pemba Bizet Ó


Des solutions pour remédier aux effets des microparticules ? 

Il existe peu de solutions possibles afin de mettre un terme à l’émission des microparticules dans l’air et ainsi stopper les effets engendrés par leur intrusion dans l’organisme à long terme. Néanmoins, il est possible de contrôler voire de réduire la diffusion de ces particules, ces préventions pouvant notamment être réalisées par des actions individuelles (circulation alternée par exemple) ou bien par le gouvernement (lois).

Des préventions prises à l'échelle nationale
Le relèvement de la qualité de l'air en fonction des microparticules présentes dans l'atmosphère a été rendu obligatoire après l'application de la loi LAURE (Loi sur l'Air et l'Utilisation Rationnelle de l'Energie) en 1996. Cette loi vise à obliger le contrôle régulier de la qualité de l'air. En effet, des capteurs placés dans chaque région mesurent la concentration de 12 polluants potentiellement dangereux pour la santé comme le benzène ou les oxydes d'azote. Selon le bilan du deuxième Plan National Santé Environnement (PNSE2) publié en 2013, la qualité de l'air extérieur ne s'est pas améliorée et a même stagné entre 2009 et 2013, c'est pourquoi il est crucial d'envisager d'autres alternatives afin de réduire les risques de cancers et de maladies respiratoires liés aux polluants.
Par ailleurs, outre les véhicules, les industries émettent autant de microparticules dégradant la qualité de l'air. C'est pourquoi depuis 1999, la Taxe Générale sur les Activités Polluantes (TGAP) a été mise en place. Elle applique le principe du « pollueur-payeur » : plus l'activité pollue, plus le montant de la taxe de l'exploitant augmente. [7]

Réduire la circulation routière pour limiter le nombre de microparticules
Les scientifiques ont observé que lorsque la plupart des gens ne travaillent pas et utilisent très peu leur voiture, c’est-à-dire le dimanche, la pollution diminuait. Du coup, lorsque l’on prévoit que le pic de microparticules peut être élevé et dangereux, des mesures d’urgence sont mises en place. Elles permettent de diminuer et/ou d’éviter le pic de pollution notamment avec la circulation alternée qui consiste à réduire le nombre de voitures sur les routes durant une période donnée (correspondant aux jours propices aux pics de microparticules). En France, pour aider les habitants à ne pas utiliser leurs voitures durant cette période, les transports en commun sont gratuits et des gendarmes et policiers sont réquisitionnés pour veiller au respect de la mesure.
Cependant, la mise en application de ces lois ne suffit pas à réduire la diffusion des microparticules. La mobilisation collective, mais surtout certains gestes simples et anodins font du particulier une personne active pour sa santé et la planète.
La source principale d'émission de microparticules provient principalement des véhicules de chacun. De ce fait, l'amélioration de la qualité de l'air doit se faire en priorité sur l’utilisation des voitures. Chaque jour, le nombre d'automobilistes augmente tandis que les ressources d'énergies fossiles diminuent constamment, c'est pourquoi il est primordial de bouleverser notre mode de vie. Or il suffit de privilégier les transports en commun, le vélo ou la marche lorsque le trajet est assez court ou bien de faire du covoiturage, diminuant par deux  ou plus le nombre de voitures sur les routes. Le chauffage étant également une source d’émissions de microparticules, il faudrait ne l’utiliser que lorsque cela est nécessaire et isoler au mieux nos maisons. L’installation d’un foyer fermé pour le chauffage au bois peut également diminuer le taux de microparticules de moitié.

L’innovation de moteurs et systèmes d'alimentation non polluants
En effet, sous la pression de l'augmentation du prix du pétrole et face aux préoccupations environnementales, l'émergence des véhicules électriques ou des moteurs à hydrogène permet de limiter l'émission de gaz polluants, bien que l'énergie grise fournie afin d'assembler ces concentrés de technologies reste discutable : des métaux lourds comme le nickel ou le plomb sont contenus dans les accumulateurs et piles à combustible pour les voitures électriques et le dihydrogène utilisé pour faire fonctionner les moteurs à hydrogène est synthétisé à partir d'une autre source d'énergie potentiellement émettrice de microparticules. D'autres combustibles comme les biocarburants peuvent cependant remplacer ceux des moteurs Diesel, tels que les huiles végétales. Cependant, ce type de carburant n'est actuellement autorisé que pour le secteur primaire : agriculteurs, pêcheurs,...
 Ces préventions peuvent être réalisées par le particulier en installant des filtres à particules. Aussi, des véhicules  électriques mis en place dans Paris, les Autolib', et l’expansion des transports en commun (tramway, lignes de métro, transilien,...) sont une alternative durable afin de réduire l'émission des microparticules dans l'atmosphère.
 La production d'électricité reste de plus l'une des activités les plus polluantes à cause des processus de production l'électricité comme les centrales électriques et celles à gaz. Cela a pour conséquence de former des « smog » dans certaines grandes villes, comme le « smog de Paris ». Des solutions non polluantes voire écologiques existent, cependant le coût des infrastructures (géothermie) et des contraintes climatiques fragilisent l'efficacité de l'énergie renouvelable (éoliennes).
En tant que particulier, nous pouvons principalement diminuer notre consommation en électricité et en gaz, privilégier les ampoules basses consommation ou trier nos déchets pour éviter des émissions de gaz nocifs par les usines d'incinération.

Ainsi, l’exposition à ces microparticules n’est pas sans danger pour la santé et les voies d’entrée sont principalement respiratoires. Cette exposition peut causer des cancers et de l’asthme. Il est donc nécessaire de s’en préoccuper en agissant sur les émissions pour les diminuer, à défaut de pouvoir les supprimer. Nous pourrions également réduire les effets provoqués sur les plantes, la biodiversité et le climat, puisque les humains ne sont pas les seuls atteints par ces émissions.


Bibliographie
[1] GARRIC, Audrey.« Pollution de l'air : quels risques pour quels niveaux de protection ? ».15.03.2014.Le Monde. http://www.lemonde.fr/planete/article/2014/03/14/pollution-de-l-air-quels-risques-pour-quels-niveaux-de-protection_4383192_3244.html#vp5C3WGv2Li5c0Dr.99 (consulté le 16/03/2015)

 [2] CHAUVEAU, Loïc.« Particules fines : qui sont les responsables ? ». 14/03/2014. Sciences et Avenir. http://www.sciencesetavenir.fr/natureenvironnement/20140314.OBS9855/particules-fines-qui-sont-les-responsables.html (consulté le 25/03/2015)

[3] GARDINER, Beth ; GHOSAL, Aniruddha ; PLATT, John R. ;  LEI, Song [et al.] 23-29/04/2015.Dossier « Pollution, l’enfer des villes ».Courrier international.n° 1277.pp. 30-37

[4] Centre Interprofessionnel Technique d’Etudes de la Pollution Atmosphérique : « Poussières en suspension ».22/07/2014.http://www.citepa.org/fr/air-et-climat/polluants/poussieres-en-suspension (consulté le 23/03/2015)

[5] Organisation Mondiale de la Santé : Qualité de l’air ambiant (extérieur) et santé.Mars 2014.http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/fr/ (consulté le 10/03/2015)

[6] GRACCI, Fiorenza.« Les particules fines augmentent les risques d’autisme chez les enfants à naître ».Sciences et Vie.23/12/2014.http://www.science-et-vie.com/2014/12/respirer-particules-fines-grossesse-accroit-les-risques-dautisme-chez-bebe/ (consulté le 29/04/2015)

[7] [sn].« Lutte contre la pollution de l’air ».M ta Terre.http://www.mtaterre.fr/dossier-mois/archives/chap/749/La-lutte-contre-la-pollution-de-l-air (consulté le 30/04/2015)