Les troubles neurodéveloppementaux et comportementaux chez les enfants et l’exposition à l’arsenic, au cadmium et au manganèse : revue de littérature et méta-analyse

Isabelle-Julie Brisson
en collaboration avec Céline Campagna, groupe scientifique sur l’eau, Direction de la santé environnementale et de la toxicologie

Mise en contexte

Les effets neurologiques aigus et chroniques associés à l’exposition professionnelle aux éléments traces métalliques ont été abondamment étudiés par le passé. Toutefois, l’exposition de la population à ces contaminants à plus faibles doses, dans un contexte d’exposition domestique à proximité de zones industrielles polluées, est une préoccupation de santé publique grandissante en raison des effets neurotoxiques potentiels, surtout lorsqu’il est question des femmes enceintes et des enfants.

Objectif

L’équipe espagnole de Rodriguez-Barranco et ses collègues a voulu analyser les preuves scientifiques publiées jusqu’à maintenant concernant les effets potentiels sur le développement et le comportement des enfants exposés à l’arsenic, au cadmium et au manganèse durant la grossesse et l’enfance, ainsi que quantifier l’amplitude des effets neurodéveloppementaux.

Les enfants plus vulnérables aux effets neurotoxiques des métaux

Les enfants sont particulièrement susceptibles aux effets toxiques des contaminants environnementaux. D’une part, leurs caractéristiques physiques, leur alimentation et leurs comportements favorise l’exposition. De plus, cette période de croissance représente une vulnérabilité biologique supplémentaire en raison de l’immaturité de leur système de détoxification et du développement neurologique en cours, des premiers mois de la conception jusqu’à l’âge adulte.

Depuis quelques années, plusieurs études ont associé des effets neurotoxiques subtils chez les enfants d’âge scolaire à l’exposition prénatale ou pendant l’enfance aux métaux, principalement par l’eau potable et l’alimentation. Ces effets peuvent se manifester entre autre par des scores réduits aux tests d’intelligence et de performances motrices, visuelles, auditives et mnésiques, ainsi que par la prévalence accrue de troubles comportementaux, comme le déficit d’attention et l’anxiété.

Méthodologie

Les auteurs ont d’abord effectué une revue systématique de la littérature. La recherche documentaire a été effectuée à l’aide de six bases de données médicales disponible en ligne, en se limitant aux études publiées entre janvier 2000 et mars 2012 chez l’humain, en anglais, français, espagnol ou italien. Pour être retenues, les études devaient répondre aux critères d’inclusion suivants :

  • Articles originaux.
  • Étude évaluant l’exposition pré ou post natale à l’arsenic, le manganèse ou le cadmium.
  • Étude effectuée à l’aide de biomarqueurs d’exposition ou d’un échantillon d’exposition environnementale.
  • Étude effectuée chez des enfants allant jusqu’à 16 ans.
  • Étude portant sur les troubles neurodéveloppementaux ou neurocomportementaux découlant d’une exposition à ces 3 éléments métalliques.

Les études de cas ou de séries de cas, les études écologiques, les revues de littératures et les articles évaluant l’exposition indirectement à l’aide de questionnaires ont été exclues. Une évaluation méthodologique des articles retenus a été ensuite été effectuée.

Afin de quantifier les effets neurodéveloppementaux rapportés, une méta-analyse a ensuite été réalisée à l’aide des articles sélectionnés. Seules les études utilisant une échelle similaire pour les tests de QI (variantes de l’échelle Wechsler) et estimant les effets à l’aide de régressions linéaires ont été incluses.

Principaux résultats

Sur les 156 résultats issus de la recherche documentaire, dix-huit (18) articles concernant l’arsenic répondaient aux critères d’inclusion, contre 6 pour le cadmium et 17 pour le manganèse. La majorité des études retenues avaient un devis transversal (plus de 75 % pour l’arsenic et le manganèse), était de qualité méthodologique élevée (68 %) et portaient principalement sur les effets neurodéveloppementaux (76 %).

Arsenic

Pour l’arsenic, 13 des 15 études portant sur les effets neurodéveloppementaux ont rapportées des effets néfastes significatifs chez les enfants entre 5 et 15 ans, principalement par l’entremise de scores réduits aux tests de quotient intellectuel (QI) verbal et non-verbal (dit « de performance »), et, dans une moindre mesure, aux tests de mémoire. Seuls deux articles ont évalué l’exposition prénatale à l’arsenic ; ils n’ont pu établir un lien entre cette exposition et des effets neurodéveloppementaux dans les premiers mois de vie.

Pour la méta-analyse, 10 études concernant l’exposition à l’arsenic ont été agrégées et séparées selon l’indicateur d’exposition utilisé (niveau urinaire ou concentration dans l’eau potable). Bien qu’hétérogènes, les résultats suggéraient tous un effet néfaste sur le QI. Les auteurs ont calculé qu’une augmentation de 50 % d’arsenic dans l’urine était associée à une baisse non-significative au plan statistique de 0.39 point de QI, alors qu’une augmentation de 50 % d’arsenic dans l’eau potable causerait une diminution statistiquement significative de 0.56 point de QI (test de QI global) chez les enfants entre 5 et 15 ans.

Aucune des 3 études évaluant l’effet de l’exposition à l’arsenic sur le comportement n’a observé des effets statistiquement significatifs.

L’arsenic en bref

L’arsenic est un élément métalloïde non-essentiel qui existe sous différentes formes de composés organiques et inorganiques. Dans l’alimentation, l’arsenic est le plus souvent sous forme organique (particulièrement pour les poissons et fruits de mer) alors que l’arsenic présent dans l’eau potable est essentiellement sous forme inorganique. Ce dernier provient le plus souvent de la dissolution naturelle des minéraux arséniés. Il n’a ni odeur ni goût. L’arsenic inorganique est reconnu comme une substance cancérigène pour l’humain. L’exposition chronique à des niveaux élevés d’arsenic est également associée à des effets néfastes tels que des lésions cutanées, une atteinte des nerfs périphériques et des problèmes cardio-vasculaires.

Cadmium

Une seule des 4 études portant sur les effets de l’exposition au cadmium sur le neurodéveloppement a permis d’observer un déficit de QI global et de performance chez des enfants de 4 ans ayant les niveaux plus élevés de cadmium dans le cordon ombilical.

Des deux études évaluant les effets comportementaux de l’exposition au cadmium, une seule étude transversale a rapporté des problèmes d’attention et de sociabilité statistiquement plus fréquents chez des enfants de 7 à 16 ans ayant des concentrations élevés de cadmium dans les cheveux.

Les données insuffisantes concernant le cadmium n’a pas permis aux auteurs d’en faire une méta-analyse.

Le cadmium en bref

Le cadmium est un élément métallique rare présent naturellement en faibles quantités dans la croute terrestre, et souvent associé aux minerais de zinc, de plomb et de cuivre. Il peut être présent en faible quantité naturellement dans l’eau, mais ses récentes applications industrielles, notamment dans la fabrication de batteries, ont accentué son extraction et son utilisation, contribuant ainsi à une pollution anthropique. Le cadmium est un cancérigène reconnu pour l’humain. L’ingestion de cadmium à de faibles concentrations sur un longue période peut notamment causer principalement des dommages aux reins, mais aussi une fragilisation des os.

Manganèse

La plupart des 17 études portant sur les effets neurodéveloppementaux de l’exposition au manganèse ont rapporté une association négative avec le score global de QI, et plus spécifiquement du domaine verbal, autant chez les nourrissons que chez les enfants (6 à 13 ans).

Pour la méta-analyse, 4 études évaluant l’exposition au manganèse avec les concentrations capillaires et les effets neurodéveloppementaux ont été agrégées. Une augmentation de 50% de manganèse dans les cheveux des enfants entre 6 et 13 ans a été associée à une baisse significative d’environ 0,7 dans le test de QI global, et de 1,26 pour le test de QI verbal.

Tous les articles évaluant les effets de l’exposition du manganèse sur le comportement ont démontré une association positive entre l’exposition à ce contaminant et des troubles comportementaux chez les enfants entre 5 et 15 ans, tels que le trouble du déficit de l’attention avec hyperactivité (TDAH) et des comportements d’intériorisation ou d’extériorisation.

Le manganèse en bref

Contrairement à l’arsenic, le manganèse est un élément essentiel à la santé. Il est impliqué dans la formation et le développement des os, la constitution de diverses métalloenzymes et le métabolisme des acides aminés, des glucides et du cholestérol. Présent naturellement dans les roches et les sols, le manganèse dans l’eau est principalement connu pour ses caractéristiques organoleptiques : il peut tacher les vêtements et les appareils domestiques, en plus de donner mauvais goût à l’eau. Le manganèse est reconnu comme une substance neurotoxique à des concentrations importantes dans l’air, effet constaté principalement chez les travailleurs exposés. On a longtemps considéré que le manganèse ingéré était sans danger pour la santé (jusqu’à 11 mg/jour chez l’adulte), mais cette certitude est maintenant remise en question.

Conclusion des auteurs

Cette revue de la littérature scientifique récente démontre l’évidence d’un lien entre l’exposition à l’arsenic ou au manganèse et des effets neurodéveloppementaux chez l’enfant, mais l’information demeure limitée pour le cadmium. Pour les quelques études portant sur les effets comportementaux de l’exposition à ces métaux, seule l’exposition au manganèse suggère une association avec le trouble du déficit de l’attention avec hyperactivité (TDAH). Bien que certaines preuves aient été démontrées pour les effets neurodéveloppementaux liés à l’exposition à ces métaux pendant l’enfance, il subsiste toutefois beaucoup d’incertitude quant aux effets de l’exposition prénatale à ces contaminants.

En ce qui concerne l’arsenic, malgré la qualité méthodologique élevée des études, les résultats de la méta-analyse découlent d’études avec des niveaux très élevés d’arsenic dans l’urine et dans l’eau potable (51 à 117 ug/L dans l’urine et 118 à 194 ug/L dans l’eau), supérieurs aux valeurs recommandées par les agences gouvernementales. Par conséquent, il ne peut être possible d’extrapoler ces effets observés chez des populations avec des niveaux d’exposition plus bas.

Note du Groupe Scientifique sur l’Eau de l’INSPQ

Une certaine réserve doit être émise sur les conclusions dégagées de cet article puisque la majorité des études répertoriées dans la revue de la littérature sont des études transversales et que les auteurs n’ont pas différencié les différents designs méthodologiques dans l’analyse des résultats.

INSPQ Centre d’expertise et de référence en santé publique , Québec

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