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Synthe se bibliographique sur le triclosan, le triclocarban et les parabe nes
L’utilisation des produits cosmétiques et pharmaceutiques (qui seront nommés par la suite par leur acronyme anglais PPCP pour pharmaceuticals and personal care products) entraine le rejet dans l’environnement de plusieurs espèces chimiques. Parmi ces composés, on peut distinguer le triclosan (TCS), le triclocarban (TCC) et les parabènes (PB). Dans ce premier chapitre, les propriétés physicochimiques, les sources d’émission et la toxicité de ces composés seront décrites. Leur réglementation sera également explorée. Les structures du TCS et du TCC étant proches (Coogan et al., 2007; Heidler and Halden, 2007; Villalain et al., 2001), ils seront traités ensemble.
Cas du triclosan et du triclocarban
Propriétés physico-chimiques
Le triclosan (5-chloro-2-(2,4-dichlorophénoxy) phénol ou TCS) est un agent antimicrobien mentionné en annexe IV du règlement (CE) n°1223/2009 du Parlement européen et du Conseil du 30 novembre 2009 relatif aux produits cosmétiques (UE, 2009), dit « Cosmétiques », qui remplace la Directive 76/768/CEE du Conseil sur le rapprochement des législations des États membres relatives aux produits cosmétiques. Le TCS est utilisé depuis plus de 40 ans comme antiseptique, désinfectant ou conservateur dans de nombreux produits de consommation tels que les cosmétiques, les matériaux plastiques, les jouets, etc. (Andersen, 2008; Eriksson et al., 2008; Soni et al., 2005). Les quantités vendues en Europe étaient de 450 tonnes en 2006 (SCCS, 2010) et entre 1 000 et 10 000 tonnes en 2011 . On le retrouve commercialisé sous différents noms, abréviations et dans des formulations tels que Irgasan® DP300, Irgasan® PG60, Irgacare® MP, Irgacide® LP10 ou encore Irgagard® B 1000 (SCCS, 2010). Il est peu volatil (pression de vapeur de 4.10-6 mmHg à 20 °C), peu soluble dans l’eau (10 mg.L-1 à 20 °C) et hydrophobe (log Kow = 4,8) (SCCS, 2010) . Pour un pH > pKa (8,14 à 20 °C), le TCS se trouve sous une forme anionique. Le pKa du TCS est proche des pH environnementaux (7 – 8), on le retrouvera donc à la fois sous sa forme protonée (neutre) et anionique (ionisée). La fraction ionisée (F) peut se calculer en utilisation l’Équation 1 : (Canada., 2012; Tixier et al., 2002) .
Mode d’action
Un agent antimicrobien ou biocide est un composé qui peut altérer une cellule bactérienne par différentes voies à la fois ; certaines étant fonction de la concentration en biocide (Maillard, 2005). L’action du TCS se caractérise par une activité bactériostatique pour un large spectre de microorganismes dont des bactéries à gram + et gram – , mais aussi des champignons et des levures (McAvoy et al., 2002; Ying and Kookana, 2007). (McDonnell and Russell, 1999) indiquent qu’à des faibles niveaux en TCS (sans pour autant donner d’ordre de grandeur si ce n’est des « concentrations subinhibitrices »), la croissance des bactéries était gravement altérée, ce qui indique donc une forte interaction du TCS avec les bactéries. Pour des concentrations plus importantes, l’effet du TCS intervient plus vite et son action touche l’ensemble des phases de croissance. Par ailleurs, il a été également observé des différences significatives au niveau de la mortalité (Escalada et al., 2005). Cette mortalité peut être en partie expliquée par l’inhibition d’importantes voies métaboliques et de synthèse (McMurry et al., 1998). En effet, le TCS bloque la synthèse d’acides gras par l’inhibition de l’enzyme enoyl réductase (McMurry et al., 1998). Néanmoins selon (Villalain et al., 2001), la létalité induite par le TCS ne peut être expliquée par le seul blocage des voies de synthèse des acides gras mais également par des dommages appliqués aux membranes des bactéries. Les effets membranaires du TCS vont avoir pour conséquences de déstabiliser les structures de la membrane et donc de nuire à l’intégrité fonctionnelle de la membrane bactérienne et cela sans induire de lyse bactérienne (Guillen et al., 2004; Villalain et al., 2001).
Le mode d’action du TCC correspond à une adsorption non spécifique sur les membranes cellulaires, induisant une altération des protéines interstitielles et/ou une perte de la semi-perméabilité de la membrane. La conséquence directe est donc une perte d’ions et de molécules organiques par la cellule (SCCP, 2005). L’effet bactériostatique ou bactéricide du TCC est fonction de la concentration. Pour des concentrations d’application standard , le TCC inhibe principalement la croissance de certaines bactéries et champignons (action à spectre limité) (SCCP, 2005).
Sources
Le TCS est utilisé en tant qu’agent conservateur, désinfectant et antiseptique dans trois domaines (Bedoux et al., 2012) :
• dans les produits cosmétiques ;
• dans les plastiques et matériaux à usage alimentaire ;
• dans le traitement des textiles.
Dans l’Union européenne, les produits cosmétiques apparaissent comme le domaine utilisant le plus le TCS avec 85 % du TCS total utilisé, suivi par les textiles (10 %) et les plastiques (5 %) (SCCS, 2010). L’utilisation du TCS en tant que conservateur dans les cosmétiques est autorisée depuis 1986 avec une concentration maximale de 0,3 % (Directive du Conseil de l’Union Européenne, 76/768/CEE). Depuis 2013 le règlement n°1223/2009 du Parlement et du Conseil du 30 novembre 2009 relatif aux produits cosmétiques impose une concentration maximale de 0,2 % dans les bains de bouche et interdit son utilisation dans les sprays. On va donc retrouver le TCS dans les dentifrices, les savons, les gels douche, les fonds de teint, les bains de bouche ou encore les déodorants. Cependant, en 2014, la Commission européenne a décidé de restreindre l’utilisation du TCS dans les produits cosmétiques (règlement n° 358/2014) alors qu’il était jusqu’alors autorisé à des concentrations maximales allant de 0,2 à 0,3 % selon le produit cosmétique considéré. Il est désormais interdit dans les mousses, les gels et les crèmes de rasage ainsi que les baumes après rasage. En 2016, la réglementation s’est encore durcie avec la publication par la Comission européenne d’un règlement de non-approbation du TCS dans les produits biocides de la classe « type de produits 1 » (Décision d’exécution (UE) 2016/110 de la commission du 27 janvier 2016). Il est donc désormais interdit dans les produits biocides utilisés pour l’hygiène humaine, appliqués sur la peau humaine ou le cuir chevelu ou en contact avec celle-ci ou celui-ci, dans le but principal de désinfecter la peau ou le cuir chevelu.
Une étude de surveillance de l’agence de protection environnementale Danoise a identifié le dentifrice comme le cosmétique contenant le plus de TCS (SCCS, 2010). Le TCS est également utilisé dans le domaine médical, notamment pour sa capacité à éliminer certains micro-organismes résistants comme le staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (MRSA) (Zafar et al., 1995). Par exemple, on va utiliser le TCS dans la solution de lavage d’un patient avant une chirurgie afin d’éliminer le MRSA, ou encore dans les fils de suture et les stents (Chew et al., 2005; Justinger et al., 2009; Wilcox et al., 2003). En Europe, le TCS était autorisé dans les matériaux en contact avec la nourriture avec une limite de 5 mg.kg-1 de nourriture (EFSA, 2004). Il permettait d’empêcher le développement bactérien à la surface des aliments mais pas à l’intérieur même de la nourriture. Cependant, à partir de 2010 la décision 2010/169/EU a interdit l’usage du TCS dans les matériaux rentrant en contact avec la nourriture. Dans l’UE, le triclosan ne peut pas être utilisé comme conservateur dans les denrées alimentaires, n’ayant pas été inclus dans l’annexe III de la Directive 95/2/CE du Parlement européen et du Conseil du 20 février 1995 concernant les additifs alimentaires autres que les colorants et les édulcorants (SCCS, 2010). Le triclosan n’est pas inscrit dans le règlement UE 2011/10 concernant les matériaux et objets en matière plastique destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires, ce qui implique que le triclosan est interdit pour cet usage [tiré de la note INERIS sur le triclosan]. Récemment en avril 2014, le TCS a été interdit dans les produits de protection pour les revêtements (décision d’exécution 2014/227/UE) mais également dans les désinfectants et produits algicides non destinés à l’application directe sur des êtres humains ou des animaux, et les produits de protection des fibres, du cuir, du caoutchouc et des matériaux polymérisés.
Le TCC est principalement utilisé dans les savons solides et liquides, mais on le retrouve aussi dans les déodorants (en spray ou stick), des crèmes de rasage ou encore des shampoings (Coogan et al., 2007; Sabaliunas et al., 2003; Ying and Kookana, 2007). Le TCC peut être utilisé dans les cosmétiques à une concentration maximale de 0,2 % (règlement (CE) n° 1223/2009).
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Table des matières
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ABRÉVIATIONS
INTRODUCTION GÉNÉRALE
1. Contexte scientifique et objectifs de la thèse
1.1. Contexte
1.2. Objectifs
1.3. Organisation du manuscrit
2. Cadre de la recherche
3. Valorisation de ce travail
3.1. Publications internationales et nationales
3.2. Communications internationales et nationales
Chapitre 1 : Synthèse bibliographique sur le triclosan, le triclocarban et les parabènes
1. Cas du triclosan et du triclocarban
1.1. Propriétés physico-chimiques
1.2. Mode d’action
1.3. Sources
1.4. Toxicité
2. Cas des parabènes
2.1. Propriétés physico-chimiques
3.3. 2.2. Mode d’action
3.4. 2.3. Sources
3.5. 2.4. Toxicité
3. Conclusion sur l’état de l’art
Chapitre 2 : Contamination en triclosan, triclocarban et parabènes des eaux domestiques
1. État de l’art sur la contamination des eaux domestiques
1.1. Généralités sur les eaux domestiques
1.1.1. Répartition des volumes d’eau composant les eaux domestiques
1.1.2. Caractéristiques des eaux grises
1.2. Contamination des eaux grises par les parabènes, triclosan et triclocarban
1.2.1. Cas des parabènes et triclosan
1.2.2. Concentration et flux mesurés pour les parabènes et triclosan
1.3. Contamination des eaux vannes
2. Matériel et méthode
2.1. Paramètres étudiés
2.1.1. Les paramètres globaux
2.1.2. Micropolluants organiques suivis
2.2. Méthode d’échantillonnage des eaux grises
2.2.1. Échantillonnage des eaux de douche
2.2.2. Échantillonnage des eaux de lave-linge
2.2.3. Échantillonnage des eaux de lave-vaisselle
2.2.4. Échantillonnage des eaux de vaisselle manuelle
2.2.5. Échantillonnage des eaux de lavabo
2.3. Méthode d’échantillonnage des eaux vannes
2.4. Caractéristiques des échantillons étudiés
2.4.1. Eaux grises
2.4.2. Eaux vannes
3. Résultats et discussion sur les niveaux de contamination des eaux grises
3.1. Paramètres généraux associés aux eaux grises
3.2. Contamination des eaux grises par le triclosan, le triclocarban et les parabènes
3.3. Distribution des différents parabènes au sein de leur famille
3.4. Répartition dissous – particulaire
3.5. Flux des parabènes, triclosan et triclocarban dans les différentes eaux grises
3.6. Contamination des eaux vannes par le triclosan, le triclocarban et les parabènes
4. Origine de la contamination des eaux de lave-linge et douche
4.1. Méthodologie employée
4.1.1. Décomposition des eaux de douche
4.1.2. Décomposition des eaux de lave-linge
4.2. Résultats et discussions – Identification de l’origine de la contamination
4.2.1. Paramètres généraux associés aux décompositions – Comparaison avec l’étude sur les eaux grises
4.2.2. Estimation de la contribution de chaque source potentielle de contamination
4.2.3. Contribution des sources potentielles dans les eaux de douche
4.2.4. Contribution des sources potentielles dans les eaux de lave-linge
5. Conclusion sur la contamination des eaux domestiques
Chapitre 3 : Niveaux de contamination rencontrés en triclosan, triclocarban et parabènes dans les eaux usées : émissaires, stations d’épuration et déversoirs d’orage
1. État de l’art sur les niveaux de contamination des eaux usées et les abattements en station d’épuration
1.1. Contamination des eaux usées par les triclosan et triclocarban
1.1.1. Contamination des eaux usées brutes
1.1.2. Devenir des triclosan et triclocarban en station d’épuration des eaux usées
1.1.2.2. Évolution de la distribution au cours du traitement
1.2. Contamination des eaux usées par les parabènes
1.2.1. Contamination des eaux usées brutes
1.2.2. Devenir des PB en station d’épuration des eaux usées
2. Description des campagnes d’échantillonnages et des méthodes d’analyse
2.1. Méthode d’échantillonnage et d’analyse
2.1.1. Méthode d’échantillonnage
2.1.2. Méthode d’analyse
2.2. Émissaires des stations d’épuration Seine Aval, Seine Amont et Marne Aval
2.3. Station d’épuration Seine Centre
2.4. Station d’épuration Seine Aval
2.5. Traitement tertiaire : Carboplus®
2.6. Les rejets urbains par temps de pluie
3. Résultats et discussion
3.1. Étude des principaux émissaires de l’agglomération parisienne
3.1.1. Approche qualité et représentativité des échantillons
3.1.2. Contamination par les TCS, TCC et PB
3.2. Dynamique et abattement des triclosan, triclocarban et parabènes en station d’épuration
3.2.1. Dynamique des triclosan, triclocarban et parabènes dans la station d’épuration Seine Centre
3.2.2. Abattement des triclosan, triclocarban et parabènes dans les stations d’épuration de Seine Centre et Seine Aval
3.2.3. Abattement des triclosan, triclocarban et parabènes par un pilote industriel de traitement tertiaire basé sur l’adsorption sur charbon actif : Carboplus®
3.3. Cas particulier des déversoirs d’orage
4. Conclusion sur la dynamique en réseau d’assainissement
CONCLUSION GÉNÉRALE
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