Les effets de la pollution sur la fonction respiratoire

SOURCES DE LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE

L‟air est composé d‟oxygène (21%), d‟azote (78%) et d‟argon (0,95%). Il est plus ou moins contaminé par des polluants gazeux, liquides ou solides d‟origine naturelle (émissions par la végétation, les océans, les volcans …) ou produits par les activités humaines (pots d‟échappements, cheminées d‟usines, feux domestiques, feux de poubelles …).
Donc la pollution atmosphérique peut être issue de plusieurs types de sources qui sont soit naturelles, soit anthropiques.

La pollution naturelle

La pollution n‟est pas seulement un phénomène à imputer aux activités de l‟homme. La nature produit également ses propres polluants qui altèrent, dans une moindre mesure, la qualité de l‟air.
Elle provient des volcans, des feux de forêts, des sels des océans, des poussières de l‟espace, des pollens des arbres et plantes, des marécages et des zones humides, ou autres sources qui ne sont pas influencées par les humains.
Ces différents éléments peuvent se subdiviser en deux groupes selon la nature chimique :
La pollution inorganique regroupant la poussière et les gaz émis par les éruptions volcaniques, les particules soulevées par le vent au dessus des océans, les sables soulevés par les tempêtes dans les déserts etc.
La pollution organique qui comprend la fumée et la poussière émise par les feux de forêt, les particules des plantes (pollens et spores de moisissures par exemple) et les substances volatiles émises par les plantes.

La pollution anthropique

Cette forme de pollution provient des multiples activités de l‟Homme telles les cheminées industrielles, les transports, les gaz d‟échappement des voitures et camions, l‟agriculture, les centrales électriques qui fonctionnent au charbon, au pétrole ou gaz, aux activités minières, aux décharges et àl‟ incinération des déchets.
La pollution de l‟air d‟origine humaine peut aussi être divisée en deux groupes en fonction des caractéristiques de l‟émission: les émissions réglementaires de polluants tels les oxydes d‟azote (NOx ), le dioxyde de soufre (SO2 ), le monoxyde de carbone (CO), et beaucoup d‟hydrocarbures : les « composés organiques volatiles » qui sont placées sous la surveillance de spécialistes, les émissions accidentelles, qui ont lieu par exemple lors de la destruction des bâtiments anciens, l‟exploitation des carrières, les catastrophes industrielles ou les fuites que peuvent avoir les usines.
La pollution émane donc de sources variées qui rejettent des polluants dits primaires, substances dangereuses directement émises dans l‟atmosphère et des polluants dits secondaires (exemple: l‟ozone), substances qui deviennent dangereuses après avoir été émis es dans l‟atmosphère ou qui ont pour origine des réactions chimiques dans l‟air[3].

Autres sources de pollution atmosphérique

La pollution de l‟air peut aussi se retrouver à l‟intérieur des habitats. En effet, on peut citer comme polluants le tabac, les produits d‟entretien, les cosmétiques, ou les loisirs (par exemple le bricolage).
L‟absence ou le défaut de ventilation peut augmenter le niveau de pollution à l‟ intérieur des locaux en empêchant un recyclage qui permettrait de diluer l‟air pollué des pièces et d‟éliminer les polluants ver l‟extérieur. Destempératures trop élevées ou une forte humidité peuvent aussi faire augmenter les concentrations de certains polluants.

RAPPELS ANATOMO-PHYSIOLOGIQUES DE L’APPAREILRESPIRATOIRE

L‟appareil comporte schématiquement deux parties. La première constituée par les voies aériennes uniquement destinées à la conduction de l‟air et la seconde, le parenchyme pulmonaire, qui est une vaste surface d‟échange entre l‟air et le sang, essentiellement représenté par les alvéoles pulmonaires.

Anatomie

Les voies aériennes

Elles comportent les fosses nasales, le nasopharynx et le larynx qui sont extra-thoraciques. En revanche, la trachée et les bronches se situent dans la cage thoracique.

Trachée

C‟est un tuyau élastique, long de 10 à 12cm qui fait suite au larynx et se termine au niveau de la bifurcation trachéale en regard de la 5 ème vertèbre dorsale. Sa structure fibrocartilagineuse assure et maintient le passage de l‟air.
Les parois antérieures et latérales ont la forme d‟un fer à cheval et comportent 16 à 20 anneaux cartilagineux. La paroi membraneuse postérieure est constituée d‟un tissu conjonctivo -musculaire qui unit les extrémités des cartilages. A sapartie terminale, la trachée se divise en deux bronches principales , la bronche souche droite et la bronche souche gauche.

Bronches souches

La bronche souche droite est destinée au poumon droit. Elle continue à peu près le trajet de la trachée. Ceci explique la facilité anatomique de pénétration d‟une sonde d‟aspiration. Cette bronche souche va par la suite se diviser en bronches lobaires puis segmentaires.
La bronche souche gauche est destinée au poumon gauche, sa direction est plus horizontale que son homologue droit. Elle donne naissance également à des bronches lobaires puis segmentaires.
A l‟intérieur des poumons, la division bronchique se poursuit pour donner naissance en périphérie aux bronchioles lobulaires, bronchioles terminales, bronchioles respiratoires, canaux et sacs alvéolaires.

Le parenchyme pulmonaire

Poumons

Les poumons sont au nombre de deux. Le poumon droit est plus volumineux que le poumon gauche. Chacun est logé dans l‟hémi-thorax correspondant. Ils sont séparés par le médiastin.
Les poumons sont recouverts d‟une plèvre. Ils comprennent trois faces :
 La face costale, en contact avec le gril costal ;
 La face médiastinale ou interne, qui regarde le cœur et les gros vaisseaux. A ce niveau on trouve le hile pulmonaire où passent les réseaux artériels, veineux et nerveux destinés au poumon ;
 La face diaphragmatique ou inférieure qui repose sur le diaphragme répondant ainsi aux organes de l‟abdomen.
L‟apex ou sommet du poumon, dépasse l‟orifice supérieur du thorax et se situe au dessus de la clavicule.

Rapports anatomiques

C‟est par l‟intermédiaire de la plèvre et du fascia endothoracique que les poumons sont en rapport avec les structures avoisinantes.

Rapports externes

La face externe ou costale du poumon est en connexion avec le gril costal, les espaces et les muscles intercostaux, l‟omoplate, la clavicule, le flanc de la colonne vertébrale, le bord latéral du sternum, la tête humérale.

Face médiastinale ou interne

Cette face est en rapport avec les différents éléments du médiastin, en l‟occurrence le hile, par lequel le pédicule pulmonaire avec ses éléments vasculonerveux pénètre dans le parenchyme pulmonaire. En avant et en dessous du hile se trouve le cœur, le péric arde, la veine cave supérieure droite et la partie ascendante de la crosse de l‟aorte à gauche. Au dessus du hile se trouve le thymus ou ses vestiges, la partie horizontale de la crosse aortique à gauche, et les troncs brachiocéphaliques à droite. En arri ère, on trouve l‟œsophage, le canal thoracique, l‟aorte thoracique descendante, la veine azygos et la chaîne sympathique latéro-vertébrale

Sommet

L‟apex du poumon fait saillie au dessous de l‟orifice supérieur du thorax.
Il présente deux faces, l‟une interne et l‟autre externe. C‟est par l‟intermédiaire du dôme pleural que le sommet présente des rapports avec les organes de basedu cou.
La face interne répond à droite du tronc brachiocéphalique veineux et artériel, à l‟artère sous -clavière, au nerf pneumogastrique, au nerf récurrent droit, à l‟œsophage et à la trachée. A gauche, la face interne répond à la carotide primitive, au nerf pneumogastrique, au canal thoracique, à l‟artère sous Clavière, au tronc brachiocéphalique veineux, à l‟œsophage et à la trachée.
La face interne est en connexion avec la veine et l‟artère sous Clavière, le scalène, les troncs inferieures du plexus brachial.

Rapports inférieurs

La base des poumons repose sur la convexité du diaphragme. La face inférieure du poumon est donc en rapport à droite avec la face supérieure du foie, le pôle supérieur du rein droit surmonté de la surrénale. A gauche le poumon est en rapport avec l‟angle colique, la rate, la grosse tubérosité gastrique, le lobe gauche du foie. (Voir figure II).

Les récepteurs à l’étirement et les substances irritantes

Les récepteurs à l‟étirement des voies respiratoires des voies aériennes et de la plèvre envoient des influx inhibiteurs aux centres respiratoires bulbaires par l‟intermédiaire du nerf pneumogastrique. Ce mécanisme empêche la surdistension pulmonaire et permet de maintenir la fréquence respiratoire.
Le reflexe de Hering-Breuer qui emprunte la voie du pneumogastrique est responsable d‟une courte période d‟apnée après une inspiration forcée. C‟est peut être un reflexe important chez le nouveau-né mais chez l‟adulte il semble que ce soit un mécanisme de protection plutôt qu‟un mécanisme de contrôle. Des produits irritants, comme la poussière, stimulent des récepteurs des voies aériennes qui sont responsables d‟un reflexe de protection comme la toux ou l‟éternuement. Ces influx qui modifient le rythme respiratoireatteignent les centres respiratoires par l‟intermédiaire du pneumogastrique.

hématose

Les poumons ont un rôle physiologique essentiel : la fonction respiratoire. Le but de la fonction respiratoire est la respiration cellulaire. Elle permet d‟apporter l‟oxygène aux cellules, indispensable à leur vie. Elle permet aussi le rejet du gaz carbonique produit par leur métabolisme.
La transformation du sang veineux, riche en gaz carbonique, en un sang « artérialisé », c’est-à-dire enrichi en oxygène, s‟appelle l‟hématose. Or, pourque ce processus se réalise, il faut trois conditions :

Une circulation d‟air

C‟est la ventilation, elle permet le renouvellement de l‟air alvéolaire.

Une circulation de sang

C‟est la perfusion, elle est indispensable au transport des gaz.

Un lieu d‟échange

C‟est l‟alvéole pulmonaire,elle est ventilée et perfusée et les échanges se passent par diffusion à travers la membrane alvéolo-capillaire (MAC).
Tout processus pathologique altérant une de ces trois étapes conduit à une perturbation de l‟hématose.

L’inhalation et l’effet allergique des polluants

L‟inhalation depolluants cause ou aggrave des maladies de la sphère ORL  (nez, gorge, oreilles), mais surtout broncho-pulmonaires par irritation des muqueuses des voies respiratoires (fosses nasales, trachée, bronches, bronchioles) et par réaction avec les cellules tapissant les alvéoles pulmonaires.
Des troubles de la ventilation et de la diffusion des gaz peuvent apparaître.
Enfin, les polluants peuvent agir par effet allergique. Dans ce cas, le toxique, en général sous forme de particule, si on prend l‟exemple du systè me respiratoire, engendre, après expositions répétées, une sensibilisation ; il s‟agit d‟une réaction du système immunitaire qui entraine un dérèglement des organes cibles tels le nez (rhinite allergique), les bronchites (asthme), les alvéoles pulmonaires (pneumonies allergiques). La caractéristique principale de la réaction allergique réside dans le fait qu‟une quantité infinitésimale d‟allergènesest suffisante pour déclencher la réaction chez le sujet sensibilisé. Il s‟agit en quelque sorte d‟un « mécanisme de gâchette » où la nature spécifique del‟allergène compte plus que la quantité. Une irritation ou une inflammation préexistante de l‟épiderme ou des muqueuses favorise la sensibilisation allergique ultérieure ; il y‟a donc un effet synergique ou de potentialisation possible.
Les particules diesel, en synergie avec les allergènes au niveau des voies respiratoires, peuvent augmenter la production des immunoglobulines E (IgE) spécifiques, marqueurs de la réponse allergique, probablement en favorisant les processus immunitaires de type lymphocytaire T H 2 aux dépens de ceux de typeT H1. Ils augmentent l‟adhérence des polynucléaires éosinophiles humains
aux cellules épithéliales nasales, et induisent leur dégranulation.
L‟ozone induit une augmentation de la production intracellulaire de dérivés oxygénés et de la perméabilité des cellules épithéliales, qui pourraient favoriser la pénétration des allergènes inhalés dans la muqueuse respiratoire et la production de cytokines inflammatoires.

Cas de quelques pathologies respiratoires

Asthme

Définition- clinique

La clinique doit être le fondement de la définition :
L‟asthme dans sa répartition clinique habituelle est facilement reconnaissable par l‟histoire d‟épisodes de sifflements ou de dyspnées sibilantes associés à de la toux, avec parfois des râles sibilantes aux deux temps respiratoires lors de l‟examen physique. Cette définition est précise et constitue le fondement du diagnostic [11].
Ce sont des crises paroxystiques qui sont dues à une obstruction partielle des bronches et des bronchioles. Celles-ci sont causées par des spasmes de la musculature annulaire des bronches et des bronchioles, associées à un œdème de la muqueuse et des sécrétions plus abondantes et visqueuses [2 6].
La dyspnée est le maître des symptômes ; celle-ci est paroxystique, sifflante variable, récidivante, souvent nocturne et réversible soit spontanément, soit sous l‟effet du traitement.
L‟autre symptôme cordial de l‟asthme est la toux [42].

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques(HAP)

Les HAP détectés dans les gaz d‟échappement possèdent une activité plus ou moins mutagène et cancérigène d‟autant qu‟ils sont le plus souvent associés à de fines particules dites respirables à un diamètre inférieur à plus de 1µm [3 0] .

L’ozone (O 3 )

Gaz agressif, fortement irritant pour les muqueuses oculaires et respiratoires. Il pénètre aisément jusqu’aux voies respiratoires les plus fines. Il peut ainsi entraîner des irritations du nez, des yeux et de la gorge, des altérations de la fonction pulmonaire, des essoufflements et des toux. Il exacerbe les crises d‟asthme [52]. L’exposition à l‟ O3 à des concentrations trouvées dans l’air ambiant est associé à une réduction de la fonction pulmonaire et l’induction de symptômes respiratoires comme la toux et l’essoufflement [21] ; lors d‟un exercice musculaire ildiminue les performances ventilatoires (diminution de la capacité vitale forcée et du volume expiré maximal seconde) et augmente la résistance des voies aériennes et la dyspnée [31]. L‟O peut provoquer dans lescas graves un œdème pulmonaire suivi d‟un état comateux.

Les poussières

Les plus grosses sont retenues par les voies aériennes supérieures. Les plus dangereuses sont les plus fines, car elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et transporter des composés toxiques.
Elles augmentent le risque d‟infections respiratoires aiguës chez l‟enfant et renforcent des sensibilités allergiques ou des pathologies préexistantes [52].

ETAT ACTUEL DE LA QUESTION

La pollution dans le monde

L‟épisode de brouillard à Londres en 1952 a contribué de manière importante à stimuler la recherche sur les effets de la pollution atmosphérique.

La pollution à Dakar

Dakar est l’une des plus grandes villes d’Afrique, sa croissance démographique est importante et son nombre d’habitants s’élève rapidement avec plus 2 930 594hab itants (estimation 2010) pour 5 328,4 habitants/km2 .Son engorgement croissant constitue un défi majeur pour les transports, le développement et l’environnement, à tel point que la création d’une nouvelle capitale administrative est à l’étude depuis quelques années. En termes d‟agglomération, Dakarse classe en 159 e position dans le monde [38].
Les principales sources de la pollution atmosphérique à Dakar sont les activités industrielles et les trafics routiers (cars rapides, camions, bus…) , grands consommateurs de produits énergétiques. La gestion de cette pollution au niveau des trois secteurs centraux, de l‟environnement, de l‟énergie et des transports doit revêtir principalement des aspects techniques, informationnels et surtout législatifs et réglementaires [13]. D‟après la Direction de l‟Environnement, il apparait qu‟à Dakar 44% des gaz nocifs sont émis par les industries, 32% par le transport et 24% par les ménages et autres secteurs (bâtiments) [12].

Le parc automobile

Le secteur des transports contribue d‟une manière significative à la pollution atmosphérique au Sénégal. A titre d‟exemple, 25 296 tonnes de Monoxyde Carbone, 4 198 tonnes d‟Hydrocarbure, 18 933 tonnes d‟oxydes d‟azote et 1 167 tonnes de particules ont été émises par les véhicules toutes catégories confondues en 1999[13].
Ces émissions ont sans doute des incidences graves sur la qualité de l‟air en milieu urbain, plus particulièrement à Dakar et par conséquent sur la santé des populations de la capitale sénégalaise [13].
Aujourd‟hui il est accepté qu‟en milieu urbain, la pollution est engendrée principalement par la circulation de véhicules à moteur en raison durejet des gaz à combustion.
A Dakar bien que la pollution ne soit pas évaluée quantitativement, il apparait lors des analyses des statistiques sénégalaises qu‟elle est en augmentation constante depuis des années [12]. Le nombre de voiture en circulation est en croissance constante ; ainsi nous constatons que la majeure partie du parc est immatriculée à Dakar avec79%, suivi des régions de Thiès 7%, Kaolack 3,62% [12].
Cette augmentation entraine une consommation accrue de produits pétroliers (324.993 tonnes en 2000), il en résulte par conséquent une augmentation importante tant dans la composition que dans le volume des émissions. Par ailleurs la croissance du nombre de véhicules entraine desproblèmes de congestion et réduit la vitesse de circulation ; ceci accroit également les émissions de certains polluants (CO, COV) et est à l‟origine des embouteillages monstres dans les grands axes de circulation dans les grandes villes comme Dakar.
Les véhicules particuliers consomment 53% du gasoil et 45,7% de l‟essence contrairement aux véhicules du transport public qui utilisent essentiellement du gasoil, d‟où une tendance à la diésélisation du parc qui augmente les émissions polluantes.

Table des matières
INTRODUCTION
1 ère partie : REVUE DE LA LITTERATURE
Chapitre I: GENERALITES SUR LAPOLLUTION ATMOSPHERIQUE
I. DEFINITIONS
II. SOURCES DE LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE
II.1 Pollution naturelle
II.2 Pollution anthropique
II.3 Autres sources de pollution
II.4 Les types de polluants atmosphériques
Chapitre II: LES EFFETS DE LA POLLUTION SUR LA FONCTION RESPIRATOIRE
I. RAPPELS ANATOMO-PHYSIOLOGIQUES DE L‟APPAREIL RESPIRATOIRE
I.1 Anatomie
I.1.1 Les voies aériennes
I.1.1.1 Trachée
I.1.1.2 Bronches souches
I.1.2 Le parenchyme pulmonaire
I.1.2.1 Poumons
I.1.2.2 Rapports anatomiques
I.2 Physiologie de la respiration
I.2. 1 Ventilation
a. Mécanique ventilatoire
b. Contrôle de la ventilation
I.2. 2 Hématose
II. LES EFFETS DE LA POLLUTION SUR L‟APPAREIL RESPIRATOIRE
II.1 L‟inhalation et l‟effet allergique des polluants
II.2 Cas de quelques pathologies respiratoires
II.2.1 L‟asthme
 Définition-clinique
 Facteurs favorisants
 Traitement
II.2.2 La rhinite allergique
 Définition
 Symptomatologie
 Traitement
II.3 Les types de polluant et leurs effets induits
II.3.1 Le dioxyde de soufre (SO 2)
II.3.2 Le monoxyde de carbone (CO)
II.3.3 Les oxydes d‟azote (NO x ) : le NO2
II.3.4 Les composés organiques
 Les aldéhydes
 Les composés organiques volatils (COV)
 Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)
II.3.5 L‟ozone (O3)
II.3.6 Les poussières
III. ETAT ACTUEL DE LA QUESTION
III.1 La pollution dans le monde
III.2 La pollution en Afrique
III.3 La pollution à Dakar
III.3.1 Le parc automobile
III.3.2 Qualité de l‟air à Dakar
2 ème partie: TRAVAIL PERSONNEL
I. CADRE GENERAL D‟ETUDE
II. MATERIELS ET METHODES
II.1 Matériels
II.1.1 Population
II.1.2 Equipements utilisés
II.2 Méthodes
II.2.1 Indicateurs d‟exposition à la pollution atmosphérique
II.2.2 Indicateurs sanitaires : consultations à l‟hôpital
II.3 Analyses statistiques
III. RESULTATS
III.1 Indicateurs sanitaires : données pathologiques par service
III.1.1 Hôpital Général de Grand Yoff (HOGGY)
III.1.1.1 Service de pneumologie : cas de l‟asthme
III.1.1.2 Les autres affections respiratoires
III.1.2 Hôpital Principale de Dakar (HPD)
III.1.3 Hôpital FANN (ORL)
III.2 Indicateurs d‟exposition à la pollution atmosphérique
III. 3 Liens à court terme entre la pollution atmosphérique et les consultations à l‟hôpital
IV. COMMENTAIRES ET DISCUSSION
IV.1 Caractéristiques de la populatio n d‟étude
IV.2 Etude analytique
IV.2.1 Fréquence des pathologies respiratoires
IV.2.2 Données relatives à la pollution
IV.3 Liens à court terme entre pollution atmosphérique et consultations à l‟hôpital
CONCLUSION

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