Le Monoxyde de Carbone - CO -

1. Le Monoxyde de Carbone - CO - un agent chimique asphyxiant Auteur : Arnaud COURTOIS. Laboratoire de Toxicologie, UFR des Sciences Pharmaceutiques, Université Bordeaux 2 Correcteurs : Pr. François SICHEL. Laboratoire de Toxicologie, UFR des Sciences Pharmaceutiques, Université de Caen Basse-Normandie Pr. Laurent VERNHET. Laboratoire de Toxicologie, UFR des Sciences Pharmaceutiques, Université Rennes 1

2. Introduction Les composés oxygénés du carbone sont généralement formés lors de la combustion de dérivés carbonés Combustion complète: C + O2 CO2 Combustion incomplète: C + ½ O2CO Gaz asphyxiant

3. Introduction Intoxication fréquente (période hivernale) Intoxication plus fréquente dans le Nord de la France 1ière cause d’intoxication en France Une des principales causes d’intoxication accidentelle en milieu domestique • Environ 6000 victimes d’intoxications chaque année, dont environ 300 décès • En 2006 (source INVS, BEH 2008/44) : 1682 intoxications 4892 intoxiqués 2,4 % de décès

4. Propriétés physico-chimiques • Densité voisine de celle de l’air (0,97) • Extrêmement inflammable • Forme des mélanges explosifs avec l’air(LIE: 12,5% ; LSE: 74%)

5. Origine du Monoxyde de Carbone Origine naturelle du CO: • Photodissociation du CO2 en haute altitude • Volcanisme • Gaz des marais • Formation naturelle dans notre organisme Hème oxygénase + + CO Fe2+ biliverdine NADPH, H+ H2O NADP+ Taux biologique normal de CO biliverdine réductase O2 NADPH,H+ NADP+ Hème Taux normal d’HbCO (~1 à 2%) bilirubine

6. Origine du Monoxyde de Carbone Utilisation de four / moteur à combustion Origine anthropique du CO: Industrie de production de matériaux (sidérurgie, fonderie,…) Dans l’industrie Incendies de mines (coup de grisou) Le transport urbain Dans l’environnement Milieux confinés comme tunnel et parking Industrie (rejet dans l’atmosphère) Incendies

7. Origine du Monoxyde de Carbone Multiplicité des sources Dans l’environnement domestique Cheminée à mauvais tirage Chauffe-eau Chauffage gaz (mauvaises conditions) Brasero Poêle à charbon vétuste Groupe électrogène Tabagisme A chaque fois qu’il y a une combustion Utilisation des appareils dans de mauvaises conditions d’aération

8. Devenir du CO dans l’organisme Absorption: Voie pulmonaire Diffusion très rapide au travers de la barrière alvéolo-capillaire Favorisée par un rythme respiratoire élevé CO Distribution: Fixation au niveau des protéines héminiques Hémoglobine, Myoglobine, Cytochrome aa3 (chaîne respiratoire), Cytochrome P450, … 85% 15% % de carboxyhémoglobine chez une mère et son fœtus en fonction du temps, exposés à des concentrations croissantes de CO (ppm CO) La concentration en CO dans l’air alvéolaire, La durée d’exposition Disponible sur who.int/ipcs/en/ D’après Hill EP et al. Am J Physiol, 232: H311-H323, 1977

9. Devenir du CO dans l’organisme Métabolisme: Une faible proportion peut être transformée en CO2 Elimination: Dans l’air expiré ½ vie d’élimination - Air ambiant 4 à 5 heures - Oxygénothérapie normobare ; 1 ATA 80 à 90 minutes - Oxygénothérapie hyperbare ; 2,5 ATA 35 minutes

10. 1) Diminution du transport de l’oxygène dans le sang ( [HbO2]sang) [HbCO] . PO2 M = = 210 [HbO2] . PCO L’affinité de l’hémoglobine adulte pour le CO est 210 fois supérieure à son affinité pour l’O2 L’affinité de l’hémoglobine fœtale pour le CO est supérieure à celle de l’hémoglobine adulte de la mère Mécanisme d’action toxique HbO2 + CO HbCO + O2 - Il s’agit d’une combinaison stable mais réversible - Cet équilibre est régi par la loi d’action de masse (où M représente le coefficient de Haldane)

11. Mécanisme d’action toxique 2) Diminution du transfert de l’oxygène de l’hémoglobine vers le tissu La présence de CO déplace vers la gauche et vers le bas la courbe de dissociation de l’HBO2 5 ml Le CO renforce l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 0,5 ml 2,5 ml Disponible sur who.int/ipcs/en/ Adapté de: Roughton FJW et al. Am J Physiol, 141: 17-31, 1944 Rahn H et al. American Physiological Society 1955

12. Mécanisme d’action toxique 3) Fixation sur les structures héminiques Myoglobine Diminution de l’oxygénation du tissu musculaire (myocarde) Aggravation de l’hypoxie Rq: L’affinité de la myoglobine pour le CO est 40 fois supérieure à celle pour l’O2 Dissociation de MbCO plus lente que celle d’HbCO Cytochrome de la chaîne respiratoire Blocage de la chaîne respiratoire Aggravation de l’hypoxie Formation de radicaux libres

13. Clinique de l’intoxication - Intoxication aiguë Phase de début d’intoxication Violentes céphalées Troubles digestifs (nausées, vomissements sans diarrhée) Asthénie, vertiges Troubles de l’humeur (ébriété) Troubles du comportement (syndrome confusionnel) Troubles visuels Confusion avec l’intoxication alimentaire Phase d’état de l’intoxication Troubles neurologiques : Coma hypertonique Troubles cardiovasculaires: Ischémie myocardique, troubles de repolarisation, Hypotension. Troubles musculaires: Rhabdomyolyse Biologie Acidose métabolique, Élévation des CPK, Hyperglycémie, hyperleucocytose.

14. Clinique de l’intoxication - Intoxication aiguë Évolution de l’intoxication Mort Récupération complète sans séquelle Récupération immédiate avec séquelles neurologiques Syndrome parkinsonien, hémiplégie, neuropathies périphériques, … Récupération après un temps de latence avec séquelles neurologiques Syndrome post-intervallaire Temps de latence de 2 à 40 jours Fréquente chez les personnes âgées Symptômes identiques aux précédents

15. Clinique de l’intoxication Carboxyhémoglobinémie et effets toxiques HbCO (%) Signes cliniques Céphalées modérées à l’effort 1-10 10-30 Céphalées importantes Céphalées, nausées, vomissements, asthénie, perte de connaissance 30-40 Troubles respiratoires, coma, convulsions 40-60 Coma, convulsions, défaillance cardiorespiratoire, décès > 60 Sujet normal non fumeur : 1 à 2 % d’HbCO Sujet normal fumeur : 7 % d’HbCO

16. Absence de signe clinique • Présence de signes cliniques mais difficulté de classement de l’intoxication dans un stade de gravité donné • Gravité moderée • Inconfort, vertiges • Céphalées, nausées, vomissements, asthénie • Etat sévère Perte de conscience transitoire et réversible spontanément • Signes neurologiques (convulsions, coma) • Signes cardiovasculaire (arythmies, infarctus du myocarde) • Décès 46 % des cas 2,5 % des cas 46 % des cas 3 % des cas 2,5 % des cas Fréquence des signes observés dans l’intoxication au CO (source INVS, BEH 2008/44)

17. Clinique de l’intoxication - Intoxication chronique Les tissus gros consommateurs d’oxygène sont les plus touchés Système nerveux central Troubles caractériels Troubles de la vigilance Système cardiovasculaire La présence d’HbCO favoriserait la fixation du cholestérol sur la tunique interne des petites artères

18. Intoxication chez la femme enceinte Le CO passe au travers de la barrière placentaire Intoxication fœtale (gravité importante, risque de mort fœtale) Retard à l’intoxication du fœtus Retard à la détoxication du foetus L’affinité de l’hémoglobine fœtale pour le CO est supérieure à celle de l’hémoglobine maternelle La gravité de l’intoxication fœtale ne peut être jugée sur l’état de la mère Traitement : Oxygénothérapie hyperbare Surveillance attentive de la grossesse

19. 3 points Traitement de l’intoxication 1) Soustraire la victime de l’atmosphère toxique Protection des sauveteurs vis-à-vis de l’ambiance viciée port de masque à cartouche d’hopcalite port de masque à adduction d’air (ARI) Risque d’explosivité de l’atmosphère riche en monoxyde de carbone Éviter le sur accident 2) Maintenir les fonctions vitales déprimées Traitement symptomatique des défaillances viscérales éventuelles Intubation / ventilation assistée (coma) Remplissage vasculaire Drogue inotrope si nécessaire

20. Hb + O2 HbCO O2 + CO 3 points Traitement de l’intoxication 3) Faciliter la dissociation de la carboxyhémoglobine L’oxygénothérapie doit être aussi précoce que possible Oxygène = Antidote Oxygénothérapie normobare Signes cliniques modérés ; Formes bénignes Indications : Comment : Masque / Tente (enfant) Intubation et ventilation contrôlée (coma) Conditions : FiO2 = 1 ; 6 à 10L.min-1 ; 6 à 12 heures Oxygénothérapie hyperbare Indications : Grossesse, coma ou perte de connaissance initiale, signes neurologiques objectifs Masque, caisson hyperbare Comment : Conditions : FiO2 = 1 ; 90 min ; 2,5 ATA puis surveillance pendant 6h vitesse de dissociation de l’HbCO quantité d’oxygène dissout dans le sang Avantages :

21. Détection du Monoxyde de Carbone Dosage du CO Intérêt diagnostic Intérêt préventif 1) Détection et dosage dans l’air - Méthode colorimétrique basée sur les propriétés réductrices du CO 5 CO + I2O5 5 CO2 + I2 Apparition d’une couleur brun-vert Principe du tube Dräger Seuil de détection de 10 ppm - Méthode spectrophotométrique basée sur l’absorption de rayonnement IR par le CO Trois bandes d’absorption se situant vers 2,2 ; 4,5 et 4,6μm - Méthode électrochimique Méthode basée sur la mesure d’un courant généré par l’oxydation du CO

22. Détection du Monoxyde de Carbone 2) Dosage dans le sang Méthode destructrice Dosage du CO Méthode non destructrice Détermination du % d’HbCO Méthode destructrice Le principe consiste à doser le CO après dénaturation de l’HbCO - Méthode par spectrophotométrie IR des gaz extraits du sang - Méthode par microdiffusion CO + Pd2+ + H2O CO2 + Pd + 2H+ Les résultats obtenus sont exprimés en ml de CO pour 100 ml de sang, ils ne renseignent pas sur le taux d’HbCO Il faut déterminer en parallèle le taux d’hémoglobine, Le pourcentage de carboxyhémoglobine étant donné par la formule suivante CO (ml/100ml de sang) * 100 % HbCO = 1,46 * Hb (g/100ml de sang)

23. Détection du Monoxyde de Carbone 2) Dosage dans le sang Méthode non destructrice Le principe consiste à déterminer le pourcentage de carboxyhémoglobine par spectrophotométrie Maxima d’absorption Hémoglobine 556 nm Oxyhémoglobine 576nm 540nm Carboxyhémoglobine 570nm 538nm

24. Détection du Monoxyde de Carbone 3) Dosage dans l’air expiré Recueil de l’air alvéolaire (technique de la respiration retenue) Dosage du CO de l’échantillon par spectrophotométrie dans l’IR ou électrochimie Possibilité de convertir le résultat obtenu en % d’HbCO CO HBCO % = 0,5 + 5 Surveillance professionnelle Consultation anti-tabac

25. Prévention des intoxications au CO Campagne d’information Messages d’information en début d’hiver (radio) Plaquettes informatives, conseils Utilisation d’appareils chauffants dans de bonnes conditions d’aération Détecteurs familiaux de CO dans les pays nordiques Législation Maladie professionnelle n°40 (régime agricole) n°64 (régime générale) Dépistage du syndrome post-intervallaire Visite médicale conseillée 3 semaines après l’intoxication

26. Prévention

27. Prévention