Éléments-traces

Les éléments-traces se retrouvent naturellement en faibles concentrations dans l’environnement et dans nos aliments. Certains d’entre eux sont essentiels pour les êtres humains, c’est-à-dire qu’ils sont nécessaires (à basse concentration) pour être en bonne santé. Toutefois, une exposition excessive tant à des éléments essentiels que non essentiels peut avoir des effets néfastes sur la santé.

Qu’entend-on par éléments-traces ?

Les éléments-traces sont des éléments chimiques que l’on trouve naturellement, le plus souvent en faibles concentrations (traces) dans l’environnement, dans nos aliments et dans tous les organismes vivants. Ils sont souvent appelés « métaux lourds », mais comme nous l’expliquons ci-dessous, cela ne correspond pas toujours à la réalité.

Il a été prouvé que certains éléments-traces sont essentiels pour les organismes vivants, dont l’homme. Cela signifie qu’ils remplissent une fonction absolument nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme. Des symptomes cliniques peuvent apparaitre lorsque la prise quotidienne d’un élément essentielle est insuffisante, on parle alors de déficit. Lorsque la prise quotidienne de cet élément est à nouveau suffisante, ces symptômes disparaîtront. Exemples d’éléments essentiels pour l’homme : le cobalt (Co), le chrome (Cr), le cuivre (Cu), le fer (Fe), l’iode (I), le molybdène (Mo), le sélénium (Se), le zinc (Zn). 

D’autres éléments-traces ne sont pas essentiels et n’ont donc aucune fonction biologique (connue) comme l’aluminium (Al), l’arsenic (As), le cadmium (Cd), le mercure (Hg) et le plomb (Pb). Il est important de savoir que tant les éléments essentiels que non essentiels peuvent être toxiques lorsque leur teneur est trop élevée.

Dans l’environnement, les éléments-traces peuvent se retrouver dans la nourriture humaine et animale, augmentant ainsi l’exposition humaine. Des effets sur la santé peuvent être provoqués par une exposition accrue aux éléments-traces qui résulte généralement d’une exposition chronique (en d’autres termes, de longue durée). Les dommages aigus sont plutôt rares et sont habituellement associés à une exposition accidentelle dans un milieu de travail (p. ex. inhalation de vapeurs métalliques).

Le terme « éléments-traces » est préférablement utilisé pour remplacer le terme « métaux lourds »

S’il est vrai que le terme métaux lourds est souvent utilisé comme synonyme du terme éléments-traces, ce n’est pas correct d’un point de vue scientifique. De très nombreux éléments-traces ne possèdent pas les propriétés typiques des métaux (p. ex. conductivité électrique et thermique élevée, brillant, etc.) et sont, d’un point de vue strictement chimique, des métalloïdes, comme l’arsenic (As) ou le sélénium (Se),
De plus, les « métaux lourds » au sens strict du terme sont des métaux ayant un poids spécifique élevé (c’est-à-dire une masse volumique élevée) qui doit en principe dépasser une valeur limite pour être qualifié de « lourds ». Cependant, cette limite diffère d’une source à l’autre et peut varier de > 3 g cm-3 à > 7 g cm-3 et plus. Par conséquent, il est difficile de déterminer si un métal est « lourd » ou non. Chez Sciensano, nous préférons donc le terme éléments-traces à celui de métaux lourds. Le groupe “éléments-traces” comprend donc à la fois :

  • des éléments métalliques (lourds) tels que le mercure (Hg), le plomb (Pb), le cadmium (Cd) et le cuivre (Cu) et
  • des éléments non métalliques comme l’arsenic (As), le sélénium (Se). Parmis ces derniers, certains sont essentiels, comme le sélénium (Se) et le cuivre (Cu), mais d’autres ne le sont pas, comme l’arsenic (As), le cadmium (Cd) et le plomb (Pb).

Le terme éléments-traces est basé sur la distinction entre macro-éléments et micro-éléments (éléments-traces) dans de nombreuses disciplines scientifiques.

Les éléments-traces dans le domaine des sciences de la terre et des sciences de la vie

Les éléments-traces sont des éléments qui sont habituellement présents dans l’environnement, dans notre alimentation et dans tous les organismes vivants en faibles concentrations (à l’état de traces). Ils sont opposés aux macroéléments qui sont présents en concentrations beaucoup plus élevées. 
Selon la discipline scientifique, il s’agit d’autres éléments.

Ainsi, pour les sciences de la terre, les macro-éléments sont les 8 éléments formant la roche (O, Si, Al, Fe, Na, Mg, Ca et K) qui forment ensemble plus de 90 % de la croûte terrestre. Les autres éléments naturels représentent chacun <0,1 % du total et sont considérés comme des éléments-traces.

En revanche, pour les sciences de la vie, les éléments-traces sont ceux qui sont présents dans les organismes vivants en concentration de l’ordre <0,01 % ou <100 mg kg–1. Les macro-éléments sont les principaux composants des biomolécules, à savoir C, O, H, N, P, S, Mg, Ca et K, et sont présents en concentrations qui sont fonction des organismes étudiés.

Exposition humaine aux éléments-traces

Les éléments-traces sont des éléments naturellement présents dans la croûte terrestre. Par conséquent, ils sont largement présents (généralement en faibles concentrations) dans l’environnement, dans les organismes vivants et dans notre alimentation. 

L’homme est principalement exposé aux éléments-traces par l’ingestion de nourriture, la respiration ou par contact cutané. La mesure dans laquelle une personne est exposée par une ou plusieurs de ces voies dépend de l’élément en question et des circonstances : par exemple, une personne peut être exposée sur le lieu de travail ou simplement par la pollution de l’environnement. Dans le cas du cadmium (Cd), le comportement tabagique contribue également à déterminer l’exposition, puisque cet élément est présent en concentration élevée dans le tabac.

Un effet secondaire indésirable de notre société industrialisée, dans laquelle des éléments-traces sont utilisés dans toutes sortes d’applications utiles (plomb dans les canalisations d’eau, cuivre dans le câblage électrique, composés d’arsenic dans les pesticides ou les produits de protection du bois, cadmium et nickel dans les batteries Ni-Cd), est la contamination des sols, des sédiments, de l’eau et des aliments avec des traces d’éléments. 

Les sources de contamination primaires sont les activités minières et de fonderie, la combustion des combustibles fossiles et les éruptions volcaniques. Parmis les autres sources de contaminants figurent la circulation automobile, certaines activités agricoles (pesticides, produits de protection du bois, impuretés dans les engrais, fumier provenant de l’élevage animal intensif, en particulier les porcs et les poules), l’industrie chimique (batteries, pigments et peintures), l’électricité et l’électronique (câbles, connecteurs et semi-conducteurs). En outre, la mise en décharge de déchets (contenants tous les éléments-traces) et l’utilisation de boues d’épuration peuvent entraîner la dispersion d’éléments-traces dans l’environnement.

Ainsi, les nombreuses applications impliquant des éléments-traces, induisent un risque d’exposition humaine potentiellement accru (par exemple en buvant de l’eau contaminée ou en mangeant des produits d’origine végétale ou animale dans lesquels ces éléments se sont accumulés). Localement, les concentrations naturelles de certains éléments peuvent également atteindre des niveaux nocifs. 
En raison d’une inquiétude accrue quant aux risques possibles pour la santé de certains éléments-traces, l’utilisation de certains de ces éléments est plus sévèrement réglementée aujourd’hui et d’éventuelles solutions de remplacement sont recherchées (par exemple, l’utilisation de plastique au lieu de plomb pour les conduites d’eau, le remplacement des thermomètres au mercure par des thermomètres numériques.).

Comment la loi régule-t-elle la présence des éléments-traces dans les aliments ?

Afin de protéger la santé des consommateurs, des teneurs maximales ont été fixées au niveau européen pour certains éléments traces dans des denrées alimentaires spécifiques. Les teneurs maximales sont reprises dans le RÈGLEMENT (CE) N° 188½006 DE LA COMMISSION du 19 décembre 2006 portant sur les teneurs maximales de certains contaminants dans les denrées alimentaires (avec plusieurs modifications : UE 488/2014 (Cd), UE 2015/1005 (Pb), UE 2015/1006 (Asi)).
En Belgique, l’Agence fédérale pour la sécurité de la chaîne alimentaire (AFSCA) veille à ce que la teneur maximale ne soit pas dépassée, en collaboration avec un réseau de laboratoires agréés.

Sciensano mesure et évalue l’exposition humaine aux éléments-traces et les risques potentiels pour la santé. Les éléments non essentiels et les éléments essentiels sont pris en compte. En tant que Laboratoire national de référence (LNR) pour les métaux lourds dans les alimentations humaine et animale, et dans les matériaux en contact avec les aliments (FCM), nous prêtons main-forte à l’Agence fédérale pour la sécurité de la chaîne alimentaire (...

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