Cuivre & Composés

Ce métal est rouge, brunâtre, malléable et ductible, et a une excellente conductivité électrique et thermique. Le cuivre est un élément essentiel; il est transporté dans le sérum lié à la céruloplasmine.

Les composés employés par les potiers sont:

- l’oxyde de cuivre noir,

- l’oxyde de cuivre rouge,

- le carbonate de cuivre.

Sources et Production :

I-Formes Chimiques:

Le cuivre forme deux (2) séries de composés:

les composés (cupriques)(I) et (cuivreux) (II). Le cuivre métallique est assez résistant à la corrosion et n'est pas attaqué par l'air sec, l'eau, ou les acides non-oxydants.

L'oxyde de cuivre I (Cu2O) se rencontre naturellement sous forme d’un minerai rougeâtre appelé cuprite. L'oxyde de cuivre II est noir et est obtenu en chauffant du cuivre sous forme métallique dans l’air. À l’air humide, le cuivre se couvre d’une couche de carbonate basique de cuivre.

II-Utilisations et Sources d’Exposition :

Le cuivre a été le premier métal employé par les humains et semble avoir été découvert sur l'île de Chypre autour de 2500 A.C. Des sels de cuivre ont été employés comme agents thérapeutiques pendant plus de 2,000 ans, le sulfate de cuivre a été médicalement employé en tant qu'émétique, et il était également une arme populaire pour commettre des meurtres et un abortif en France au 19e siècle.

Le Chili, les Etats-Unis, le Canada, et la Russie en sont les principaux producteurs.

Les minerais du cuivre sont concentrés par un processus de flottaison et puis sont raffinés. La fonte consiste à appliquer de la chaleur de façon suffisante pour concentrer le métal et pour fondre la gangue restante (minerai de rebut) dans des scories.

A-Utilisations :

Le cuivre est employé:

- dans la production d'une grande variété d'alliages ayant des applications multiples;

- le laiton: contient principalement du cuivre et du zinc.

- le bronze: contient principalement du cuivre et de l'étain.

- divers alliages avec l'argent, le cadmium, le béryllium, le nickel...

- dans l'industrie électrique;

- dans l'industrie du bâtiment: lignes de gaz...

- dans les colorants tels que le vert émeraude, dans les émaux céramiques, et comme sel dans le processus lithographique.

- comme pesticides (graines et vignes) sous forme de sels, comme la bouillie bordelaise basée sur le sulfate de cuivre

- le sulfate de cuivre est également employé dans le blanchiment et l'industrie du cuir

- etc...

B- Exposition  Environnementale :

Elle se produit principalement par l’ingestion d'eau potable ayant des concentrations de cuivre élevées et par l'ingestion accidentelle ou intentionnelle des sels de cuivre.

Toxicologie Clinique :

I-Voies d’Exposition :

Le cuivre est un élément essentiel pour les mammifères. La maladie se produit quand l’apport dans le régime alimentaire est déficient ou excessif. La voie principale d’exposition est l’ingestion, mais l'inhalation de poussières et de fumées de cuivre se produit en milieu industriel.

La toxicité a déjà résulté du traitement de brûlures utilisant des préparations topiques contenant du cuivre. On a rapporté que le cuivre est absorbé à partir de prothèses, de dispositifs intra-utérins (stérilets), d’unités d’hémodialyse utilisant des équipements contenant du cuivre, et suite à l'imprégnation de la peau par de l’azoture de cuivre après des explosions.

II-Absorption, Métabolisme, et Élimination :

A-Absorption :

Les besoins quotidiens en cuivre ont été estimés à 30 µg/kg de poids corporel.chez l’adulte. Après ingestion, le cuivre est absorbé de façon maximale dans l’estomac et le jéjunum.

Au début, le cuivre est lié dans le sérum à l'albumine et la transcupréine, et plus tard il est lié plus fermement à la céruloplasmine, qui lie plus de 75% du cuivre en circulation.

L'absorption est augmentée dans le déficit en cuivre et est altérée dans les maladies du petit intestin. Le cuivre est distribué dans tout le corps mais est stocké principalement dans le foie, le muscle, et l'os. La concentration normale du cuivre dans le plasma sanguin est de1 mg/litre.

Chez tous les mammifères, le cuivre est un oligoélément essentiel impliqué dans:

- la respiration cellulaire fondamentale,

- la défense contre les radicaux libres,

- la synthèse de tissu conjonctif,

- le métabolisme du fer,

- la neurotransmission.

B-Métabolisme :

Au début, le cuivre absorbé est lié à l'albumine et est transporté du tractus gastro-intestinal au foie où il est transféré à la céruloplasmine. L'excrétion urinaire est augmentée par la prise accrue de molybdène, la cirrhose, et l'obstruction biliaire.

C-Élimination :

Le cuivre est principalement éliminé dans les fèces près excrétion dans la bile.

L'excrétion urinaire du cuivre est basse chez l'homme. Les adultes en bonne santé ont des concentrations urinaires de moins de 100µg par 24 heures.

III-Symptômes et Signes Cliniques :

A-Toxicité Aigue :

1-Système Gastro-Intestinal :

Puisque le cuivre est un élément essentiel, la toxicité est rare, comme avec tous les éléments essentiels. La plupart des épisodes de toxicité aiguë ont résultées de tentatives de suicide par ingestion de sulfate de cuivre. Cependant, la mort ne survient que rarement, dû aux propriétés émétiques du sulfate de cuivre:

a-Les formes modérées :

Les formes modérées d'intoxication ne produisent seulement que :

- nausées,

- vomissements,

- diarrhée,

- malaise.

Elles ont été décrites chez des patients intoxiqués après avoir mangé ou bu dans des ustensils contenant du cuivre ou encore dans un distributeur de boissons non alcooliques.

b-Intoxication grave :

L'ingestion de sulfate de cuivre produit une inflammation grave de l'appareil gastro-intestinal,

une quantité aussi minime que 10 g de sulfate est suffisante pour causer les symptômes gastro-intestinaux suivants :

- douleur,

- nausée,

- vomissements,

- diarrhée,

- malaise,

- hématemèse,

- melena.

En outre, on rencontre ce qui suit :

- convulsions,

- déshydratation,

- choc,

- hémolysis,

- nécrose du foie et des reins.

Les patients qui ont développé de l'ictère intense par nécrose centrolobulaire du foie suite à une intoxication aigue massive au sulfate de cuivre ont une évolution plus fulminante que les patients présentant un ictère plus modéré dû à l’hémolyse intravasculaire.

L'oxydule ou le carbonate basique de cuivre peuvent également causer l'intoxication à la même dose.

Des effets gastro-intestinaux, y compris l'anorexie, les nausées, et la diarrhée occasionnelle, ont été attribués à l’ingestion de poussière de cuivre.

2-Yeux :

La Chalcosis corneae est l'imprégnation de l'oeil par du cuivre élémentaire ou par des alliages de cuivre. Cette décoloration brunâtre ou verdâtre-brune de la cornée, de la lentille, ou de l'iris peut se produire suite à des blessures par pénétration de fragments de cuivre.

Le sulfate de cuivre, l’acetoarsenite de cuivre, et le vert-de-gris causent de l’irritation et de l’inflammation mais aucun dommage permanent.

Les bains d'électrodéposition contenant du chlorure et du cyanure de cuivre peuvent causer des réactions graves et des opacifications permanentes.

De l'irritation passagère des yeux est survenue suite à l'exposition à de fines poussières de cuivre oxydé produite par arc électrique.

3-Système Respiratoire :

Typiquement la Fièvre des fondeurs est caractérisée par :

- congestion nasale,

- fièvre jusqu'à 39 C,

- frissons,

- malaise,

- douleurs musculaires,

- sécheresse de la bouche et la gorge,

- mal de tête,

- essouflement,

- leucocytose jusqu'à 12,000 à 16,000.

Les symptômes se développent généralement après des expositions répétées pendant la semaine de travail, tendant à diminuer vers la fin de la semaine, seulement pour retourner plus fortement lors de la réexposition après le week-end. Ce phénomène s’appele Fièvre du lundi matin.

Après le retrait de l’exposition les symptômes s’amendent. La maladie résulterait de mécanismes immunitaires, mais on n’a pas rapporté de toxicité chronique.

L'inhalation des sels de cuivre peut causer de l'irritation des voies respiratoires.

L'inhalation de fumées de cuivre peut causer des nausées, un goût métallique, et de la décoloration de la peau et des cheveux.

4- Système Rénal :

On a observé des anomalies du rein après ingestion de sulfate de cuivre. On a fréquemment observé de l’hématurie, une élévation de l’azote d'uréique, et de l’oligurie parmi une importante série d’intoxications. On a observé de la nécrose tubulaire aiguë à l'analyse d'urine et à la biopsie rénale. L’hémolyse intravasculaire mais pas l’hypertension, ont précédé le dévélopement de la nécrose tubulaire aiguë.

5-Système Neurologique :

Il n’y a aucune preuve de déficit neurologique dû à la toxicité acquise au cuivre.

Le coma observé dans l'intoxication aigue au sulfate de cuivre résulte probablement de l'urémie.

6-Système Hématologique :

L'anémie hémolytique accompagne l'intoxication grave au sulfate de cuivre et peut se rencontrer lors du traitement de brûlures avec du sulfate de cuivre et l’hémodialyse utilisant de l'équipement de dialyse contenant du cuivre. L'anémie hémolytique se produit également sporadiquement dans la maladie de Wilson, l’hémolyse est abrupte dans ces situations.

B-Toxicité Chronique:

Chez le rat, des modifications dégénératives du foie et des reins ont été décrites chez les animaux recevant, d'une façon chronique, des sels de cuivre par ingestion (plus de 4.000 ppm dans leur alimentation). Chez l’homme, les mêmes modifications (éventuellement accompagnées d'encéphalopathie) ont été décrites principalement dans les patients souffrant de la maladie de Wilson.

L’atteinte chronique dû à un stockage excessif du cuivre est incarné par la maladie de Wilson,

qui est une maladie génétique à transmission autosomique récessive du métabolisme du cuivre. Cette maladie est caractérisée par le dépôt excessif de cuivre dans la plupart des organes, plus particulièrement le foie, les reins, le cerveau, et les yeux. Elle est caractérisée par une capacité diminuée d'éliminer le cuivre par l'intermédiaire de la bile. L’affection se caractérise par une rigidité musculaire généralisée, une dysarthrie, des tremblements et par une cirrhose du foie.

La maladie de Wilson a également été nommée dégénérescence hépatolenticulaire progressive, dû aux effets plus marqués sur le foie (cirrhose) et les yeux. Le traitement chélateur avec la D-pénicillamine donne d'excellents résultats thérapeutiques tandis que le traitement préféré d'entretien est de150 mg de zinc par jour par voie orale.

Un contenu élevé en cuivre dans l’eau potable et la nourriture peut contribuer au développement de dommages hépatiques graves (cirrhose) chez les enfants en bas âge.

1-Peau :

Le cuivre entraîne une coloration verdâtre de la peau, des ongles, des cheveux et des dents.

La dermatite de contact (la gale de cuivre) dû au cuivre est rare et son existence peut être prouvée par des tests épicutanés soignés.

La dermatite exzématiforme et l'urticaraire ont été associés à l'utilisation de dispositifs intra-utérins (stérilets) contenant du cuivre.

2-Yeux :

La pénétration de particules de cuivre dans l'oeil a déjà causé des cataractes.

3-Système Respiratoire:

L'inhalation chronique et récurrente de fumées de cuivre et de poussière peut mener à des perforations du septum nasal. L'exposition chronique à la poussière de cuivre et aux fumées, en milieu industriel, peut mener à des symptômes des voies respiratoires supérieures et à des signes cliniques concommitants chez les travailleurs.

L'exposition à long terme à la poussière dans le raffinage du cuivre n'a pas été associée à la maladie obstructive chronique ou à des atteintes des petites voies respiratoires. L'incidence plus élevée du cancer du poumon rapportée chez les fondeurs de cuivre est due à la présence d'arsenic dans le minerai.

4-Poumon des Vignerons :

Le Poumon des vignerons est survenu quand de la bouillie bordelaise(solution de 1 à de 2% de sulfate de cuivre neutralisée par de la chaux) a été pulvérisée de façon chronique par des ouvriers de la vigne du Portugal. Ces ouvriers ont développé une maladie pulmonaire interstitielle comprenant:

- granulomes histiocytaires,

- fibrose hyaline et nodulaire contenant beaucoup de cuivre.

Le tableau clinique est caractérisée au début par des symptômes généraux :

- faiblesse,

- perte d'appétit,

- perte de poids;

- dyspnée et toux.

Une infiltration pulmonaire micronodulaire ou réticulonodulaire, particulièrement localisée dans les plages inférieures, est l'image radiologique la plus fréquemment rencontrée. L'évolution est variable: stabilisation ou régression ou évolution vers une forme pseudotumorale comme dans l'arthracosilicosis.

On a observé une incidence élevée d'adénocarcinome, en particulier du carcinome des cellules alvéolaires. Des lésions étendues du foie ont été également notées. Les biopsies ont indiqué de la fibrose, de la cirrhose micronodulaire, des angiosarcomes et de l'hypertension portale.

C-Tératogénèse :

On n'a observé aucun effet tératogène attribuable au cuivre chez l'homme.

D-Cancérogénèse :

À l’exception de l'adénocarcinome du poumon et de l'angiosarcome du foie rencontrés chez ceux qui ont souffert du poumon des vignerons, il n’y a aucune évidence de cancérogénèse secondaire à l’exposition au cuivre.

IV-Gestion de la Toxicité :

A-Examen Clinique :

Une histoire clinique soigneuse est essentielle pour diagnostiquer l'intoxication par le cuivre chez les patients gravement malades. L'histoire devrait contenir des questions concernant l'intoxication intentionnelle avec des sels de cuivre et l'ingestion de nourriture et de boisson, plus particulièrement de boissons acides ou d'alcools préparés dans des ustensils contenant du cuivre.

Les personnes empoisonnées de façon importante par le cuivre (particulièrement par le sulfate de cuivre) devraient être évaluées, au début, pour la présence de nausées, vomissements, et de diarrhée. Les vomissements bleu-verts sont diagnostiques.

On se doit de faire une investigation pour évaluer la fonction rénale et hépatique, de même que la présence d’anémie hémolytique. Les signes vitaux et le volume urinaire doivent être mesurés pour dépister l’hypotension et l’oligurie.

L’histoire médicale est aussi la pierre angulaire de l’investigation des dermites que l’on suspectes être reliées à l’exposition au cuivre. L'enquête quant à l'exposition aux sels de cuivre en milieu de travail, à l'utilisation de bijoux contenant du cuivre, ou à l'utilisation d’un dispositif intra-utérin (stérilet) contenant du cuivre devrait être conduite. L'utilisation des tests cutanés spécifiques peut être nécessaire pour confirmer le diagnostic.

L’histoire d’un début retardé de fièvre, frissons, essouflement, et malaise après exposition aux fumées de cuivre devrait nous faire suspecter la présence de la Fièvre des fondeurs. De la fièvre, des frissons intenses, de la diaphorèse, et des sibilances peuvent être notés à l'examen physique.

B-Laboratoire :

1-Intoxication grave au sulfate de cuivre :

Les résultats de laboratoire dans l'intoxication grave au sulfate de cuivre incluent:

- fonction hépatocellulaire anormale,

- hyperbilirubinémie (directe et indirecte),

- azote uréiquee élevé dans le sang,

- créatinine élevée,

- hématurie et cylindres cellulaires à l'analyse d'urine,

- anémie,

- gaïac (selles) positif,

- cuivre sérique élevé,

- céruloplasmine élevée.

2-Fièvre des fondeurs :

Les résultats pendant les épisodes de fièvre des fondeurs incluent:

- leucocytose,

- résultats anormaux aux épreuves de fonction pulmonaire :

- obstruction des petites voies aériennes,

- réduction des volumes pulmonaires,

- réduction de la capacité de diffusion au monoxyde de carbone.

- anomalies à la radiographie pulmonaire :

- épaississement péribronchiolaire,

- infiltrats flous.

- niveaux élevés de cuivre dans les urines.

C-Traitement :

Le retrait de l'exposition est souvent suffisant pour résoudre la plupart des atteintes liées à la toxicité du cuivre.

1-Intoxication aigue par ingestion :

Dans l'intoxication aigue grave par ingestion, les vomissements ne devraient pas être provoqués car rarement nécessaire vu l’effet émétique inhérent au produit causal. La dilution avec 4 à 8 onces de lait ou d'eau est indiquée après l'ingestion ou avant le lavage gastrique. Après que toute activité convulsive ait été controllée, le lavage gastrique peut être indiqué. Au besoin, pour empêcher davantage l’absorption, du charbon activé peut être administré, suivi d'un laxatif.

Chez les patients symptomatiques, l'acide disodium-ethylènediaminetétraacétique de calcium (CaNa2-EDTA) par voie intraveineuse ou le dimercaprol par voie intramusculaire devrait être donné aussitôt que possible. La D-pénicillamine peut être donnée après le traitement initial avec le dimer-caprol. L’hémodialyse seule n'est pas efficace.

2-Blessures aux yeux :

Le traitement des blessures oculaires consiste en une irrigation vigoureuse avec du salin normal.

La référence en ophthalmologie est indiquée lors de blessures graves par le cuivre élémentaire et lors de lésions provenant de bains d'électrodéposition contenant du chlorure ou du cyanure de cuivre.

3-Fièvre de fondeurs :

Le traitement est symptomatique et le retrait de l'exposition peut être suffisant.

4-Dermatite :

Le retrait de l'exposition peut être suffisant mais l'application de préparations topiques de corticostéroïdes peut être nécessaire.

5-Cheveux verts :

Les cheveux verts dû au cuivre exogène peuvent être traités efficacement avec des shampooings contenant de la D-pénicillamine.

IV-Surveillance Biologique :

La concentration normale en cuivre plasmatique est de 1 mg/litre.

Quatre-vingt-quinze pourcent (95%) du cuivre plasmatique se retrouve dans la céruloplasmine mais, c’est une protéine qui augmente aussi dans les inflammations aigues et chroniques. Elle est élevée aussi chez les patientes qui prennet des oestrogènes et des contraceptifs et chez celles qui sont enceintes; ou encore chez ceux qui souffrent de cirrhose, de cancer, et de thyro-toxicose.

Les érythrocytes contiennent également une partie significative du cuivre sanguin sous la forme de l'enzyme, dismutase superoxyde.

Des concentrations sériques en cuivre plus élevées se retrouvent chez les individus ayant des affections hépatiques telles que la cirrhose primaire et d'autres maladies cholestatiques. Aux concentrations dans l’air près des limites d'exposition permises, la surveillance biologique n'est pas justifiée. Des valeurs limites biologiques ne peuvent pas être établies, dû au manque de dose fiable d'exposition et de relation d'effet.

V-Règlementation Occupationelle & Environnementale, et

Recommendation Diététique :

A-Occupationelle :

1-La VEMP au Québec pour les poussières et brouillards de cuivre est :

1mg/m3 exprimé en Cu.

2-La VEMP pour les fumées de cuivre est :

0.2mg/m3 expimé en Cu.

B-Environnementale :

L'EPA (États-Unis) a déterminé que l'eau des lacs et cours d’eau ne devrait pas contenir plus de 1 ppm, et l’eau potable pas plus de 1,3 ppm.

C-Recommendation Diététique:

La National Academy of Sciences (États-Unis) considère un apport de 2 à 3 mg de cuivre par jour comme étant un niveau adéquat et sécuritaire pour les adultes.

VI-Destin Environnemental et Transport :

Le cuivre se rencontre dans la croûte terrestre à un niveau d’environ 70 ppm et dans l’eau de mer à 0,001- 0,002 ppm. L'exploitation et la fonte sont les sources anthropogènes les plus importantes. Les sols acides contribuent à la solubilité et au transport accrus, quoiqu’une mobilisation appréciable ne se produise seulement qu’à un pH inférieur à 3 dans les sols organiques.

Un pH bas et le transit de l'eau douce dans les tuyaux de cuivre peuvent produire des niveaux élevés dans l’eau potable; cependant, seulement 1% des échantillons d'eau potable aux Etats-Unis dépassent la norme édictée par l’Agence de Protection de l’Environnement.

VII-Surveillance Environnementale et Professionnelle:

Les niveaux de fumées et poussières de cuivre devraient être mesurés pour s’assurer de leur conformité aux normes locales. Une réévaluation devrait être faite après tout changement dans les méthodes de travail ou procédé qui pourrait causer une élévation des concentrations dans l’air.

Chez les patients suspects de subir une surexposition non-professionnelle au cuivre, une recherche environnementale devrait être conduite comprenant la mesure du cuivre dans:

- l’eau potable,

- les remèdes disponibles sans prescription et les suppléments alimentaires;

de même qu’une évaluation de leurs habitudes diététiques tel que l’ingestion de boissons acides dans des ustensils contenant du cuivre.

La dermatite de contact due au cuivre est rare. Cependant, sa présence peut être prouvée par

des épreuves épicutanés soigneusement réalisées. La dermatite exzématiforme et l'urticaire ont été associés à l'utilisation des stérilets intra-utérins contenant du cuivre.

Une décoloration verdâtre des cheveux a été rencontrée chez les individus blonds ou légèrement pigmentés lorsqu’exposés à de la poussière de cuivre ou à de l'eau teintée de cuivre utilisée pour laver les cheveux ou pour pratiquer la natation..

VIII-Prévention :

Les composés du cuivre employés par les potiers ne sont pas considérés dangereux.

Dans les émaux, la présence du cuivre augmente le relâchement du plomb.

Un bon entretien ménager de votre studio est toujours une bonne pratique. L'action d'éviter les processus produisant inutilement de la poussière est également importante et le port d'un masque approuvé pour la poussière, quand l'exposition semble dangereuse, est également une bonne pratique.

Edouard Bastarache M.D. (Médecine du Travail et de l’Environnnement)

Auteur de « Substitutions de matériaux céramiques complexes »
edouardb@sorel-tracy.qc.ca
http://www.sorel-tracy.qc.ca/~edouardb/

Références :

1-Occupational Medicine, Zenz Carl, dernière édition.
2-Occupational & Environmental Medicine, Ladoue Joseph, dernière édition.
3-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, dernière édition.
4-Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., dernière édition.

5-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R., dernière édition.

6-Industrial Chemical Exposure, Lauwerys R., Hoet Perrine, 2è édition.

7-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, 4è edition.

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