Le Monoxyde de Carbone - CO -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-NormandiePr. Laurent VERNHET. Laboratoire de Toxicologie, UFR des Sciences Pharmaceutiques, Université Rennes 1

Gazasphyxiant

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 O2 CO

Introduction

Intoxication fréquente (période hivernale)

Intoxication plus fréquente dans leNord de la France

Environ 6000 victimes d’intoxications chaque année, dont environ 300 décès

En 2006 (source INVS, BEH 2008/44) : 1682 intoxications4892 intoxiqués2,4 % de décès

Une des principales causes d’intoxication accidentelle en milieu domestique

1ière cause d’intoxication en France

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%)

Taux biologique normal de CO

Taux normal d’HbCO(~1 à 2%)

COCO+

biliverdine

O2

NA

DP

H,H

+

H2O

NA

DP

+

Hème

Hème oxygénase

Origine du Monoxyde de Carbone

Origine naturelle du CO:

Photodissociation du CO2 en haute altitude

Volcanisme

Formation naturelle dans notre organisme

bilirubine

NADPH, H+

NADP+

+FeFe2+2+

biliverdineréductase

Gaz des marais

Origine du Monoxyde de Carbone

Origine anthropique du CO:Origine anthropique du CO: Utilisation de four / moteur à combustionUtilisation de four / moteur à combustion

Dans l’industrie Industrie de production de matériaux (sidérurgie, fonderie,…)

Incendies de mines (coup de grisou)

Dans l’environnement Le transport urbain

Incendies

Milieux confinés comme tunnel et parking

Industrie (rejet dans l’atmosphère)

Origine du Monoxyde de Carbone

Dans l’environnement domestique

A chaque fois qu’il y a une combustion

Utilisation des appareilsdans de mauvaises conditions d’aération

Cheminée à mauvais tirage

Chauffe-eau

Chauffage gaz (mauvaises conditions)

Brasero

Poêle à charbon vétuste

Groupe électrogène

Tabagisme

Multiplicité des sources

Devenir du CO dans l’organisme

Absorption: Voie pulmonaireDiffusion très rapide au travers de la barrière alvéolo-capillaireFavorisée par un rythme respiratoire élevé

85%85%

15%15%

COCODistribution: Fixation au niveau des protéines héminiquesprotéines héminiques

Hémoglobine,Hémoglobine,Myoglobine,Cytochrome aa3 (chaîne respiratoire),Cytochrome P450, …

% 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

Devenir du CO dans l’organisme

Métabolisme: Une faible proportion peut être transformée en CO2

Elimination: Dans l’air expiré½ vie d’élimination

- Air ambiant 4 à 5 heures- Oxygénothérapie normobare ; 1 ATA 80 à 90 minutes- Oxygénothérapie hyperbare ; 2,5 ATA 35 minutes

Mécanisme d’action toxique

- 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)

HbOHbO22 + + COCO HbHbCOCO + O + O22

L’affinité de l’hémoglobine fœtale pour le CO est supérieure à celle de l’hémoglobine adulte de la mère

L’affinité de l’hémoglobine adulte pour le CO est 210 fois supérieure à son affinité pour l’O2

M = = 210[HbCO] . PO2[HbCO] . PO2

[HbO2] . PCO[HbO2] . PCO

1) Diminution du transport de l’oxygène dans le sang (1) Diminution du transport de l’oxygène dans le sang ( [HbO [HbO22]]sangsang))

Mécanisme d’action toxique

2) Diminution du transfert de l’oxygène de l’hémoglobine vers le tissu2) Diminution du transfert de l’oxygène de l’hémoglobine vers le tissu

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

Le CO renforce l’affinitéde l’hémoglobine pour l’O2

La présence de CO déplacevers la gauche et vers le bas

la courbe de dissociation de l’HBO2

5 ml

2,5 ml0,5 ml

Mécanisme d’action toxique

Myoglobine

Cytochrome de la chaîne respiratoire

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

Blocage de la chaîne respiratoireAggravation de l’hypoxieFormation de radicaux libres

3) Fixation sur les structures héminiques3) Fixation sur les structures héminiques

Clinique de l’intoxication - Intoxication aiguë

Phase de début d’intoxicationPhase 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 avecl’intoxication alimentaire

Phase d’état de l’intoxicationPhase d’état de l’intoxication

Troubles neurologiques : Coma hypertonique

Troubles cardiovasculaires: Ischémie myocardique, troubles de repolarisation,Hypotension.

Troubles musculaires: Rhabdomyolyse

Acidose métabolique,Élévation des CPK,Hyperglycémie, hyperleucocytose.

BiologieBiologie

Évolution de l’intoxicationÉvolution de l’intoxication

Récupération après un temps de latence avec séquelles neurologiques

Syndrome post-intervallaireTemps de latence de 2 à 40 joursFréquente chez les personnes âgéesSymptômes identiques aux précédents

Mort

Récupération complète sans séquelle

Récupération immédiate avec séquelles neurologiques

Syndrome parkinsonien, hémiplégie, neuropathies périphériques, …

Clinique de l’intoxication - Intoxication aiguë

Clinique de l’intoxication

Carboxyhémoglobinémie et effets toxiquesCarboxyhémoglobinémie et effets toxiques

1-10

10-30

30-40

40-60

> 60

Céphalées modérées à l’effort

Céphalées importantes

Céphalées, nausées, vomissements, asthénie, perte de connaissance

Troubles respiratoires, coma, convulsions

Coma, convulsions, défaillance cardiorespiratoire, décès

HbCO (%)HbCO (%) Signes cliniquesSignes cliniques

Sujet normal non fumeur : 1 à 2 % d’HbCOSujet normal fumeur : 7 % d’HbCO

Fréquence des signes observés dans l’intoxication au CO

Absence de signe clinique

Présence de signes cliniques mais difficulté de classement de l’intoxication dans un stade de gravité donné

Gravité moderéeInconfort, vertigesCéphalées, nausées, vomissements, asthénie

Etat sévèrePerte de conscience transitoire et réversible spontanémentSignes neurologiques (convulsions, coma)Signes cardiovasculaire (arythmies, infarctus du myocarde)

Décès

3 % des cas

2,5 % des cas

2,5 % des cas

46 % des cas

46 % des cas

(source INVS, BEH 2008/44)

Les tissus gros consommateurs d’oxygène sont les plus touchésLes tissus gros consommateurs d’oxygène sont les plus touchés

Système nerveux centralSystème nerveux central

Système cardiovasculaireSystème cardiovasculaire

Troubles caractériels

Troubles de la vigilance

La présence d’HbCO favoriserait la fixation du cholestérol sur la tunique interne des petites artères

Clinique de l’intoxication - Intoxication chronique

Intoxication chez la femme enceinte

Le Le COCO passe au travers de la barrière placentaire passe au travers de la barrière placentaire

L’affinité dL’affinité de e l’hémoglobine fœtale l’hémoglobine fœtale pour le CO pour le CO est supérieure à celle est supérieure à celle dede l’hémoglobine l’hémoglobine maternellematernelle

Intoxication fœtale (gravité importante, risque de mort fœtale)Retard à l’intoxication du fœtusRetard à la détoxication du foetus

Traitement : Oxygénothérapie hyperbareTraitement : Oxygénothérapie hyperbare

La gravité de l’intoxication fœtale ne peut être jugée sur l’état de la mèreLa gravité de l’intoxication fœtale ne peut être jugée sur l’état de la mère

Surveillance attentive de la grossesseSurveillance attentive de la grossesse

Traitement de l’intoxication

1) Soustraire la victime de l’atmosphère toxique1) Soustraire la victime de l’atmosphère toxique

Protection des sauveteurs vis-à-vis de l’ambiance viciéeport de masque à cartouche d’hopcaliteport de masque à adduction d’air (ARI)

Risque d’explosivité de l’atmosphère riche en monoxyde de carbone

Éviter le sur accidentÉviter le sur accident

3 points3 points

2) Maintenir les fonctions vitales déprimées2) Maintenir les fonctions vitales déprimées

Traitement symptomatique des défaillances viscérales éventuelles

Intubation / ventilation assistée (coma)Remplissage vasculaireDrogue inotrope si nécessaire

3) Faciliter la dissociation de la carboxyhémoglobine3) Faciliter la dissociation de la carboxyhémoglobine

Traitement de l’intoxication

L’oxygénothérapie doit être aussi précoce que possibleL’oxygénothérapie doit être aussi précoce que possible

Oxygénothérapie hyperbareOxygénothérapie hyperbare

Oxygénothérapie normobareOxygénothérapie normobare

Comment :

Conditions :

Indications :

Avantages :

GrossesseGrossesse, coma ou perte de connaissance initiale,signes neurologiques objectifs

Masque, caisson hyperbare

FiO2 = 1 ; 90 min ; 2,5 ATA puis surveillance pendant 6h

vitesse de dissociation de l’HbCOquantité d’oxygène dissout dans le sang

Masque / Tente (enfant)Intubation et ventilation contrôlée (coma)

FiO2 = 1 ; 6 à 10L.min-1 ; 6 à 12 heures

Comment :

Conditions :

Indications : Signes cliniques modérés ; Formes bénignes

3 points3 points

Oxygène = AntidoteOxygène = Antidote

HbHbCOCO HbHb COCOOO22 OO22 ++++

Détection du Monoxyde de Carbone

Dosage du CODosage du CO Intérêt diagnostic Intérêt diagnostic Intérêt préventifIntérêt préventif

Apparition d’une couleur brun-vertApparition d’une couleur brun-vert

1) Détection et dosage dans l’air1) Détection et dosage dans l’air

- Méthode colorimétrique basée sur les propriétés réductrices du CO

5 CO + I2O5 5 CO2 + I2

Principe du tube DrPrincipe du tube DräägergerSeuil 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 4,64,6μmμm

- Méthode électrochimique

Méthode basée sur la mesure d’un courant généré par l’oxydation du CO

2) Dosage dans le sang2) Dosage dans le sang

Méthode destructrice Dosage du COMéthode non destructrice Détermination du % d’HbCO

Méthode destructriceMéthode destructrice

- Méthode par spectrophotométrie IR des gaz extraits du sang- Méthode par microdiffusion

Le principe consiste à doser le CO après dénaturation de l’HbCO

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

% HbCO =CO (ml/100ml de sang) * 100

1,46 * Hb (g/100ml de sang)

COCO + Pd2+ + H2O CO2 + PdPd + 2H+

Détection du Monoxyde de Carbone

Méthode non destructriceMéthode non destructrice

2) Dosage dans le sang2) Dosage dans le sang

Le principe consiste à déterminer le pourcentage de carboxyhémoglobine par spectrophotométrie

Hémoglobine 556 nm

Oxyhémoglobine 576nm 540nm

Carboxyhémoglobine 570nm 538nm

Maxima d’absorption

Détection du Monoxyde de Carbone

3) Dosage dans l’air expiré3) 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

HBCO % = 0,5 +CO5

Surveillance professionnelle

Consultation anti-tabac

Détection du Monoxyde de Carbone

Prévention des intoxications au CO

Campagne d’informationCampagne d’information

LégislationLégislation

Maladie professionnelle n°40 (régime agricole)n°64 (régime générale)

Messages d’information en début d’hiver (radio)Plaquettes informatives, conseils

Détecteurs familiaux de CO dans les pays nordiques

Dépistage du syndrome post-intervallaireDépistage du syndrome post-intervallaire

Visite médicale conseillée 3 semaines après l’intoxication

Utilisation d’appareils Utilisation d’appareils chauffants dans de bonnes chauffants dans de bonnes

conditions d’aérationconditions d’aération

Prévention

Prévention