Chaque fois que la matière organique est brûlée, comme dans un incendie de forêt, une centrale électrique, l'échappement d'une voiture, ou en cuisine quotidienne, la combustion libère des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) – une classe de polluants connus pour causer le cancer du poumon.

Il existe plus de 100 types connus de composés HAP émis quotidiennement dans l'atmosphère. Régulateurs, cependant, se sont historiquement appuyés sur les mesures d'un seul composé, benzo(a)pyrène, pour évaluer le risque d'une communauté de développer un cancer à la suite d'une exposition aux HAP. Maintenant, les scientifiques du MIT ont découvert que le benzo(a)pyrène peut être un mauvais indicateur de ce type de risque de cancer.

Dans une étude de modélisation publiée aujourd'hui dans la revue GéoSanté, l'équipe rapporte que le benzo(a)pyrène joue un petit rôle (environ 11 %) dans le risque global de développer un cancer associé à l'HTAP. Au lieu, 89 % de ce risque de cancer provient d'autres composés HAP, dont beaucoup ne sont pas directement réglementés.

De façon intéressante, environ 17 % des risques de cancer associés aux HAP proviennent des « produits de dégradation », des substances chimiques qui se forment lorsque les HAP émis réagissent dans l'atmosphère. Bon nombre de ces produits de dégradation peuvent en fait être plus toxiques que les HAP émis à partir desquels ils se sont formés.

L'équipe espère que les résultats encourageront les scientifiques et les régulateurs à regarder au-delà du benzo(a)pyrène, de considérer une classe plus large d'HAP lors de l'évaluation du risque de cancer d'une communauté.

« La plupart de la science et des normes réglementaires pour les HAP sont basées sur les niveaux de benzo(a)pyrène. Mais c'est un grand angle mort qui pourrait vous conduire sur une très mauvaise voie en termes d'évaluation si le risque de cancer s'améliore ou non, et si c'est relativement pire à un endroit qu'à un autre, " dit l'auteur de l'étude Noelle Selin, professeur à l'Institute for Data du MIT, Systèmes et société, et le Département de la Terre, Sciences atmosphériques et planétaires.

Les co-auteurs de Selin au MIT incluent Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Blanc forêt, et Bevin Engelward, et Jamie Kelly (qui est maintenant à l'University College London). Peter Ivatt et Mathew Evans de l'Université de York sont également co-auteurs.

Pixels chimiques

Le benzo(a)pyrène a toujours été le produit chimique phare de l'exposition aux HAP. Le statut indicateur du composé est largement basé sur les premières études toxicologiques. Mais des recherches récentes suggèrent que le produit chimique n'est peut-être pas le représentant des HAP sur lequel les régulateurs comptent depuis longtemps.

"Il y a eu quelques preuves suggérant que le benzo(a)pyrène n'est peut-être pas très important, mais c'était à partir de quelques études sur le terrain, " dit Kelly, un ancien post-doctorant dans le groupe de Selin et l'auteur principal de l'étude.

Kelly et ses collègues ont plutôt adopté une approche systématique pour évaluer la pertinence du benzo(a)pyrène en tant qu'indicateur d'HAP. L'équipe a commencé par utiliser GEOS-Chem, un mondial, modèle de transport chimique tridimensionnel qui divise le monde en cases de grille individuelles et simule dans chaque case les réactions et les concentrations de produits chimiques dans l'atmosphère.

Ils ont étendu ce modèle pour inclure des descriptions chimiques de la façon dont divers composés HAP, dont le benzo(a)pyrène, réagirait dans l'atmosphère. L'équipe a ensuite branché les données récentes des inventaires d'émissions et des observations météorologiques, et a fait avancer le modèle pour simuler les concentrations de divers produits chimiques HAP dans le monde au fil du temps.

Réactions à risque

Dans leurs simulations, les chercheurs ont commencé avec 16 produits chimiques HAP relativement bien étudiés, dont le benzo(a)pyrène, et tracé les concentrations de ces produits chimiques, plus la concentration de leurs produits de dégradation sur deux générations, ou transformations chimiques. Au total, l'équipe a évalué 48 espèces de HAP.

Ils ont ensuite comparé ces concentrations avec les concentrations réelles des mêmes produits chimiques, enregistrées par les stations de surveillance du monde entier. Cette comparaison était suffisamment proche pour montrer que les prévisions de concentration du modèle étaient réalistes.

Ensuite, dans la boîte de grille de chaque modèle, les chercheurs ont lié la concentration de chaque produit chimique HAP à son risque de cancer associé; pour faire ça, ils ont dû développer une nouvelle méthode basée sur des études antérieures dans la littérature pour éviter le risque de double comptage des différents produits chimiques. Finalement, ils ont superposé des cartes de densité de population pour prédire le nombre de cas de cancer dans le monde, en fonction de la concentration et de la toxicité d'un produit chimique HAP spécifique à chaque endroit.

La division des cas de cancer par population a produit le risque de cancer associé à ce produit chimique. De cette façon, l'équipe a calculé le risque de cancer pour chacun des 48 composés, puis déterminé la contribution individuelle de chaque produit chimique au risque total.

Cette analyse a révélé que le benzo(a)pyrène avait une contribution étonnamment faible, d'environ 11 %, au risque global de développer un cancer lié à l'exposition aux HAP dans le monde. Quatre-vingt-neuf pour cent des risques de cancer provenaient d'autres produits chimiques. Et 17 pour cent de ce risque provenaient des produits de dégradation.

"Nous voyons des endroits où vous pouvez trouver des concentrations de benzo(a)pyrène plus faibles, mais le risque est plus élevé à cause de ces produits de dégradation, " dit Selin. " Ces produits peuvent être des ordres de grandeur plus toxiques, donc le fait qu'ils soient à des concentrations infimes ne signifie pas que vous pouvez les radier. »

Lorsque les chercheurs ont comparé les risques calculés de cancer associés à l'HTAP dans le monde, ils ont trouvé des différences significatives selon que ce calcul du risque était basé uniquement sur les concentrations de benzo(a)pyrène ou sur un mélange plus large de composés HAP d'une région.

"Si vous utilisez l'ancienne méthode, vous constateriez que le risque de cancer à vie est 3,5 fois plus élevé à Hong Kong que dans le sud de l'Inde, mais compte tenu des différences de mélanges de HAP, vous obtenez une différence de 12 fois, " dit Kelly. " Alors, il y a une grande différence dans le risque relatif de cancer entre les deux endroits. Et nous pensons qu'il est important d'élargir le groupe de composés auxquels les régulateurs pensent, au-delà d'un seul produit chimique."

L'étude de l'équipe « apporte une excellente contribution à une meilleure compréhension de ces polluants ubiquitaires, " dit Elisabeth Galarneau, un expert de la qualité de l'air et un doctorat. chercheur au ministère de l'Environnement du Canada. "Il sera intéressant de voir comment ces résultats se comparent aux travaux effectués ailleurs … pour déterminer quels (composés) doivent être suivis et pris en compte pour la protection de la santé humaine et environnementale."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.