Étude de l’impact de la charge de travail sur
les indicateurs biologiques d’exposition de l’acétone et du styrène par la modélisation toxicocinétique

L’effort physique a été reconnu comme l’un des déterminants majeurs qui affecte l’absorption pulmonaire et la cinétique des solvants industriels, composés volatils très répandus dans le milieu de travail. L’objectif global de ce projet était de caractériser la relation entre divers niveaux de charge de travail et les concentrations biologiques de l’acétone et du styrène ou de ses métabolites utilisés comme des indicateurs biologiques de l’exposition (IBEs) à ces solvants. Des modèles pharmacocinétiques à base physiologique ont été développés et validés afin de reproduire une exposition professionnelle à l’acétone et au styrène, individuellement et en combinaison, durant une semaine complète de travail (8h/jour, 5 jours). Les simulations ont été effectuées suivant une exposition aux valeurs limite d’exposition (500 ppm et 20 ppm, respectivement) et à des charges de travail de 12,5 W (repos), 25 W et 50 W. Les valeurs prédites par les modèles ont été comparées aux valeurs de référence des IBEs actuels. Le niveau d’acétone dans l’urine obtenu à la fin du dernier quart de travail était 3,5 fois supérieur à la valeur au repos (28 mg/L) pour un effort de 50 W, tandis que les niveaux de styrène dans le sang veineux et de ses métabolites dans l’urine ont augmenté d’un facteur d’environ 3,0 en comparaison avec les valeurs au repos, respectivement de 0,17 mg/L et 144 mg/g créatinine. Pour une co-exposition à des concentrations de 20 ppm de styrène et 200 ppm d’acétone et à une activité physique de 50 W, les simulations ont montré une augmentation de 10% du styrène sanguin et une faible diminution de ses métabolites dans l’urine. Les valeurs simulées par les modèles pour l’acétone ou le styrène montrent que des travailleurs dont la charge de travail équivaut à plus de 25 W sont susceptibles d’avoir des concentrations internes pouvant dépasser les valeurs de référence des IBEs respectifs de ces solvants et peuvent être à risque. Les résultats soulignent ainsi l’importance de tenir compte de la charge de travail dans la détermination d’une valeur de référence pour la surveillance biologique de l’acétone et du styrène. Workload has been recognized as a major determinant for the pulmonary absorption and the kinetics of industrial solvents, which are volatile compounds largely used in the workplace. This study was undertaken to characterize the relationship between different levels of workload and the biological levels of acetone and styrene or its metabolites used as biological exposure indices (BEIs). Physiologically based pharmacokinetic models were adapted and validated in order to simulate a typical week long occupational exposure (8h/day, 5 days) to acetone and styrene alone or in co-exposure. Simulations were conducted at the current threshold limit values of 500 ppm and 20 ppm, respectively, and under workload levels corresponding to rest (12,5 W), 25 W and 50 W. The predicted values were compared to the current reference value of the BEIs. The end-of-shift level of acetone in urine for a workload of 50 W showed a 3,5-fold increase compared to the value at rest (28 mg/L), whereas the level of styrene in venous blood and its metabolites in urine showed about 3,0-fold increases compared to rest (0,17 mg/L and 144 mg/g creatinine, respectively). Simulations showed that a combined exposure of 20 ppm of styrene with 200 ppm of acetone at 50 W lead to an increase of styrene in blood of 10% of the corresponding level without acetone, while the level of metabolites in urine was slightly decreased. The simulated values for both acetone and styrene showed that workers performing heavy tasks (>25 W) are more likely to present higher internal levels which exceed the current BEIs reference values and may lead to health effects.The models described well the impact of workload on internal exposure and highlighted that workload needs to be taken into account while determining reference values for biological monitoring of acetone and styrene.

Keyphrases: Solvants industriels, Activité physique, Surveillance biologique, Modèle TCBP, Industrial solvents, Physical activity, Biological monitoring, PBTK model