A la différence des VTR, il existe des VLEP « poussières ». Ces VLEP « poussières » sont classées en deux catégories :

- les poussières sans effet spécifique : « qui ne sont pas en mesure de provoquer seules sur les poumons ou sur tout autre organe ou système du corps humain d'autre effet que celui de surcharge » selon le circulaire du ministère du Travail du 9 mai 1985 »

- et les poussières faisant l'objet d'une VLEP particulière (par exemple le plomb, cuivre, cadmium etc.).

Pour les particules sans effet spécifique (PSES), les concentrations moyennes inhalées par une personne sur une période de 8 heures ne doivent pas dépasser 10 mg/m³ pour les poussières inhalables<fnref n="16" /> et 5 mg/m³ pour les poussières alvéolaires<fnref n="17" />. Ces valeurs sont fixées par l'Article R.4222-10 du code du travail. L'utilisation de ces VLEP peut donc s'inscrire dans le cadre d'une évaluation du risque professionnel mais il ne faut pas oublier que ces VLEP sont des valeurs fixées par décret ou par arrêté et donc elles ont une valeur réglementaire, notamment les valeurs contraignantes qui ne doivent en aucun cas être dépassées sous peine de sanction.

En novembre 2019, l'ANSES a sorti un rapport intitulé « Valeurs limites d'exposition en milieu professionnel - Les poussières dites sans effet spécifique (effets sanitaires) - Avis de l'Anses - Rapport d'expertise collective » (ANSES 2019b). Dans ce rapport, le Comité d'Experts Spécialisés « Valeurs Sanitaires de Référence » recommande, sur la base d'une analyse critique des rapports et expertises scientifiques internationaux déjà existants, la fixation de valeurs limites d'exposition professionnelle sur huit heures (VLEP-8h) de 4 mg/m³ pour la fraction inhalable et de 0,9 mg/m³ pour la fraction alvéolaire pour les poussières dites sans effet spécifique (PSES) (ANSES 2019b). Ces recommandations constituent donc une première base qui permettrait une première révision des valeurs réglementaires des PSES actuellement en vigueur.

La méthodologie classique d'évaluation des risques sanitaires ne peut donc pas être réalisée dans un contexte d'études des effets toxiques des particules atmosphériques sur la population générale. Aujourd'hui, c'est une approche « substance par substance » qui est mise en œuvre. Mais en suivant cette méthodologie, le caractère « particulière » des particules n'est pas pris en compte. Une autre méthodologie d'Évaluation Quantitative d'Impact Sanitaire des composants de l'air (EQIS) a été proposée par Santé Publique France et l'OMS.

## 2. Évaluation de l'impact sanitaire – pollution atmosphérique

L'évaluation quantitative d'impact sanitaire des composants de l'air (EQIS ; aussi appelé Évaluation de risques sanitaires – Pollution Atmosphérique ; ERS-PA) est possible à condition de la présence d'une preuve de l'impact d'un polluant sur la santé humaine, dès lors qu'il est mis en évidence par les études épidémiologiques et/ou in vivo sur les animaux (Corso et al. 2019; WHO 2014).

<footnote n="16">¹⁶ Selon INRS, « la fraction inhalable est le pourcentage I des particules de l'aérosol de diamètre aérodynamique Dae à capter ou collecter, défini conventionnellement par I= 50 [1+ exp(-0.06 Dae)] pour Dae < 100 µm »</footnote>

<footnote n="17">¹⁷ Selon INRS, « la fraction alvéolaire » est le pourcentage à capter ou collecter de la fraction inhalable, défini par une distribution log-normale cumulée, dont le Dae médian est 4,25µm et l'écart-type géométrique = 1,5. Du fait de sa définition comme une sous-fraction de I, il en résulte le diamètre de coupure par rapport à l'aérosol ambiant, Dae = 4µm.</footnote>
<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>**Figure 35 :** Principe des évaluations quantitatives des impacts sur la santé (EQIS) (Corso et al. 2019)</figcaption></figure>

Dans ce contexte, l'EQIS (Fig. 35) est un outil pour aider les décideurs et les autres parties prenantes à appliquer les nouvelles réglementations liées à la qualité de l'air, au niveau local, national et international.

Généralement, deux types des approches ont été distingués dans la littérature (Aphekom 2011) :

- l'approche prédictive – permet d'estimer les effets sanitaires qui peuvent se produire dans le futur lorsque le niveau de la pollution tend à diminuer. Le résultat attendu est une différence entre les effets sur la santé qui peuvent être observés lorsque la concentration de polluant choisi reste le même et lorsqu'elle diminue suite à une action précise, comme par exemple l'atteinte de certains objectifs de qualité de l'air ;

- l'approche contrefactuelle – permet d'évaluer la différence entre les effets sanitaires liés à la pollution atmosphérique observée actuellement et observé en supposant que le niveau de la pollution soit réduit. Trois scenarios principaux peuvent être choisi (Corso et al. 2019) :

- Scénario « valeur cible » – qui permet de déterminer l'impact d'une baisse des concentrations d'un polluant jusqu'à la valeur choisie, souvent une valeur guide de l'OMS ;

- Scénario « baisse de la pollution » – qui permet d'évaluer l'impact d'une baisse des concentrations par une quantité fixe ou un pourcentage ;

- Scénario « baisse de la mortalité ou morbidité » – qui permet de déterminer comment obtenir une baisse déterminée de l'impact sur la santé.

A ce jour, la méthodologie « EQIS » est utilisée au niveau local, national et international principalement pour les PM₁₀, PM₂.₅, l'O₃, les NOₓ et les SOₓ et plus rarement pour le CO, les métaux ou le black carbon. Cette méthodologie « EQIS » peut être employée pour d'autres substances à condition que ces dernières soient mesurées en continue et qu'un lien ai été décrit entre la substance étudiée et ses effets sanitaires. Dans le cadre de ce rapport, nous nous intéresserons surtout aux particules PM₁₀ et PM₂.₅. Les paramètres caractérisant les particules en suspension ne sont cependant pas pris en compte, y compris la composition des particules. En absence des valeurs toxicologiques de référence (VTR) pour les particules atmosphériques, des points de repères sont les valeurs réglementaires et guides.
## 2.1. Méthodologie de l'EQIS

En France, un guide pratique a été élaboré dernièrement par Santé Publique France en respectant le cadre général recommande par l'OMS (WHO 2014). Selon les besoins, trois variantes de guide ont été proposés :

- EQIS avec une exposition mesurée (Corso et al. 2019);

- EQIS avec une exposition modélisée (Pascal et al. 2019);

- EQIS d'une intervention (Blanchard et al. 2019).

Les deux premières versions sont conseillées dans le cas de besoin de hiérarchisation des objectifs liés à la problématique de la pollution d'air, par quantification des effets provoqués par la pollution existante sur un territoire donné et sur une population précise. Selon les données disponibles, deux approches sont possibles : une exposition mesurée et une exposition modélisée. La troisième approche, qui est spécifique aux actions ou interventions, permet de comparer les bénéfices obtenus par les différentes actions menées afin de diminuer l'exposition de la population sur les polluants d'air.

La méthodologie EQIS proposé par Santé Publique France ne peut pas aider à évaluer ou hiérarchiser les sources de pollution. Actuellement, elle est appliquée uniquement pour l'air extérieur et l'impact sanitaire, mais pas l'impact économique.

La méthodologie EQIS proposée par Santé Publique France est appliquée pour l'air extérieur et l'impact sanitaire. Par contre, elle ne peut pas aider à évaluer ou hiérarchiser les sources de pollution et ne s'adresse pas à la mesure de l'impact économique (Corso et al. 2019).

Les étapes principales de la méthodologie EQIS, présentées sur la figure 36, sont décrites ci-dessous.

### I. Définition de la période d'étude

La période d'étude doit être choisie selon la disponibilité des données environnementales et sanitaires. Il est conseillé de :

- choisir une période d'étude commune pour les données environnementales et sanitaires. Si ce n'est pas possible, le décalage entre les deux périodes ne devrait pas dépasser deux ans (Pascal et al. 2011);

- prendre en compte au moins deux années consécutives (idéalement trois) ne pas prendre en compte des données des années concernant des évènements climatiques extrêmes (Corso et al. 2019).

### II. Définition de zone d'étude

Selon le guide proposé par la Santé Publique France, la zone d'étude devrait être choisie, autant que possible, en fonction de l'échelle de décision locale (plan d'aménagement, établissement public de coopération intercommunale...). Il est également conseillé de prendre en compte des regroupements des communes (ou d'arrondissements) qui rassemblant au moins 20 000 habitants, ce qui est recommandé pour appliquer les RR. Les données concernant les indicateurs sanitaires et des donnés de la qualité de l'air doivent être disponibles. Pour obtenir une estimation homogène de l'exposition de la population, les concentrations issues des stations de mesure doivent être représentatives pour la zone d'étude. Notamment, il est déconseillé d'utiliser les données des zones sous l'influence d'industries, et non-homogènes par rapport à l'urbanisation, la topographie etc.
<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>**Figure 36 :** EQIS – schéma général (Corso et al. 2019)(WHO 2014), CRF – relation concentration-risque</figcaption></figure>
### III. Sélection des indicateurs de la pollution et les effets sanitaires d'intérêt (choix des couples polluants-effets)

Afin d'évaluer l'impact d'un polluant sur la population générale ou une partie de la population, il faut déterminer une relation concentration-risque (ou risque relatif, RR). Cette valeur est normalement dérivée des études épidémiologiques et elle décrit la probabilité d'un évènement sanitaire (par exemple, mort prématurée, une crise cardiaque, une crise d'asthme, une hospitalisation etc.) survenant dans une population exposée à un niveau plus élevé de la pollution de l'air par rapport à celle d'une population avec un niveau d'exposition plus faible (WHO 2014). Les RR sont exprimés par une valeur principale et un intervalle de confiance à 95 % [IC95%] qui permet d'estimer la précision de l'estimation du risque relatif. Les résultats peuvent être interpréter de manière suivante (Labarere 2004):

* RR = 1 : absence de relation entre le facteur de risque et la maladie

* RR > 1 : risque accru de maladie (facteur de risque) ; significative si IC95% exclue la valeur 1

* RR < 1 : risque réduit de maladie (facteur protecteur) ; significative si IC95% exclue la valeur 1.

L'existence de RR robustes est donc une condition indispensable pour effectuer une EQIS pour un couple polluant-effet. Dans le cas d'existence de plusieurs RR, la sélection doit être faite selon les critères de la zone d'étude, les caractéristiques de la population, le système de santé etc. (Corso et al. 2019). De plus, les RR venant des méta-analyses de plusieurs études épidémiologiques sont considérées comme des résultats de haute confiance.

Les effets sanitaires des polluants atmosphériques sont souvent présentés dans les deux catégories : les effets à long terme et à court terme. Selon la disponibilité des données de surveillance de la qualité de l'air, les RR robustes sont accessibles pour certains polluants atmosphériques, notamment l'ozone, le NO₂ et les PM₁₀ et PM₂.₅. En France, l'accessibilité des données de surveillance en routine permet en général d'examiner les couples polluant-effet présentés dans le tableau 29 (Corso et al. 2019).

<table><caption>Tableau 29 : Les couples polluant - effets à court et à long terme disponibles en France selon (Corso et al. 2019)</caption><thead><tr><td>Effet</td><td>Polluants</td><td>Évènements sanitaires</td></tr></thead><tbody><tr><td>A court terme</td><td>PM₁₀, PM₂.₅, NO₂ et O₃</td><td>Mortalité non-accidentelle, hospitalisations pour Causes respiratoires, passage aux urgences pour asthme, hospitalisations pour maladies cardio-vasculaires ;</td></tr><tr><td>A long terme</td><td>PM₂.₅ et NO₂</td><td>Mortalité totale, incidence de l'asthme chez l'enfant, incidence du cancer du poumon, incidence des accidents vasculaires cérébraux (AVC), prévalence et incidence du diabète de type 2, faible poids à la naissance à terme, et incidence de maladie de Parkinson</td></tr></tbody></table>
#### IV. EQIS – les calculs

Les données nécessaires afin d'effectuer un calcul de l'impact sanitaire des pollutions atmosphériques sont (Corso et al. 2019):

- les données de la population (données démographiques) – il est conseillé de prendre en compte uniquement la population résidante, en prenant en compte la catégorie d'âge ;

- les données de santé – les données de santé disponibles pour la zone et période d'étude choisie, c'est-à-dire les données collectées régulièrement par différentes organismes, par exemple en France les données concernant la mortalité, les hospitalisations, le passage aux urgences, les données d'incidence et de prévalence (Tab. 30). Elles permettent de calculer l'indicateur de la santé qui est présenté soit pour le nombre de cas attribuables ou évitables ou pour l'espérance de vie ;

- l'estimation de l'exposition de la population avec les données de la pollution issue des stations de surveillance des AASQA et de la modélisation – les polluants mesurés en routine en France sont : les PM₁₀ et PM₂.₅, le NO₂ et l' O₃. Ces quatre polluants sont considérés comme les traceurs de la pollution. Sur la base de moyennes arithmétiques des valeurs journaliers (pour PM₁₀ et PM₂.₅ et NO₂) ou des maximas sur 24h des moyennes glissantes sur 8h (pour O₃), des indicateurs d'exposition peuvent être estimés.

<table><caption>Tableau 30 : Données de santé collectées régulièrement par différents organismes en France (Corso et al. 2019)</caption><thead><tr><td>Évènement sanitaire</td><td>Type de données</td><td>Organisme responsable</td></tr></thead><tbody><tr><td>Mortalité</td><td>Toutes causes, tous âges ;<br/>Par cause</td><td>Insee<fnref n="18" /><br/>Avant 2005 :CépiDC-Inserm <fnref n="19" /><br/>SNDS<fnref n="20" /></td></tr><tr><td>Hospitalisations</td><td>Toutes causes et par cause</td><td>SNDS</td></tr><tr><td>Passages aux urgences</td><td>Toutes causes et par cause</td><td>SurSaUD®<fnref n="21" /></td></tr><tr><td>Données d'incidence et de prévalence</td><td>Par cause</td><td>Plusieurs bases de données, par exemple SNDS, AMELI, la plateforme Géodes</td></tr></tbody></table>

Les détails de calculs de risque sont décrits dans les trois guides de Santé Publique France<fnref n="22" />. Le principe général s'appuie sur des relations concentration-réponse obtenues dans la part des études épidémiologiques. La figure 37 montre un exemple de raisonnement de calcul dans le cas d'un scénario de la réduction de la pollution atmosphérique (Host and Duchesne 2017).

<footnote n="18">¹⁸ https://www.insee.fr/fr/</footnote>

<footnote n="19">¹⁹ Centre d'épidémiologie sur les causes médicales de décès de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale : https://www.cepidc.inserm.fr/</footnote>

<footnote n="20">²⁰ Système national des données de santé : https://www.snds.gouv.fr/SNDS/Processus-d-acces-aux-donnees</footnote>

<footnote n="21">²¹ Système de Surveillance sanitaire des urgences et des décès (les données issues de l'Organisation de la surveillance coordonné des urgences et des associations SOS Médecins) : https://www.santepubliquefrance.fr/docs/le-systeme-francais-de-surveillance-sanitaire-des-urgences-et-des-deces-sursaud-R2</footnote>

<footnote n="22">²² Les guides sur l'Evaluation d'Impact sanitaire sont disponibles sur https://www.santepubliquefrance.fr/determinants-de-sante/pollution-et-sante/air/articles/pollution-atmospherique-evaluations-quantitatives-d-impact-sanitaire-eqis#block-204198</footnote>
<figure><img src="image_42.png" /></figure>

*ici, 100% de la population soumise au Δ d'exposition

**Figure 37** : Principe général de l'évaluation quantitative de l'impact sanitaire de réductions de la pollution (Host and Duchesne 2017).

Selon le scenario choisi, les résultats peuvent être présentés comme :

- **le nombre de cas de mortalité ou morbidité** : calculé comme une différence de nombre de décès et de cas de maladies imputables ;

- **le nombre d'années de vie perdues ou gagnées**, perte ou gain d'espérance de vie (ang. *Years of life years lost*, YLL),

- **les disability-adjusted life years (DALYs)**, littéralement les années de vie ajustées sur l'incapacité, une DALY correspond à une année de vie saine perdue ; la somme des DALYs dans une population peut être comprise comme une différence entre la situation actuelle et une situation idéale dans laquelle toute la population vit plus longtemps et en excellente santé (WHO 2014) ;

- **la variation de l'espérance de vie** imputable à l'exposition totale à la pollution atmosphérique ou à une modification de l'exposition à la pollution atmosphérique ;

- **la baisse des concentrations nécessaire pour atteindre un objectif de santé**.
## 3. Discussion et avis d'experts

L'évaluation des risques sanitaires peut aujourd'hui être réalisée en utilisant deux méthodologies : l'Évaluation des Risques Sanitaires (ERS), méthode classique ou l'Évaluation Quantitative de l'Impact Sanitaire (EQIS). Le tableau 31 montre les principales différences entre l'ERS et l'EQIS.

<table><caption>Tableau 31 : Comparaison entre la méthodologie classique d'ERS (Évaluation de risques sanitaires) et d'EQIS (Évaluation quantitative d'Impact Sanitaire) (RECORD 2020)</caption><thead><tr><th></th><th>ERS</th><th>EQIS</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Domaine d'application</th><td>Industrielle / santé publique/Milieu professionnel</td><td>Sante publique</td></tr><tr><th scope="row">Substances</th><td>Toutes les molécules qui peuvent être défini, pour lesquels les VTR existent</td><td>Toutes les molécules qui sont surveillées et mesurées en continue<br>Principalement en France (PM<sub>2,5</sub>, PM<sub>10</sub>, O<sub>3</sub>, NOx, SOx)</td></tr><tr><th scope="row">Valeurs repère</th><td>VTR</td><td>Valeurs cibles</td></tr><tr><th scope="row">Résultats</th><td>Indice de risque</td><td>nombre de cas de la mortalité ou la morbidité, nombre d'années de vie perdues ou gagnées, variation de l'espérance de vie, baisse de concentration nécessaire pour atteindre un objectif de santé</td></tr><tr><th scope="row">Règlementations</th><td>Code du travail<br>Code de l'environnement</td><td>/</td></tr></tbody></table>

Cependant, il faut bien avoir à l'esprit que ces méthodologies ne répondent pas aux mêmes objectifs, aux mêmes questions et problématiques, comme nous avons pu le voir précédemment. De plus, dans le cadre d'un dossier d'Étude d'impact, dans la partie « Évaluation du Risques Sanitaires », les évaluateurs attendent la réalisation d'une ERS classique. C'est dans ce cadre, que les Bureaux d'études en environnement, notamment, réalisant ce type de dossier réglementaire, utilisent la méthodologie d'ERS classique même en l'absence de VTR, en utilisant l'approche « substance par substance ». En effet, comme nous avons pu le voir, l'application de la méthodologie d'Évaluation des risques sanitaires (ERS) comme un outil d'évaluation du risque lié à l'exposition aux particules atmosphériques n'est pas possible à ce jour, le frein étant le manque de valeurs toxicologiques de référence (VTR). Cette difficulté a été également soulignée par les experts.

Selon l'expert 16 (Chargé de mission risques sanitaires et santé environnementale en mairie, ERS), la composition et la forme complexes des particules ne permet pas, à ce jour, de développer des VTR.

Même s'il est possible de caractériser les particules avec des méthodes toujours plus performantes, il serait nécessaire de pouvoir comparer ces caractéristiques à des caractéristiques de référence pour réaliser une ERS dans sa méthodologie classique.
Selon l'expert 5 (MCU, physico-chimiste), « Il existe des méthodes pour caractériser très finement la composition chimique des particules, leur morphologie, leur surface spécifique etc. mais il n'y a pas nécessairement de valeurs de référence pour l'ensemble de ces paramètres donc effectivement pour faire une évaluation des risques ça va être difficile mais ça permettra de faire une surveillance, une surveillance sur le long terme pour montrer qu'il y a une augmentation ou une diminution de concentration des paramètres qui sont surveillés...Donc ça permet quand même d'avoir une valeur de base et puis voir s'il n'y a des pics en fonction des normes, est-ce que ça vient d'une usine par exemple ? Donc il y a des moyens de savoir si on pollue ou pas, si on a un impact. Ça ne sera pas une méthode normalisée, d'ERS, mais ça va donner quand même une information. »

Mais même si ce n'est pas normalisé, l'utilisation de ces méthodes de caractérisation apporte des informations sur les types de pollution et son évolution au court du temps. Il parait nécessaire de continuer à rechercher un paramètre autre que la taille, qui pourrait aider à classer les particules d'une manière plus globale, pourquoi pas du type : « potentiel oxydant ».

Cependant, dans les cas où les composants précis des particules sont déterminés, une approche « substance par substance » peut être appliquée, c'est-à-dire que l'ERS peut être faite individuellement pour chaque substance pour lesquelles une valeur de référence existe comme nous l'a précisé l'expert 2, ingénieur en bureau d'étude en environnement dont le métier est de réaliser des ERS quotidiennement.

En effet, selon l'expert 2 (Ingénieur en bureau d'études en environnement, métrologue, ERS), dans la problématique des sites et sols pollués, un des milieux qui doit être caractérisé selon la règlementation est le milieu « air ». A ce titre, les particules atmosphériques sont prélevées par des méthodes normalisées afin d'estimer la concentration des composants qui peuvent être trouvés à proximité de la source polluante. L'évaluation des risques sanitaires selon la méthodologie classique est possible dans ce contexte par l'approche « substance par substance ». Le premier objectif est de déterminer une concentration de chaque composant sélectionné (en général une concentration annuelle moyennée) sur la zone d'exposition par le prélèvement et l'analyse d'une fraction granulométrique (PM₁₀ par exemple) ou par la modélisation. Souvent, dans le contexte de la surveillance de la station « émettrice », des poussières sont prélevés par les techniques passives (par exemple jauges Owen ; plaquettes DIEM), ce qui permet d'obtenir une quantité importante de particules en respectant la variabilité spatiale et temporelle. Néanmoins, ce type d'analyse permet d'estimer la concentration des particules en µg par mètre carré et doit donc être traduit en en µg par mètre cube. Les substances sont sélectionnées en fonction de la disponibilité des VTR (par inhalation), des connaissances des émissions qui peuvent apparaître dans l'air liés au fonctionnement d'une installation et qui ont été détectés dans les sols et/ou dans les eaux souterraines.

Ce qui pourrait être intéressant et quand les quantités récoltées le permettent, c'est de réaliser une caractérisation précise des particules récupérées suite à la campagne de récoltes.

Dans un autre secteur d'activité, l'expert 3 qui est responsable du service « Risques urbains et sanitaires » en Mairie, partage l'avis de l'expert 2.

Selon l'expert 3 (Responsable du service risques urbains et sanitaires et du service commun des carrières souterraines en mairie, ERS) : « Dans le cas de la surveillance des sites industriels, ce n'est pas la particule qui est étudiée, c'est la concentration des composants, sélectionnés et liés à l'activité des installations, sur lesquels on a des VTR, donc on peut effectuer l'ERS. La particule en elle-même n'est pas prise en compte dans l'évaluation des risques sanitaires. En conséquence, il y a une probabilité qu'on sous-estime le risque sanitaire. »

La méthodologie EQIS est basée sur différents choix qui permettent d'estimer l'impact d'un polluant sur un évènement sanitaire. Nous nous intéressons tout particulièrement à une « Évaluation Quantitative d'Impact Sanitaire des composants de l'air » aussi appelé « Évaluation de risques sanitaires – Pollution Atmosphérique » (ERS-PA).
Selon le retour d'expérience de l'expert 14 (Épidémiologiste) « des études d'impact sanitaire de la pollution atmosphérique basée sur des études épidémiologiques sont menées en France depuis 1988. Les études qui ont été mises en place sont des études de séries temporelles où on prend une zone d'étude et on considère que l'ensemble de la population qui vit sur cette zone est exposée au même niveau de pollution atmosphérique. Ça nécessite de répondre à certains critères définis dans le guide d'EQIS. Après, on a étudié jour par jour la variation de la pollution atmosphérique et des indicateurs de la santé en prenant en compte un nombre de facteurs qui peuvent interférer dans la relation. Là, on est vraiment dans les études épidémiologiques. On travaille aussi avec les données d'ATMO, parce qu'on est obligé de travailler avec des séries assez longues. Aujourd'hui, la question qui se pose est : est-ce qu'on peut étudier les effets à court terme avec les indicateurs plus précis des particules ? Il y a notamment le projet CARA où les analyses des effets à court terme de certains types de particules ont été étudié dans deux points en France. Les résultats ne sont pas concluant parce que les effectifs sont trop petits, il n'y a pas assez de recul sur les séries de données. L'intérêt sera de voir à quel point la surveillance de la qualité d'air peut nous fournir de façon routinière, des données spécifiques à la caractérisation des particules en fonction de leur source d'émission pour pouvoir travailler sur ces études épidémiologiques. L'EQIS est une autre façon de présenter les résultats qui existe déjà, qui seront plus exploitables par les décideurs

Les experts qui connaissent et/ou utilisent la méthodologie EQIS, sont conscients qu'il ne s'agit pas d'une ERS classique mais cette méthodologie permet d'évaluer le risque en le comparant à des valeurs guides ou des valeurs déterminées à un temps donné.

Selon l'expert 16, (Chargé de mission risques sanitaires et santé environnementale en mairie, ERS), la méthodologie EQIS proposée par Santé Publique France est une approche définie par l'OMS est adapté pour travailler sur la question des risques liés à l'exposition aux particules atmosphériques. Elle est adaptée à la population générale à l'échelle d'une agglomération. Les calculs peuvent être effectuer par exemple avec le logiciel AirQ+, qui permet de « quantifier les effets de l'exposition à la pollution atmosphérique sur la santé, y compris des estimations de la réduction de l'espérance de vie ». Généralement, on estime l'exposition en se s'assurant que dans la zone étudiée la concentration est relativement homogène et on choisit l'objectif de notre étude. Souvent, on choisit comme référence les valeurs recommandées par l'OMS. **En conséquence, cette méthodologie ne peut pas être considérée comme l'évaluation de risque classique, mais ça permet d'évaluer le risque par rapport à ces niveaux de référence.** On est, bien sûr, sur du risque relatif (RR) et de la pollution atmosphérique, dont les particules sont un traceur. C'est-à-dire que le RR n'est pas propre aux particules, il est propre à la pollution atmosphérique représentée par les particules. Les études épidémiologiques ne permettent pas d'estimer les risques liés juste aux particules parce que les gens sont constamment exposés sur un cocktail des polluants. On est limités par les données produites en routine par les stations d'ATMO, donc on ne prend pas en compte les paramètres physico-chimiques des particules.

Cette absence de prise en compte des caractéristiques physico-chimiques des particules dans les évaluations des risques a également été mise en avant par l'expert 3.

Selon l'expert 3 (Responsable du service risques urbains et sanitaires et du service commun des carrières souterraines en mairie, ERS) : « Dans les études type EQIS nous traitons les données issues des stations de surveillance de la qualité d'air. Le seul paramètre qui est pris en compte est la taille des particules et leur concentration. Il n'existe pas d'études de ce type qui prennent en compte autres paramètres physicochimiques des particules. »

Dans chaque étude, qui utilise la méthodologie EQIS, il est important de connaitre toutes les incertitudes liées aux estimations effectuées (estimation de l'exposition, indicateurs de santé, relations concentration-risque et interprétation des résultats).
Le premier facteur qui limite l'application de la méthode est la disponibilité des données concernant le suivi de qualité d'air. C'est pour cela, qu'à présent, elle peut être appliquée uniquement pour certains polluants, notamment PM<sub>2,5</sub>, PM<sub>10</sub>, NO<sub>2</sub> et O<sub>3</sub>, pour lesquelles les données sont recueillies tous les jours.

Comme le souligne, l'expert 15 (Professeur, physico-chimiste), concernant les paramètres des particules, « nous sommes toujours limités par les données issues des réseaux de mesure. La caractérisation des particules pourra aider à cibler les sources et alimenter les EQIS afin de définir les sources de pollution, sur lesquels il faut réagir le plus rapidement. C'est pour cela, que la caractérisation de la composition des particules en routine parait très importante aujourd'hui.

De plus, les données concernant les indicateurs sanitaires doivent être accessibles et recueillis en routine. L'existence de preuves scientifiques suffisantes pour établir un lien entre polluant et effet sanitaire est essentielle pour EQIS, comme nous l'a précisé l'expert 15.

Selon l'expert 15 (Professeur, physico-chimiste), « le principe de l'EQIS est basé sur l'existence de la causalité sur la base une relation exposition-risque. Cette relation est utilisée pour calculer un impact et elle est obtenue dans les études épidémiologiques, idéalement menées sur la même population. Aujourd'hui nous travaillons sur des indicateurs sanitaires bien reconnues comme les hospitalisations pour les maladies cardiovasculaires mais aussi sur les nouveaux indicateurs sanitaires, par exemple le passage aux urgences pour l'asthme, la morbidité de la maladie de Parkinson, le diabète, le poids de naissance...Il y a plusieurs études qui commencent à apparaitre mais souvent elles ne sont pas conclusives parce qu'elles n'utilisent pas la même méthodologie. Néanmoins, elles montrent un risque qui dans le domaine de la santé publique est important. Les mécanismes de la pathogenèse des certaines maladies (par exemple les maladies cardiovasculaires) sont bien reconnus grâce aux études expérimentales, ce qui explique les recommandations de l'OMS pour étudier surtout ces groupes des maladies dans les études de type « EQIS ». En termes de mécanismes c'est bien connu, donc les critères de la causalité sont bien remplis. Après, l'idée est aussi d'avancer l'état de connaissance sur les effets sanitaires, donc on s'intéresse aux études expérimentales qui sont plus focaliser sur la caractérisation des particules. Je pense que les deux doivent avancer en même temps. Afin d'évaluer un risque sanitaire d'un couple polluant-effet sanitaire, nous appliquons une approche multicentrique, c'est-à-dire nous travaillons sur les 18 zones en France afin d'augmenter la puissance des résultats. Les données qui concernent les effets sanitaires ainsi que les évènements sanitaires peuvent être sommés par qu'ils sont obtenus de la même façon. »

L'expert 15, précise également que cette méthodologie EQIS est perfectible car il ne permet pas de répondre aux questions des décideurs sur les causes des pics de pollution.

Selon l'expert 15 (Professeur, physico-chimiste) : La question qui se pose maintenant, surtout pendant les pics de pollution est : « qui est le responsable ? Quelle est la part attribuable au chauffage, au transport, à l'agriculture ? » « Nous travaillons avec le guide proposé par la Santé Publique France sur un indicateur global de la pollution à travers des données issues des stations de mesure, on est sur les concentrations mais pas sur les indicateurs des émissions. Donc on ne peut pas répondre à ces questions avec les données qu'on a actuellement. Mais ceux sont des questions posées par des décideurs. »
Ce qu'il faut retenir :

* La méthodologie classique d'ERS peut être appliquée uniquement si des valeurs toxicologiques de référence existent. En conséquence, elle ne peut pas être appliquée pour les particules, mais elle est possible pour certains composants des particules.

* A ce jour, nous ne pouvons pas calculer de VTR pour les particules en se basant sur leur composition, ni leur taille.

* L'EQIS peut être effectuée pour un couple polluant-effet sanitaire pour lesquels une preuve d'impact existe.

* L'EQIS est effectué par Santé Publique France pour les PM<sub>2.5</sub>, PM<sub>10</sub> (sans prendre en compte les paramètres physico-chimiques des particules), O<sub>3</sub>, NO<sub>x</sub> et SO<sub>x</sub>.

* l'EQIS est un outil **pour aider les décideurs** et les autres parties prenantes à appliquer les nouvelles réglementations au niveau local, national et international. Cette démarche ne permet pas d'évaluer d'un risque lié à la pollution. Elle permet d'évaluer les effets sanitaires dans le futur lorsque le niveau de la pollution tend diminuer et/ou la différence entre les effets sanitaires liés à la pollution atmosphérique observée actuellement et observé en supposant que le niveau de la pollution soit réduit.

* Les étapes principales de l'EQIS sont : définition de la période d'étude, définition de zone d'étude, sélection des indicateurs de la pollution et des effets sanitaires d'intérêt (choix des couples polluants-effets), les calculs.

* Les résultats d'EQIS, selon le scénario choisi pouvant être exprimés comme : nombre de cas de la mortalité ou la morbidité, nombre d'années de vie perdues ou gagnées, variation de l'espérance de vie, baisse de la concentration nécessaire pour atteindre un objectif de santé.
# Chapitre VII Avis des experts

L'analyse qualitative des entretiens avec les experts a permis de décrire le contexte tel qu'il est perçu par les acteurs-clés comme les chercheurs, les gestionnaires de territoires, les bureaux d'études et apporter des éléments de compréhension sur les attentes des experts de ces domaines complexes et les challenges actuels et futurs qu'ils identifient.

Les idées ont été répertoriées en sept catégories :

- Caractérisation des particules,

- Évaluation de la toxicité des particules,

- Surveillance de la qualité de l'air,

- Évaluation des risques sanitaires,

- Évaluation de l'impact sanitaire de la pollution atmosphérique,

- Normalisation,

- Gestion des risques.

La figure 38 présente les différentes catégories et leurs ramifications. Dans un premier temps, l'intérêt de la caractérisation des particules atmosphériques a été abordé. Les experts se sont exprimés sur les différents objectifs d'une caractérisation (catégorie 1), attirant notre attention sur l'hétérogénéité des particules atmosphériques, dites « particules en suspension » ainsi que des différents paramètres qui peuvent influencer leur toxicité avec les techniques de prélèvements et caractérisation utilisées. Une discussion sur les relations entre les paramètres et leur lien avec la toxicité des particules a permis de faire un point sur une potentielle hiérarchisation de ces paramètres. La deuxième catégorie regroupe des idées sur l'évaluation de la toxicité des particules au niveau des études toxicologiques, notamment sur l'établissement de liens entre les paramètres physicochimiques et la toxicité. Des explications et des préconisations sur les modèles cellulaires et animaux ont été données et la problématique de la représentativité des études a été soulevée. Les experts se sont également exprimés sur la surveillance de la qualité de l'air (catégorie 3), surtout sur ses objectifs et sur la problématique du contrôle règlementaire dans l'air extérieur et du milieu professionnel. La catégorie 4 porte sur l'application de la méthodologie d'évaluation de risque sanitaire (ERS) pour les particules atmosphériques, surtout sur le problème de manque de VTR et sur l'approche « substance par substance » utilisée aujourd'hui afin d'estimer le risque lié à certains polluants adsorbés à la surface des particules. Un outil statistique, l'évaluation quantitative de l'impact sanitaire (EQIS) de la pollution atmosphérique, a été discuté (catégorie 5) avec un focus sur la méthodologie et ses objectifs ainsi que les études épidémiologiques et les effets sanitaires reconnus et en cours de développement. La catégorie 6 regroupe les idées sur la normalisation, principalement l'intérêt d'un guide méthodologique avec les points principaux à aborder dans les études sur la toxicité des particules, une liste des paramètres à étudier ainsi que les besoins concernant les définitions des particules atmosphériques et les nanoparticules. Pour finir, les attentes concernant la gestion des risques (catégorie 7) liée à l'exposition aux particules ont été présentés.
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>**Figure 38 :** Carte heuristique représentant les catégories et les codes issues de l'analyse qualitative (codage à visée théorique) des entretiens des experts sur l'évaluation de l'impact des particules atmosphériques sur la santé humaine (RECORD 2020)</figcaption></figure>
# 1. Caractérisation des particules

Des mesures liées aux particules atmosphériques sont effectuées généralement dans deux contextes : réglementaire et expérimental. Dans le cadre réglementaire, il s'agit d'un suivi de certains paramètres indiqués dans la législation, notamment la masse des particules d'une certaine taille (PM₁₀, PM₂,₅) ainsi que la teneur en composants liés à leur surface, pour lesquels les valeurs limites ont été établies (Expert 17). Dans le contexte des études expérimentales, la caractérisation des particules est une étape indispensable pour rechercher le lien entre l'exposition aux particules et les effets toxiques (Experts 17 et 10) et associer des mécanismes de toxicité (Expert 10). Les paramètres doivent être sélectionnés en fonction de la question scientifique posée (Expert 11). Néanmoins, les particules atmosphériques, à la différence des particules manufacturées, sont de nature très complexe et leur composition est tellement complexe, que parfois il est difficile de savoir quel paramètre il faut rechercher (Experts 4 et 17). Il n'est pas possible de caractériser les particules de façon simple, car ce n'est jamais un seul paramètre qui détermine leur toxicité (Expert 4). En réalité, toutes les particules ont un impact sanitaire, qui dépend de plusieurs paramètres. Les effets peuvent néanmoins être d'intensités différentes, peuvent apparaître à court terme ou à long terme. Par exemple, certaines particules grossières peuvent être porteuses de contaminants biologiques (bactéries, virus, pollens...), ce qui peut leur conférer des propriétés particulières entrainant des effets délétères sur la santé (Expert 5). De ce fait, deux particules ayant la même taille peuvent être totalement différentes sur d'autres critères (Experts 10, 12 et 17) et provoquer des effets sanitaires différents. Une meilleure connaissance de la nature des particules semble donc nécessaire pour relier leurs effets sanitaires avec leurs paramètres physico-chimiques (Expert 17), mais aussi pour mieux identifier les sources sur lesquelles il faut agir en priorité.

Les propriétés physicochimiques des particules contribuent différemment à leur toxicité (Expert 4). Néanmoins, aujourd'hui il n'est pas possible de hiérarchiser des paramètres qui déterminent les effets sanitaires des particules (Experts 5, 6, 12 et 17). Les paramètres qui peuvent jouer sur la toxicité des particules, selon les experts, sont : la taille, la distribution de la taille, la concentration en nombre, l'état d'agglomération, la source et l'histoire de la particule, la charge de la surface (et son potentiel zêta), la surface spécifique, la solubilité, la morphologie, la composition et la chimie de surface ainsi que le potentiel oxydant.

> « Il sera difficile de classer quelque chose qu'on connaît pas bien. »

Expert 5

Il y a une variété de techniques de prélèvements applicables pour les particules atmosphériques. Ce sont généralement des techniques de filtration, d'impaction et le barbotage (Experts 5 et 6). Le choix des techniques à utiliser dépend principalement de l'objectif de l'étude. Deux défis principaux du prélèvement ont été identifiés par les experts. Premièrement, les particules prélevées doivent être représentatives de l'atmosphère dans laquelle elles ont été prélevés, ce qui n'est pas toujours facile (Expert 5). Deuxièmement, la quantité des particules généralement très faible pose souvent un problème, surtout si elles sont récoltées dans le but d'effectuer par la suite une exposition en conditions contrôlées *in vitro* et/ou *in vivo* (Experts 6, 12 et 17). De plus, dans le cas de la surveillance des xénobiotiques liés aux particules, un problème lié aux faibles limites de détection est souvent rencontré (Expert 2). Ainsi, dans les atmosphères peu chargées en particules, il faut utiliser des techniques de prélèvements qui permettent de récolter le plus de particules possible dans un temps donné (Expert 6). Dans les études expérimentales, l'impacteur en cascade peut être employé pour fractionner des particules (Experts 7 et 5). Son efficacité dépend du diamètre des particules et de la vitesse de pompage (Expert 6). Il est souvent utilisé en toxicologie pour préparer des suspensions concentrées de particules de fractions différentes afin de comparer leurs effets sur les cellules/organismes modèles. Les particules sont prélevées sur un support, le plus souvent un filtre, utilisé pour « piéger » les particules (Expert 7). Le choix des filtres est également déterminé par les objectifs du prélèvement. Il existe plusieurs types de filtres, de différents matériaux. Différentes méthodes de remise en suspension des particules peuvent également être appliquées (Experts 5 et 6).

Si la masse des particules ultrafines récupérée sur des filtres est faible, il faut prélever sur une longue période afin d'avoir la quantité nécessaire pour faire des expositions *in vitro/in vivo*. Il est souvent décidé de
augmenter le seuil de coupure des particules prélevées à environ 200 nm pour obtenir une masse plus importante (Expert 5). Les particules peuvent également être récupérées directement dans une solution, mais dans ce cas, elles sont très diluées et une étape supplémentaire pour concentrer la solution devra être ajoutée (Expert 5).

Dans le contexte des envols de poussières provenant de sites et sols pollués, les techniques passives donnent une information sur la concentration surfacique d'un polluant, avec l'utilisation des jauges Owen et des plaquettes DIEM, par exemple. Cela peut être intéressant pour effectuer des suivis sur une longue période, mais la concentration doit être convertie en une concentration par mètre cube (Expert 2).

**La taille** est considérée comme un paramètre « commun », ce qui est très important pour les particules atmosphériques sélectionnée pour les besoins législatifs (Experts 12 et 17). C'est souvent le seul paramètre qui peut être analysé en dynamique, ce qui permet d'effectuer un suivi en temps réel (Expert 7). La taille des particules peut être décrite par le diamètre aérodynamique, qui est un paramètre utilisé dans le modèle d'exposition dans le corps humain. Il a été repris dans la surveillance de la qualité de l'air. La taille et le diamètre aérodynamique sont donc souvent considérés comme des synonymes. La taille peut être également exprimée par le diamètre hydrodynamique, qui donne une information sur la mobilité de la particule à l'intérieur d'un liquide (Expert 8). Son impact sur la toxicité de la particule peut être expliqué par plusieurs phénomènes :

- Les particules les plus fines vont plus loin dans l'appareil respiratoire. Elles peuvent franchir la barrière alvéolaire et passer dans le circuit sanguin (Experts 5 et 10).

- Les particules plus petites ont généralement une toxicité supérieure, ce qui est liée à un enrichissement en un certain nombre de composés (Experts 5 et 8).

- La taille joue sur la **surface spécifique**, ce qui va permettre d'avoir des échanges plus importants entre les particules et les milieux, ou simplement une solubilisation plus importante des composants présents sur les particules (Experts 5 et 12).

- Les particules les plus petites sont susceptibles d'être plus réactives car elles ont plus de sites réactifs à la surface (Expert 13).

Les effets sanitaires des particules varient selon la taille, mais aussi en fonction d'autres paramètres, comme la forme, la composition, l'origine. C'est pour cela, que l'on ne peut pas dire de manière générale, quelle fraction granulométrique est la plus toxique. En effet, les différentes tailles des particules peuvent avoir des effets sur les différents systèmes du corps humain (Experts 6 et 17).

Typiquement, les particules récoltées dans l'air sont classées selon le seuil de coupure, par exemple PM₁₀ pour les particules dont la majorité est caractérisée par un diamètre aérodynamique inférieur à 10 µm. Cette information est importante mais pas suffisante pour les toxicologues qui travaillent sur les particules atmosphériques. La taille devrait donc être confirmée par une analyse de la **distribution granulométrique**, souvent effectuée par la microscopie électronique ou par la diffusion dynamique de la lumière (Experts 10 et 17). La distribution granulométrique permet d'indiquer la quantité relative de chacune des fractions granulométriques en fonction de sa distribution (Expert 5). Dans la nature, les particules prélevées dans une atmosphère n'ont jamais une taille précise, c'est toujours un continuum de particules (Expert 5). La distribution granulométrique des particules d'une fraction peut donc varier, ce qui a un impact sur leur toxicité. Ce paramètre n'est pas pris en compte dans la surveillance de la qualité de l'air, mais ce serait envisageable avec les techniques disponibles aujourd'hui (Expert 16).

La taille des particules dépend de la **source (origine)**. Selon certaines études de l'expert 7, la friction produit des particules plus fines que la combustion. Dans ce cas quand on connaît la source, il est possible d'identifier la signature de la particule et son « empreinte digitale » afin de la suivre dans l'atmosphère. En l'absence de

connaissances sur les sources, les outils statistiques peuvent servir pour identifier les plus grands groupes d'émetteurs (Experts 5 et 6). En France, il existe un inventaire des émissions réalisé par le CITEPA, qui permet de retrouver les sources des émissions les plus importantes par territoire. La méthodologie appliquée permet de cibler les principaux types d'émetteurs (ex. transport, résidentiel...) et de les relier avec certains polluants (Experts 16 et 6). Les traceurs universels n'existent pas, mais il y

> « ...la chimie de surface de la nanoparticule est quand même primordiale et le coté 'histoire', c'est à dire à quel milieu a été exposé la particule juste après sa création est très important. »

Expert 13
a des compositions chimiques typiques provenant de certaines sources, tels que les « grands traceurs ». Ils sont typiques pour chaque source et le défi est de trouver un traceur spécifique qui la représente (Experts 5, 6 et 10). L'origine et l'histoire des particules conditionnent leur composition, notamment leur composition de surface qu'elles soient fabriquées par l'Homme de manière non intentionnellement ou en laboratoire (Experts 5 et 13). Même si certaines caractéristiques restent similaires entre les particules provenant de milieux de profils similaires (particules dites « urbaines », « industrielles », etc.) (Expert 4), la variabilité des sources est très importante, même entre les deux atmosphères urbaines (Expert 17).

La **composition** de la particule varie selon leur origine et leur mécanisme de formation (Expert 17) et elle est souvent considérée comme un déterminant majeur de la toxicité des particules, et elle détermine aussi d'autres paramètres physicochimiques (Expert 10). La particule elle-même peut également avoir un impact sur la toxicité, par exemple elle peut être difficilement repérable/éliminable par les macrophages (Experts 17 et 5). Les particules atmosphériques sont majoritairement des particules carbonées qui adsorbent les composants, elles sont donc considérées comme des vecteurs de xénobiotiques, elles les « véhiculent » (Expert 10). Parmi les composants adsorbés à la surface des particules, les HAP, les métaux, le carbone élémentaire et organique sont les plus souvent analysés, à cause de leurs impacts néfastes reconnus ou possibles (Experts 8 et 12). Une attention particulière a été accordée aux endotoxines, ubiquitaires dans l'atmosphère et souvent attachées aux polluants solides. Elles ont un potentiel inflammatoire, et sont donc inévitablement responsables, au moins en partie, de la toxicité des particules (Expert 12).

L'analyse globale de la concentration de certains composants dans une masse de particules récoltée dans l'atmosphère est effectuée dans le cadre de la surveillance de la qualité de l'air. Dans le domaine de la recherche, d'autres techniques peuvent être employées. Les autres techniques (XPS, infrarouge) permettent d'analyser la chimie de surface des particules, ainsi que d'identifier des **sites de surface**, responsables de l'adsorption de composants à la surface des particules mais aussi de leur interaction avec l'environnement extérieur, notamment les milieux biologiques (Expert 13).

Les particules peuvent franchir les barrières alvéolaires et passer dans le sang et ainsi être distribuée aux organes. Les composants toxiques qui sont liés aux particules peuvent se dissoudre dans les milieux liquides, notamment au niveau pulmonaire et passer dans le sang sans que le composant particulaire ne le fasse (Experts 5 et 10). La **solubilité** de ces composants adsorbés devrait donc être prise en compte dans la caractérisation, surtout si on s'intéresse aux effets systémiques et pas uniquement aux effets locaux (pulmonaires) (Experts 6 et 10). La solubilité peut varier selon le milieu biologique, peut-être aussi selon la voie d'exposition (Expert 6). En conséquence, la fraction soluble peut engendrer plus d'effets sanitaires néfastes que la taille initiale de la particule (Expert 10). Selon leur **morphologie**, les particules se solubilisent et interagissent plus ou moins avec le milieu biologique (Expert 5). De plus, une grande surface spécifique « va permettre d'avoir un échange avec les milieux plus important, ça veut dire une solubilisation plus importante de ces composants qui sont présentes sur les particules » (Expert 5).

La surface spécifique dépend de la taille et du **nombre** de particules (Expert 8). Pour le particules fines et ultrafines, il serait plus judicieux d'utiliser le nombre de particules plutôt que la masse pour les quantifier (Experts 5, 8, 12 et 16). Aujourd'hui, il est possible de mesurer les particules en nombre. Il y a différents instruments qui permettent de compter les particules par rapport à leur granulométrie. Les granulomètres adaptés à l'air ambiant peuvent compter les particules à partir de 5-10 nm, mais ils sont fiables à partir de 15 nm, jusqu'à 600-700 nm. Ces appareils font des acquisitions de nombre et de taille toutes les 2-3 minutes (Expert 8).

Les particules « très petites » sont des particules non stables du point de vue thermodynamique, donc elles vont vite s'accumuler et « grandir » dans l'atmosphère (Experts 8 et 10). Le **phénomène d'agrégation/agglomération**) ne peut pas être pris en compte par les techniques de comptage de particules (Expert 7), c'est-à-dire que les particules fines prélevées dans une atmosphère peuvent être soit des particules unitaires, soit des agglomérats de particules ultrafines. Deux grandes questions se posent (1) sur l'impact de l'agglomération et/ou de l'agrégation des particules sur leur toxicité et (2) sur le fait que les particules fines qui résultent de l'agglomération des particules ultrafines ont la même réactivité que les particules unitaires (Experts 10 et 16). Selon certains experts, « les agglomérats sont plus toxiques que les particules dispersées » (Expert 4). Les particules agrégées (ou agglomérées) portent plus de xénobiotiques, qui peuvent ensuite entrer dans les cellules. De plus, les particules agglomérées qui portent plus de substances toxiques vont plus facilement
perturber les vésicules d'endocytose dans le lysosome (Expert 4). L'état d'agrégation/d'agglomération des particules peut changer dès qu'elles entrent dans les poumons. Elles peuvent être agrégées dans l'atmosphère et se désagréger lors qu'elles atteignent les poumons (phénomène de dislocation) ou des nanoparticules bien individualisées peuvent s'agglomérer/s'agréger dans les poumons (Expert 5).

L'état d'agglomération/d'agrégation dépend fortement de la **charge** des particules. La charge de surface peut être estimée pour les particules en fonction de leur formule chimique sous condition que l'on connaisse leur composition. Ce n'est pas une mesure mais une estimation qui permettra par exemple de classer différentes particules selon leur charge en fonction des groupes chimiques introduits (Expert 4). Il peut être donc utilisé pour les particules manufacturés et/ou particules modèles. La charge peut être également mesurée par le **potentiel zêta**. Si le potentiel zêta est proche de zéro, les particules n'ont pas de charge ou portent une charge nulle, elles s'agglomèrent (Expert 4). A l'inverse, plus le potentiel zêta s'éloigne de zéro (en valeur absolue), plus les particules vont s'individualiser. L'impact du potentiel zêta sur la toxicité n'est pas clair (Expert 17), mais certains auteurs expliquent que les particules manufacturées qui sont chargées négativement ne sont pas toxiques tandis que les particules qui ont une charge positive peuvent l'être ou pas. De plus, si les charges sont protégées par des groupements, la charge n'est pas accessible. Néanmoins, ce paramètre peut être difficilement applicable pour les particules atmosphériques (Experts 4 et 17).

Les travaux de recherche les plus récents des experts se dirigent vers l'évaluation du **potentiel oxydant** des particules. Le potentiel oxydant est un « paramètre global qui essaie de mesurer des espèces réactives de l'oxygène qui peuvent avoir un impact au niveau du stress oxydatif » (Expert 5). Le potentiel oxydant permet de mesurer la réactivité intrinsèque des particules en dehors des cellules (Expert 12). Ce paramètre peut aider à estimer l'impact potentiel de la particule à partir du moment où elle est inhalée. Le potentiel oxydant englobe un certain nombre de réactions potentielles (Expert 5) et peut être utile pour estimer le danger des particules. Selon l'expert 11, le potentiel oxydant est une avancée par rapport à la physicochimie classique. Néanmoins, certains experts estiment que cette mesure, n'étant pas exhaustive, peut être une étape supplémentaire, et non substitutive, de la caractérisation, mais ce paramètre ne pourra pas expliquer ou déterminer les mécanismes (Expert 17). De ce fait, le potentiel oxydant ne pourra pas remplacer la taille. De plus, aujourd'hui, il n'y a pas de la méthode de référence pour le mesurer, c'est un paramètre un cours de développement (Expert 11). Les efforts scientifiques au niveau international se poursuivent afin d'évaluer la pertinence de ce paramètre pour évaluer la toxicité des particules et ainsi proposer une méthode plus pertinente.

## 2. Évaluation de la toxicité des particules

Le lien entre la caractérisation physico-chimique et la toxicité des particules est recherché dans les études expérimentales, ces dernières permettent de mieux comprendre les mécanismes de la toxicité des particules (Expert 5). Néanmoins, il est « extrêmement compliqué » (Expert 5) d'établir le lien entre des caractéristiques précises et les effets sanitaires, même si les deux sont très bien identifiés (Experts 5, 10 et 12). Aujourd'hui, très peu d'équipes travaillent sur ce lien, parce que le sujet est très complexe. De nombreuses mesures peuvent être faites, mais la corrélation simple entre elles n'est pas possible, car les phénomènes sont multifactoriels. En effet, il est difficile de changer un paramètre et de pouvoir conclure sur l'impact de ce seul changement (Expert 12), d'où l'intérêt des études menées sur les particules manufacturées, dites « modèles » (Experts 13 et 17).

Certains experts prétendent que dans le cas des particules atmosphériques, pour lesquels plusieurs paramètres changent en même temps, il est en réalité impossible d'établir un lien (Experts 5 et 6). En effet, certains marqueurs globaux ont déjà été établis pour des familles des polluants, par exemple les métaux, les HAP, mais il manque une connaissance des marqueurs biologiques spécifiques pour différents polluants (Expert 5). En prenant en compte la complexité du sujet, la coopération des toxicologues et des physicochimistes est indispensable : il faut des équipes multidisciplinaires (Expert 12).

Cependant, l'interprétation des résultats des études expérimentales est souvent difficile. Un effet « cocktail » (multiexpositions) est difficile à prendre un compte, ce qui fait que les particules récoltées dans l'atmosphère et utilisées dans les études expérimentales, ne peuvent pas être séparées des autres composants, comme par exemple, les particules gazeuses (Experts 5 et 16). Certaines questions par rapport à la représentativité des expositions dans les conditions expérimentales restent ouvertes : Quelle est la quantité
réellement inhalée ? Jusqu’à quel point est-elle toxique ? Est-ce qu’on arrivera à représenter ce qui se passe
dans le corps humain ? (Experts 8 et 10).

Les protocoles d'expositions en conditions contrôlées imposent certains choix, notamment par rapport aux
**modèles cellulaires et animaux** et à la dose des particules à laquelle les cellules ou les animaux seront exposés.
Les doses choisies sont souvent « sous-toxiques » ou non toxiques, mais permettent toute de même d'avoir un
effet sur les cellules (Expert 1). La dose maximale peut être calculée en fonction de ce qu'on respire ou par
d'autres méthodes, mais la saturation des modèles cellulaires doit être prise en compte. En effet, une
concentration trop importante peut conduire à une saturation du modèle cellulaire, ce qui peut provoquer la
génération des effets non-intrinsèques (Expert 17). Réellement, la quantité des particules récoltées dans
l'atmosphère ne permet souvent pas d'exposer les cellules au-delà de 10 µg/cm², ce qui représente bien ce qu'on
respire (Expert 17). Les doses sont souvent sélectionnées par rapport aux données issues de la littérature (Experts
1 et 4). Idéalement, il faudrait présenter la dose en nombre de particules, car les résultats peuvent varier en
fonction de l'unité (concentration massique, nombre de particules, surface spécifique) (Expert 4). De plus, les
experts soulignent l'importance de l'homogénéité de la suspension des particules utilisés pour les expositions
(Expert 17).

Les effets des particules peuvent variés selon les cellules, d'où l'intérêt de choisir des modèles cellulaires
ayant démontré leur intérêt pour ce type de contaminants (Expert 5) Le modèle cellulaire devrait être pertinent
et représenter l'organe d'intérêt (Experts 4, 12 et 17). Pour le système respiratoire, il est conseillé de travailler
sur des cultures primaires de cellules pulmonaires humaines (Expert 17), soit des cellules épithéliales ou des
macrophages. Selon l'expert 4, les macrophages sont plus sensibles par rapport aux cellules épithéliales. En
réalité, dans le choix du modèle cellulaire, il faut faire un compromis entre la pertinence, le coût et la facilité
d'utilisation. Il est aussi important de travailler sur un modèle qui est déjà reconnu afin de pouvoir comparer des
résultats (Expert 12).

Il n'y a pas de préconisations spécifiques concernant les modelés animaux. Il y a certaines questions par rapport à la transposition des résultats, par exemple la clairance pulmonaire de rat est très différente de celle des souris et des hamsters. Il a été démontré que les rats sont plus sensibles aux particules PSLT (ang. *poorly soluble low toxicity*) (ex.TiO₂). Cela permet d'envisager d'utiliser ce modèle dans le cas d'un scenario « pire cas » (Expert 17).

3. Surveillance de la qualité de l'air

La surveillance de la qualité de l'air sur le long terme permet d'évaluer s'il y a des pics de concentrations de
certains polluants en fonction des normes. C'est une méthode d'évaluation d'impact de la pollution sur la santé
humaine (Expert 5). La surveillance des polluants dans l'atmosphère peut être effectuée afin d'évaluer la qualité
d'air pour la protection de la population et/ou la surveillance des émissions industrielles (en sortie de la cheminée
ou dans le périmètre de l'usine), les outils utilisés sont alors différents (Experts 5 et 6). Les objectifs de la
surveillance de la qualité de l'air sont :

- d'alerter la population sur les risques liés à l'exposition à des concentrations élevées de polluants notamment les particules par rapport aux valeurs réglementaires (Expert 2, 4 et 16),

- d'identifier les sources les plus importantes, pour qu'ensuite soient éventuellement mises en œuvre des actions correctives pour réduire les émissions (Expert 4 et 14),

- de protéger la santé de la population et les écosystèmes ; dans ce cas-là, il faut faire référence aux valeurs recommandées par l'OMS. Aujourd'hui, le seul moyen de procéder pour définir ces valeurs est d'analyser les données existantes afin d'établir les valeurs à ne pas dépasser en concentration massique (Expert 5 et 6).

De plus, une surveillance de certains paramètres de façon continue permet de faire un état de lieu et de
combler des lacunes dans la mesure et dans les connaissances de la chimie de l'atmosphère (Expert 17).

Comme pour les études mécanistiques, la métrologie s'adapte en fonction des objectifs de la mesure. Des
approches différentes seront appliquées (différents outils, instruments de mesure, paramètres mesurés) selon
l'objectif de la mesure (Expert 5). Le nombre de points de surveillance et le nombre de paramètres suivis dans
l'atmosphère sont aujourd'hui partiellement suffisants pour pouvoir avertir la population. La surveillance de la
qualité de l'air donne un indice moyen sur un territoire, ce qui peut être assez limité afin d'évaluer l'impact de certains évènements, comme par exemple un incendie (Expert 4). Néanmoins, les données sont bien corrélées entre les stations d'une même région. Les particules se diffusent bien dans l'atmosphère donc souvent il est estimé qu'une station pour la zone est assez représentative (Expert 14). Certains experts précisent que davantage de stations de mesures pourrait être nécessaire pour nourrir les bases des données et effectuer des modélisations plus pertinentes, afin de mieux prendre en compte l'hétérogénéité spatiale de la distribution de la pollution particulaire (Expert 3). En effet, la modélisation est employée pour prévoir la distribution de la pollution sur un territoire. Deux modèles différents peuvent fournir des résultats numériques différents, même si la même tendance sera retrouvée (Expert 3).

Les techniques de mesure utilisées dans la surveillance de la qualité de l'air en France devraient être comparables avec celles utilisés dans les autres pays pour pouvoir comparer les suivis au niveau international. Aujourd'hui, la mesure de la concentration massique des particules PM₁₀ et PM₂,₅ est effectuée dans les stations gérées par les ASSQA (Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air) avec une technique TEOM (ang. *Tapered Element Oscilating Microbalance*). Certaines stations mesurent le *black carbon* et les particules ultrafines, mais elles ne peuvent pas encore proposer un suivi en continu, principalement à cause d'un manque d'outils fiables (Expert 16). Plusieurs experts pensent que la surveillance des PM₀,₁ en nombre de particules devrait être envisagée dans un futur proche (Experts 3, 8, 12 et 17). L'expert 16 a précisé qu'il ne faut pas remplacer les paramètres qui sont mesurés depuis longtemps, parce qu'il est important d'avoir du recul sur les données. C'est pour cela que pendant la période transitoire, certains paramètres doivent être toujours analysés au lieu d'être tout de suite remplacés (Expert 16).

La réglementation concernant la qualité de l'air ambiant en France suit la réglementation Européenne. Elle est faite pour alerter, informer et prendre des actions pour réduire les émissions (Expert 5). Deux lacunes ont été identifiées par les experts : (1) le manque de prise en compte des particules fines dans les pics de pollution et (2) le manque de quantification de la concentration en nombre des particules ultrafines (Expert 3). Différentes réglementations s'appliquent dans le milieu industriel, où il n'y a pas de réglementation spécifique, mais les arrêtés préfectoraux peuvent obliger les industriels à respecter certains réglementations (Expert 4). Les réglementations et les évaluations sont donc différentes dans les deux grands domaines concernant la pollution atmosphérique : la surveillance de la qualité de l'air (santé de la population générale) et l'environnement industriel (santé des travailleurs).

## 4. Évaluation des risques sanitaires

L'évaluation des risques sanitaires (ERS) liée à l'exposition aux polluants est considérée comme la suite des études expérimentales, un coté « concret » de la recherche (Expert 1). La méthodologie classique d'ERS est utilisée dans le cadre des sites industriels (Expert 12), par exemple pour des sites et sols pollués (Expert 2).

L'évaluation des risques liés à la pollution atmosphérique peut faire partie de l'analyse d'impact des projets d'aménagement (Experts 3 et 16). L'ERS est une méthodologie reconnue, mais pas réglementaire. Il y a donc un guide méthodologique à suivre, mais il n'y a pas d'obligation réglementaire de respecter cette méthode (Expert 2). Tandis que la méthode est reconnue et peut être appliquée pour une variété de composés toxiques, elle ne permet pas, aujourd'hui, de prendre en compte les particules atmosphériques (Expert 3).

> « Ce n'est pas la particule qui va être utilisée dans l'Évaluation des Risques Sanitaires »

Expert 3

Le frein principal est un manque de valeur toxicologique de référence (VTR). Les experts s'accordent à dire qu'il n'y pas de VTR pour l'ensemble des paramètres qui caractérisent les particules (Experts 2, 3, 5, 12 et 16). En tenant compte de leur nature complexe et variable, une VTR pour les particules atmosphériques basée sur leur taille ne peut pas être établie. En effet, deux particules de diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm récoltées dans les deux atmosphères différentes n'ont pas les mêmes caractéristiques (Experts 16 et 17). Cependant, les experts envisagent une possibilité d'utiliser un autre paramètre, qui pourrait éventuellement prendre en compte plusieurs caractéristiques, comme par exemple le potentiel oxydant (Experts 12 et 17). Ce paramètre, s'il est validé, pourrait servir pour établir les VTR et/ou des valeurs limites d'exposition professionnelle (Expert 12). Pour
cela, les seuils devraient être d'abord fixés (Expert 17), sur la base d'études expérimentales et épidémiologiques (Expert 12). Les experts s'interrogent également sur la possibilité de regrouper les particules par type, pour créer par exemple une VTR « particule type diesel » ; ou d'envisager une VTR « pire cas » (Expert 17). Une VTR pourrait éventuellement être établie pour une particule carbonée modèle afin de considérer également la particule et sa propre toxicité (Expert 17).

Aujourd'hui, pour effectuer une ERS, il y a une obligation de passer par une analyse « substance par substance » (Expert 2). Cette approche permet d'évaluer le risque lié à l'exposition aux xénobiotiques liés à la particule, sans prendre en compte la particule elle-même ni même l'effet mélange (Experts 2 et 17). Seuls les composants pour lesquels des valeurs de référence ont été établis peuvent faire sujet d'une ERS. Les substances pour lesquels l'ERS est réalisée sont ceux qui ont été déjà identifiés dans l'environnement. Il n'y a pas de liste prédéfinie, mais souvent ce sont les HAP et les métaux liés aux particules prélevées dans l'atmosphère. Les xénobiotiques sont recherchés en fonction de l'historique du site et des activités anciennes et présentes (Expert 2). Dans le cas spécifique d'évaluation d'impact d'un site industriel sur son environnement par rapport aux envols des poussières, les prélèvements sont faits souvent grâce à des techniques passives (par dépôt des poussières). Dans ce cas, les concentrations doivent être recalculées entre la concentration massique et la concentration volumique. Cette manœuvre est problématique et peut conduire à un biais. De plus, une grosse difficulté liée à l'évaluation des risques sanitaires est de distinguer ce qui est attribuable à la pollution étudiée de ce qui est attribuable aux autres sources, notamment au bruit de fond. Les concentrations en HAP, en métaux et autres, sont très peuvent être basses ce qui rend aussi cette différenciation assez difficile (Expert 2). L'expert 2 a souligné que même si une VTR « poussières » existait, elle ne remplacerait pas totalement l'approche « substance par substance ». En effet, les deux méthodes seraient réalisées et la plus pénalisante serait prise en considération.

# 5. Évaluation d'impact sanitaire de la pollution atmosphérique

## 5.1. Études épidémiologiques

Trois acteurs principaux participent à l'évaluation de l'impact sanitaire de la pollution : l'épidémiologie, la toxicologie, la mesure (Expert 14). Historiquement, un des plus grands objectifs de l'évaluation d'impact via les études épidémiologiques était de « convaincre » les décideurs qu'il y avait un lien entre la pollution atmosphérique et les effets sanitaire. Le Programme nationale « Air et Santé », débuté en 1998 a permis d'étudier le lien entre la pollution atmosphérique et la santé humaine au travers d'études épidémiologiques. Aujourd'hui, les études épidémiologiques sont effectuées afin d'améliorer la connaissance scientifique, confronter les résultats et éventuellement avoir plus d'arguments pour appuyer l'existence d'un lien (Expert 14). Dans les études épidémiologiques, les particules, sont considérées comme des traceurs ou des indicateurs globaux de la pollution atmosphérique. Cela signifie que les valeurs de risque relatif établies ne sont pas propres aux particules mais à la pollution atmosphérique de type urbain représenté par les particules (Experts 14 et 16). En effet, l'effet de la multi-exposition est difficile de prendre en compte dans les études épidémiologiques (Experts 14 et 16). Ce phénomène complique l'interprétation des résultats des études épidémiologiques, car une personne est exposée à différents contaminants dans une même journée (Expert 17).

De nombreuses études épidémiologiques ont permis de reconnaitre le lien entre la pollution atmosphérique et les maladies respiratoires et cardiovasculaires (Experts 10 et 14). L'OMS conseille de travailler sur ses groupes des pathologies car leurs mécanismes sont bien connus. En effet, les critères de la causalité sont assez bien remplis (en termes des mécanismes, temporalité...) pour ces effets, mais il reste toujours certaines incertitudes, surtout par rapport au niveau du risque, qui sont généralement faibles en santé environnementale (Expert 14). De plus, les particules atmosphériques ont été reconnues comme responsables de cancer, notamment de l'œsophage, de l'estomac, des voies aériennes supérieures, etc. (Expert 13). Récemment, les efforts se multiplient pour évaluer le lien entre la pollution atmosphérique et différents effets sanitaires, comme la maladie de Parkinson, le diabète, le faible poids de naissance...Même si les études montrent un lien, elles ne
sont pas toutes conclusives. De plus, il manque des informations concernant les mécanismes liés à certaines pathologies. Pour l'instant, les hypothèses ont été formulées, mais la reconnaissance de ces effets va peut-être arriver avec le temps (Experts 10 et 14). Néanmoins, les experts soulignent qu'il n'est pas nécessaire de connaître tous les mécanismes liés à la toxicité des particules pour agir. Même si les études épidémiologiques montrent des effets globaux et que des études toxicologiques sont en cours, des efforts doivent être fait pour agir sur les sources (Expert 5).

Les effets respiratoires et cardiovasculaires sont souvent considérés comme les effets « à court terme », tandis que les autres effets, par exemple liés à la reprotoxicité ne sont pas immédiats. Ce sont des effets à long terme (voire même générationnel) donc plus difficile à estimer (Experts 14 et 17). De plus, les effets sanitaires liés aux pics de pollution sont souvent difficiles à estimer. Ils sont pris en compte en fonction du niveau de gravité assez important, qui nécessite des passages aux urgences, hospitalisation... Par contre, les effets moins graves sont difficilement comptabilisés à cause d'un manque d'outils. Néanmoins, il a été montré que les épisodes de pollution sont relativement moins importants que le niveau de fond (Expert 14) par rapport aux impacts sanitaires. Récemment, il y a une ambition d'étudier les effets à court terme liés aux caractéristiques plus précis des particules (Expert 14). Par exemple, le projet CARA avait pour objectif d'analyser un lien entre certains paramètres physico-chimiques des particules et les effets sanitaires, mais les résultats n'ont pas été très conclusifs dus au manque de données (Experts 14 et 16).

Des facteurs de confusion doivent être pris en compte dans les études épidémiologiques, mais certains ne s'appliquent pas pour les études à court terme, comme la consommation du tabac. Le biais est donc moins important dans les études à court terme par rapport aux études à long terme (Expert 14).

Les études épidémiologiques sont menées si les données concernant la pollution atmosphérique et les indicateurs sanitaires sont disponibles. Elles sont donc limitées aux données fournies par les stations de mesures, recueillies pour la surveillance de la qualité de l'air (Expert 14). Les experts montrent un intérêt grandissant pour les microcapteurs qui permettent de collecter des données sur l'exposition de manière plus conséquente, même si leur fiabilité n'est pas encore très satisfaisante. Aujourd'hui, les microcapteurs ne peuvent pas encore servir dans la surveillance de la qualité de l'air mais ils peuvent servir dans l'espace public comme indicateurs informels (Experts 3 et 16) et dans les études épidémiologiques (Expert 17).

Concernant les indicateurs sanitaires, il existe des systèmes informatiques qui permettent de recueillir des informations sur certains évènements sanitaires. Par exemple, un système existe en France depuis 2003 pour recueillir les données qui concernent les motifs de passages aux urgences. Les informations sont codées par les hôpitaux. La fiabilité de ces données varie entre les établissements et entre les régions. Les indicateurs sanitaires peuvent être également construits à partir des donnés fournis par SOS Médecins ou sur la base des informations sur la consommation des médicaments. De nouveaux indicateurs sont testés aujourd'hui, comme les passages aux urgences pour l'asthme, afin d'évaluer un lien entre la pollution sur les effets sanitaires de différentes gravités. L'établissement de nouveaux indicateurs est toujours difficile, il faut prouver qu'ils sont représentatifs (Expert 14).

> « Des effets liés aux niveaux qu'on mesure tous les jours dans la ville sont beaucoup plus important que les pics de pollution, ça représente 90% des effets sur la santé. »

Expert 14

## 5.2. Évaluation quantitative de l'impact sanitaire de la pollution atmosphérique (EQIS)

Les calculs EQIS permettent d'exploiter différemment les résultats obtenus dans les études épidémiologiques. Le but est d'obtenir des informations plus opérationnelles pour les décideurs. Idéalement, il faut poursuivre les analyses épidémiologiques pendant 5-6 ans, dans plusieurs zones, ce qui permet d'obtenir des résultats plus conséquents (multicentriques) et mettre en évidence une relation, un risque relatif (RR). Au début, les RR pour les EQIS en France ont calculés à partir d'études françaises pour les effets à court terme et à partir d'études américaines pour le long terme. Avec le temps, les bases de données ont été alimentées et aujourd'hui ce sont des RR françaises. Aujourd'hui, en France, les RR sont calculés de façon multicentrique, sur
la base d'études dans 18 agglomérations françaises (Expert 14). En effet, c'est toujours préférable d'utiliser des RR issues d'études menées dans les conditions similaires que l'EQIS.

La méthodologie EQIS est reconnue par les experts d'évaluation des risques au niveau des agglomérations. Elle est applicable pour la pollution générale à l'échelle d'une agglomération (OS). L'EQIS a pour but d'identifier un indicateur global de pollution à l'aide des données issues des réseaux de mesures (réseau de surveillance) (Expert 14). Un guide méthodologique a été élaboré en France suivant les recommandations de l'OMS. La méthodologie comporte quelques étapes principales : évaluation d'exposition, choix de la zone étudiée qui doit être relativement homogène d'un point de vue des polluants (Expert 16). Le guide précise les conditions de réalisation des études des séries temporelles : une zone d'étude où l'on considère que toute la population est exposée au même niveau de la pollution atmosphérique, certains critères devant être fournis (Expert 14). Les grandes installations doivent être exclues afin d'obtenir un bruit de fond urbain, sans les « gros pollueurs » (Expert 16). Pour pouvoir effectuer une EQIS pour un couple polluant – effet sanitaire, il faut que la causalité soit établie, et les données concernant la pollution et les indicateurs sanitaires disponibles. Les particules considérées dans l'EQIS sont les PM<sub>2,5</sub> et PM<sub>10</sub> en concentration massique, sans prendre en compte leurs caractéristiques physico-chimiques (Experts 3 et 16). L'EQIS est applicable pour l'évaluation des risques liés à l'exposition aux particules à l'échelle du territoire, elle n'est pas adaptée aux sites industriels. Différents résultats peuvent être obtenus, en fonction des questions posées (Expert 16).

Les organismes qui évaluent l'impact de la pollution atmosphérique sur la santé humaine, comme Santé Publique France, souhaiteraient recevoir des données en routine concernant les caractéristiques des particules, surtout pour pouvoir identifier leur source, mais également pour relier les effets sanitaires avec les paramètres plus précis des particules. Retrouver et agir sur les sources est une priorité, donc il faut trouver le moyen pour mieux répondre à ces questions et peut être adapter le guide pour les sources (Expert 14).

# 6. Normalisation

## 6.1. Définitions

Les experts ont attiré notre attention sur un problème concernant les définitions des nanoparticules (Experts 4 et 17). Plusieurs définitions sont utilisées aujourd'hui, ce qui fait qu'une particule peut être ou pas classifiée comme « nano », selon la définition choisie. Un manque de définition harmonisée fait que chaque organisme peut proposer sa propre définition, ce qui est considéré comme un frein pour la recherche. Souvent, la définition utilisée par les chercheurs pour déterminer les catégories de nanoparticules est celle proposée par l'Union Européen mais à ce jour-là, il n'y a pas de consensus dans la définition. La classification est faite sur la base de la taille et de la distribution de la taille. La Commission Européenne propose de définir les nanoparticules comme ceux pour lesquels « au moins 50% des particules dans la répartition numérique par taille, présentent une ou plusieurs dimensions externes se situant entre 1 nm et 100 nm », ce qui n'est pas consensuel. Les doutes des chercheurs se concentrent sur deux aspects :

- toute la population des particules doit-elle entrer dans la gamme de la taille donnée ?

- toutes les dimensions de la particule doivent-elles entrer la gamme de la taille ? (Expert 4)

Il est donc indispensable d'homogénéiser la définition des nanoparticules (Experts 4 et 17).

Le terme « nanoparticule » est utilisé pour les particules manufacturées (Expert 4), tandis que le terme « particule ultrafine » a été adopté pour les particules atmosphériques caractérisées par un diamètre aérodynamique inférieur à 100 nm (Experts 1, 8 et 10). A part les particules ultrafines, les autres fractions sont définies : les PM<sub>2,5</sub> (les particules fines), les PM<sub>10</sub> et les PM grossières (entre 10 et 2,5 µm). La classification des particules se fait en fonction de méthodes analytiques utilisées (Experts 12 et 17). Certains chercheurs classifient les PM<sub>10</sub> comme grossières n'ayant pas d'accès aux techniques qui permettent d'exclure les fractions fines (Expert 17). Similairement, si pour des raisons techniques, le seuil de coupure pour les particules ultrafines sera différent que 0,1 µm, typiquement 0,18 ou 0,25 µm, le terme « quasi-ultrafines » peut être utilisé.

Les définitions des particules atmosphériques ne sont pas très claires selon la plupart des experts. Les définitions données sont souvent peu précises. Il est à noter, que les PM<sub>10</sub> ne sont pas uniquement les particules avec un diamètre inférieur à 10 µm. Cela englobe aussi les particules dont le diamètre va au-delà de cette valeur,
la coupure ne s'arrête pas réellement à 10 ou 2,5 µm (Experts 11 et 12). La distribution granulométrique devrait être analysée afin de déterminer la taille de la majorité des particules. Typiquement les PM₁₀ comprennent 80% de PM₂,₅ et les PM₂,₅ comprennent 80% de PM₁. En réalité, ce sont surtout les PM₁ qui sont présentes dans l'atmosphère (Experts 5 et 10), appelées aussi les particules microniques.

Le manque de cohérence dans les définitions rend difficile la comparaison entre les résultats. Il faut toujours donner des précisions par rapport à la taille et la technique de récolte (Expert 10).

## 6.2. Guide méthodologique et préconisations

Les experts mentionnent différentes lacunes, besoins et attentes liés à la caractérisation des particules ainsi que l'évaluation de leur impact sanitaire. Il semble très intéressant d'établir un guide méthodologique, ou de recommandations, différentes selon l'objectif de l'étude. En effet, la recherche dans le domaine des particules n'est pas très standardisée, certaines techniques de mesure et/ou de prélèvement nécessiteraient une standardisation des méthodes afin de diminuer les écarts dans la littérature (Experts 1 et 17). Dans un premier temps, les destinataires de ce type de guide seraient les toxicologues, les épidémiologistes et les physico-chimistes.

> « Une seule façon de corréler les résultats entre eux, c'est d'amener la normalisation »

Expert 17

Les éléments suivants ont été soulevés par les experts :

- Les méthodes de prélèvement et de caractérisation des particules doivent être standardisées (Experts 4, 8, 12, 17),

- Il y a un intérêt à déterminer une liste des paramètres à caractériser avec les méthodes associées, de préférence normalisées/validées (paramètre-méthode-normalisation) (Expert 17).

- La recherche sur les éléments – traceurs de certaines sources selon la composition des particules devrait être normalisée, notamment par rapport aux techniques de mesures (Expert 14).

- Les informations sur l'exposition lors des études épidémiologiques devraient être recueillies de la même façon afin de pouvoir comparer les résultats. Il faut que les études épidémiologiques soient homogènes par rapport à la méthodologie et les types de particules suivis (Expert 14).

- Il sera intéressant de faire une norme sur les protocoles d'exposition dans les conditions *in vivo/in vitro* pour pouvoir comparer les résultats et augmenter la puissance des études (organisme modèle, dose des particules, méthode de culture des cellules ou d'exposition des animaux...) (Experts 8 et 17),

- Il faut identifier les manques et proposer les points sur lesquels il faut avancer. Les erreurs doivent être identifiées (Expert 17).

Les experts ont également soulevé un problème de communication entre les experts des domaines qui participent à la recherche sur les particules atmosphériques. Des coopérations et un dialogue entre les experts des différentes disciplines sont nécessaires, voire même indispensables. Les études épidémiologiques et toxicologiques doivent avancer en même temps, en coopération avec les physicochimistes (Experts 4, 8, 12 et 17). En effet, la caractérisation des particules est limitée selon l'expertise des chercheurs et l'équipement auquel ils ont l'accès. Dû au manque d'accès aux techniques, certains paramètres ne peuvent pas être calculés : par exemple les biologistes travaillent souvent en concentration massique au lieu de la concentration en nombre de particules ou de la surface spécifique (Expert 4). Les collaborations sont donc nécessaires, notamment pour avoir un accès aux techniques qui ont besoin d'équipement et d'expertise très spécifiques, comme la microscopie électronique à transmission (Experts 3, 7 et 8).
## 6.3. Liste des caractéristiques physicochimiques à étudier

Il est difficile de déterminer une liste de paramètres indispensables pour caractériser les particules atmosphériques. Selon les experts physicochimistes, les paramètres doivent être définis selon l'objectif d'étude et la question posée (Experts 5 et 11). Une liste trop exigeante pourra bloquer la recherche, vu que l'accès aux techniques n'est pas toujours facile (Expert 12). Néanmoins, certains experts préconisent quelques paramètres importants à déterminer (Fig. 39) : la taille et sa distribution, la composition chimique (dans un premier temps les paramètres règlementés), la surface spécifique, la morphologie, l'état d'agrégation et d'agglomération, la solubilité dans le milieu biologique, la charge de surface, la concentration et le nombre de particules (Experts 1, 4, 7, 10, 11, 12, 16 et 17). Parmi ces paramètres, la taille (et sa distribution) ainsi que la composition semblent indispensable (Experts 12 et 17).

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>**Figure 39:** Représentation relative des paramètres indispensables pour la caractérisation des particules atmosphériques. La taille de la police est proportionnelle au nombre de répétitions du mot par les experts interrogés</figcaption></figure>

## 7. Gestion des risques

Pour les particules atmosphériques, la décision concernant les seuils de coupure des particules fines a été prise par l'OMS, mais il n'y a pas une seule réponse pour l'ensemble de la population. Ce n'est pas la réalité physiologique, mais « un ordre de grandeur pour fixer les idées et pour orienter les gens » (Experts 6 et 10). Les seuils varient en fonction des pays et évoluent dans le temps. Par exemple, les particules alvéolaires selon la convention anglaise sont les particules respirables qui arrivent dans les alvéoles pulmonaires et qui sont caractérisées par le diamètre inférieur à 5 µm. La convention française de 1996 a précisé la taille des particules inférieure à 2,5 µm pour les populations à risque, tandis que pour les adultes sains, c'est 4 µm. La pénétration des particules dans le système respiratoire varie notamment selon l'âge et l'état de la santé d'un sujet. Elle est estimée par la modélisation du système respiratoire, les travaux la concernant progressent toujours (Experts 5 et 6). Cependant, les valeurs recommandées ont été construites par l'OMS sur la base des évidences sanitaires afin de préciser les concentrations massiques des particules PM₁₀ et PM₂,₅ à ne pas dépasser (Expert 17). Ces valeurs n'ont pas été adaptées dans la réglementation française, qui propose des valeurs beaucoup plus élevées sans raisons sanitaires (Expert 3). Les experts reconnaissent que c'est une décision uniquement politique, prise principalement pour ne pas constamment dépasser les seuils (Experts 3 et 8) et par manque de valeurs toxicologiques de référence (Expert 17). Il serait intéressant d'identifier les points manquants et poursuivre la recherche dans les filières qui ont besoin d'une amélioration. Cela doit être une initiative de l'état d'indiquer les directions de la recherche manquantes (Expert 8). Il est possible d'établir des seuils si les chercheurs travaillant suivent des protocoles communs.

Aujourd'hui, des efforts doivent se focaliser autour de la remédiation. Il faut donc trouver des moyens d'agir sur les sources. La surveillance de la qualité d'air existante permet de prendre en compte plusieurs composants afin d'informer et avertir la population. Il n'est pas nécessaire d'ajouter d'autres paramètres selon l'expert 6, tandis que certains experts ont suggéré qu'un suivi réglementé des particules ultrafines (Experts 8, 16 et 17). En
effet, une amélioration des systèmes de filtration appliqués aux industries et au niveau des automobiles a permis de réduire la quantité de particules en masse, mais celles qui sont émises sont plus fines. Les particules plus petites en taille peuvent être plus importantes en nombre, ce qui n'est pas encore pris en compte dans la règlementation (Expert 3). Un suivi des traceurs de source pour mieux reconnaitre les gros émetteurs est la priorité pour les décideurs (Experts 8 et 14) afin d'agir de façon plus ciblée. Cependant, les études toxicologiques doivent s'intéresser aux mécanismes, le lien entre les paramètres physicochimiques et les effets sur la santé.
# 1. L'analyse critique de la présente étude

D'un point de vue méthodologique, eu égard aux nombreuses publications existantes, la présente étude se base principalement sur les publications internationales de la période de 2015 à 2019 et leurs références.

Le réseau d'experts interrogés est essentiellement français. S'agissant d'experts, ils ont intégré la bibliographie scientifique et les connaissances liées à leur domaine. Cela leur permet de livrer une réflexion mûrie et représentative des enjeux actuels et futurs au niveau international intégrant les problématiques discutées au sein des réseaux scientifiques internationaux auxquels ils appartiennent.

L'approche qualitative a été précédée d'un questionnaire préparatoire qui a permis d'affiner le guide d'entretien et donc de mener des entretiens adaptés. Ceux-ci ont été suivis d'une exploitation qualitative, selon la méthodologie d'analyse qualitative avec un codage à visée théorique. Cette approche, très utilisée dans les sciences humaines, est relativement nouvelle dans le domaine des sciences environnementales.

Alors que certaines définitions concernant les particules sont règlementées, appliquées et acceptées de tous, il a fallu, dans le cadre de cette étude, statuer sur des définitions, notamment pour les nanoparticules. De fait, comme toutes les définitions non officielles, elles pourraient être discutées. Toutefois, nous nous sommes attachés à utiliser des définitions les plus consensuelles possibles, sur lesquelles a reposé le périmètre d'étude. Cela souligne toutefois, la nécessité de parfaire la normalisation et même la réglementation dans ce domaine.

Dans la présente étude, les effets sont qualifiés d'avérées, potentiels, probables ou sans preuve, reprenant une terminologie utilisée par l'IARC. Il s'agit ici d'une première approche basée sur la quantité et la qualité des publications. Il est important de rappeler que la détermination de ces qualificatifs n'est pas basée sur la méthodologie développée par l'IARC pour hiérarchiser les effets des substances. Il s'agit ici d'un choix sémantique, utilisant un vocabulaire connu et accepté de tous. A court terme, la méthodologie de qualification des effets devrait être renforcée. Cela permettrait aussi de revenir sur les qualificatifs de « probable » et « possible » dont l'ordonnancement n'est pas acquise de tous.

# 2. Compléments bibliographiques

Pour compléter le périmètre de l'étude, les points bibliographiques suivants nécessiteraient une attention particulière :

* les particules ayant été considérées dans leur ensemble, leurs comportements dans les différents milieux, et notamment en milieux liquides (agrégation, agglomérations...) ont été peu explorés dans notre étude. En règle générale, ces publications sont plutôt en lien avec les domaines de la physique et de la chimie ;

* il est reconnu que les effets de la pollution atmosphérique sont plutôt des effets chroniques, s'exprimant à long terme. De fait, les effets aigus, plus largement étudiés dans les années antérieures, ont été peu renseignés dans notre étude. Quoiqu'il en soit, cette distinction long terme/court terme reste un sujet à part entière dans la mesure où la répétition des effets à court terme peut conduire à des effets à long terme (Charpin et al. 2016).

* à l'heure actuelle, dans la littérature, et par conséquent dans le rapport, il y a peu d'information sur les évènements sanitaires de faible gravité ;

* la présente étude pourrait être complétée par un focus sur la prise en compte du volet biologique (interactions avec les pollens, les virus...) ;

* eu égard au déséquilibre en matière de publications scientifiques internationales, les problématiques liées aux atmosphères de travail, à l'air intérieur et aux infrastructures souterraines sont peu
# 3. Les perspectives de l'étude RECORD

## 3.1. Construire un guide des méthodologies analytiques pour les professionnels (court terme)

La présente étude a permis d'identifier les méthodologies d'analyse des particules effectives à ce jour. Afin de conduire à une harmonisation des pratiques analytiques, un guide méthodologique pourrait être rédigé à destination des professionnels ayant en charge de caractériser des particules atmosphériques intérieures ou extérieures. En effet, la multiplicité des techniques de récolte et de caractérisation des particules conduit à des difficultés dans le choix de la technique appropriée et aussi lors de l'interprétation et de la comparaison des résultats des différentes études. Il peut être envisagé un outil d'aide à la décision menant à la détermination des méthodologies et protocoles, notamment en fonction des objectifs de l'étude, des coûts, de l'accessibilité des techniques, des laboratoires ou partenaires susceptibles de réaliser ces analyses.

## 3.2. Construire des VTR (long terme)

A ce jour, il n'existe pas de VTR pour les particules. Il semble difficilement envisageable d'en construire dès lors que l'on souhaite se référer à leur composition. La question est alors de pouvoir construire des VTR sur d'autres bases.

Une première piste, comme l'ont souligné beaucoup d'experts de notre panel, serait de se référer au **potentiel oxydant**, plutôt qu'à la composition.

Une seconde piste repose sur les VLEP, dont les valeurs, sont à ce jour, remises en question. L'existence de ces VLEP est indicatrice du fait qu'il y ait eu, pour un effet donné et pour une voie d'administration donnée, une relation entre des expositions et des effets sanitaires. Une **analogie méthodologique basée sur la construction de ces VLEP** et sur les méthodologies d'évaluation des risques professionnels pourrait nourrir la réflexion quant à la construction de VTR particules.

Pour les effets cancérigènes, une première piste est celle d'une approche globale dans un premier temps, puis affinée peu à peu à mesure que la connaissance sur la composition des mélanges de particules permettrait de distinguer de grandes familles en fonction de leur composition (les particules carbonées, les particules soufrées, etc...). L'évolution des VTR pour les HAP peut être un exemple de cette stratégie. En première intention, une VTR a été calculée pour le chef de file, le benzo[a]pyrène, puis pour 8 autres HAP. Cela permet aujourd'hui de considérer l'ensemble du mélange des 16 HAP regroupés par l'US EPA sans pour autant que chaque substance dispose d'une VTR. Ce concept utilise l'approche **dite par analogie de mélanges**.

Il existe aussi le concept des **facteurs d'équivalence toxique** (FET). La première étape dans l'approche par FET consiste à estimer le potentiel toxique qui servira de référence à partir de laquelle le potentiel toxique des autres sera établi. Un facteur d'équivalence toxique (FET) de 1 est arbitrairement donné à la substance de référence. Cette référence est la plus étudiée et aussi la plus présente dans l'environnement. La deuxième étape consiste à évaluer le potentiel toxique relatif à la référence. Cela revient aussi à utiliser une approche pire-cas (la pire composition possible) dès lors que la composition d'un mélange de particules ne serait pas connue.

Aujourd'hui, le calcul de benchmark dose (BMD) et de son intervalle de confiance (IC) afin de déterminer la **limite inférieure de l'intervalle de confiance de la benchmark dose** (BMDL) est une méthodologie de calcul des valeurs toxicologiques de référence qui tend à s'imposer vis-à-vis de la dérive des NOAEL. Une telle approche peut également être une piste de construction de VTR spécifiques aux particules.

Une toute autre voie pourrait aussi être étudiée en matière d'évaluation des risques. Elle consisterait non pas à considérer les particules comme un danger chimique (avec une constitution variable et complexe) mais comme un danger physique. Si tel était le cas, les méthodes de **cotation des risques**, basées sur le *Hazard Analysis Critical Control Point* (HACCP), sont robustes et très maitrisées. Ces méthodes présentent l'avantage de ne pas
focaliser sur l'effet toxique induit (l'effet du danger sur la cible) mais de tenir compte plus largement du risque induit par l'ensemble de l'exposition et/ou du processus dès lors qu'il s'agit d'air intérieur. Dans ce cadre, les critères de cotation sont liés à la gravité, à la fréquence et parfois à la détectabilité.

Pour finir, comme les particules, d'autres dangers (i.e. les perturbateurs endocriniens ou les dangers biologiques dont la dose évolue après administration) induisent une réflexion nouvelle qui dépasse le cadre général des VTR pour les substances induisant des effets à seuil et sans seuil. Pour ceux-ci, des approches nouvelles sont pensées. De fait, puisque leurs effets sur la santé des populations n'est plus à démontrer, une étude approfondie des pistes possibles de construction de VTR pour les particules en vue de leur considération lors d'évaluation des risques et du lien entre l'exposition et les effets observés est une perspective d'intérêt à long terme.

### 3.3. Considérer des paramètres de santé moins macroscopiques

Dans le cadre des études visant à établir un lien entre la qualité de l'air et les paramètres de santé, il est observé que les indicateurs de santé sont souvent de type hospitalisation, diminution de la durée de vie, voire mortalité. Ces paramètres sont indicateurs d'effets sanitaires sévères. Se pose la question d'effets sanitaires ressentis par la population générale de manière moins aigue. Ainsi, il serait d'intérêt d'identifier ces facteurs de santé d'intensité moindre (donc plus difficile à percevoir – importance des sources de données), probablement précurseurs et susceptibles d'être exprimés par une fraction plus grande de la population (donc statistiquement plus robuste). En plus de s'intéresser à la mortalité, il pourrait être intéressant d'avoir des données d'indicateurs sanitaires à l'échelle de la médecine de ville. Par exemple, toutes les crises d'asthme ne donnant pas lieu à des hospitalisations, il faudrait encourager l'utilisation de proxy, tels que la vente de médicaments, après validation de ce qu'ils indiquent et de leur caractère spécifique.

## 4. Suggestions décideurs

### 4.1. Harmoniser les définitions

La diversité des définitions concernant les particules rend difficile et ambiguë l'interprétation et l'analyse conjointe des publications sur le sujet. Le présent travail a fourni une clarification des différentes définitions utilisées pour la description des particules. Ainsi, l'utilisation commune de ces définitions gagne à être promue dans la mesure où elle aurait comme conséquence une harmonisation internationale et une compréhension plus aisée des connaissances produites.

### 4.2. Encourager la transversalité

Par le biais des entretiens, l'existence de barrières disciplinaires a été confirmée. Les différentes catégories d'experts interrogés ont des préoccupations et des domaines d'activités différents qui pourraient se nourrir mutuellement (qualité des méthodologies d'analyses – interprétation de la qualité de l'environnement – lien santé environnement – méthodologie d'évaluation des risques). Comme souvent, il est indéniable que les travaux transdisciplinaires (et non multidisciplinaires) sont à promouvoir. A l'heure actuelle, les champs disciplinaires sont encore très éloignés.

De la même manière, partant de connaissances communes, la mise en parallèle de méthodologies d'évaluation des risques pour le travailleur et pour la population générale pourrait être synergique. La transposition des méthodologies appliquées aux différentes cibles serait à étudier.
4.3. Caractériser la composition des particules lors des études scientifiques
et techniques

La variabilité de la composition des particules est un facteur limitant important dans la compréhension et la caractérisation du lien avec leur toxicité. Il a été constaté dans les publications internationales que la caractérisation des particules n'est pas systématiquement réalisée ou alors est réalisée avec des techniques peu précises. De fait, à ce jour, les particules atmosphériques sont le plus souvent caractérisées par leur concentration massique et leur taille, indépendamment de leur nature.

Afin d'augmenter la connaissance sur la composition des particules, il pourrait être préconisé de caractériser systématiquement les particules au sein des études de caractérisation de la qualité de l'air et lors des études épidémiologiques. Cela semble possible techniquement. En termes de coût, certaines techniques sont encore assez chères mais il peut être supposé qu'une obligation règlementaire conduirait à la baisse des coûts.

A terme, les connaissances produites pourraient permettre, en première approche, de déterminer de grandes familles-type de particules sur la base de leur composition.
Un des enjeux majeurs de santé publique actuels est la prise en compte de la pollution atmosphérique et surtout d'un de ses constituants : les particules en suspension dont les effets sanitaires sont assez bien décrits dans la littérature scientifique. De nombreux articles, rapports et synthèses bibliographiques ont été publiés et déclinés au niveau des actions politiques locales, nationales et internationales ce qui a concouru à une amélioration de la qualité de l'air extérieur en Europe.

Notre analyse de la littérature scientifique nous a permis de mettre en évidence les limites de ces travaux. Elles concernent aussi bien la définition précise des particules, leur caractérisation que les approches permettant de connaître leurs effets sanitaires. Ces éléments peuvent limiter la comparaison des résultats de recherches.

Nous nous sommes donc attachés dans un premier temps à mettre en avant les définitions les plus utilisées et les plus pertinentes liées aux particules. En effet, nous avons mis en évidence une hétérogénéité dans l'utilisation des termes servant à définir les particules qui s'observe entre les différents domaines ou secteurs d'utilisation (recherche en toxicologie, surveillance de la qualité de l'air, évaluation des risques sanitaires, etc.). Nous avons cependant mis en avant une classification des particules atmosphériques la plus utilisée, basée sur leur taille, souvent assimilée au diamètre aérodynamique des particules. Trois classes principales des particules sont couramment utilisées : PM₁₀, PM₂,₅, PM₀,₁. Bien qu'imparfaite, cette classification en fonction de la taille des particules est incontournable car c'est cette caractéristique des particules qui est repris aujourd'hui dans la réglementation.

Une meilleure prise en compte de la pollution atmosphérique et notamment des particules et la reconnaissance de leurs effets sanitaires s'est opéré ces dernières années. Mais des efforts restent à faire pour que les résultats des études soient comparables et puissent être une meilleure aide à la décision des pouvoirs publics dans la protection de la santé des populations.

Ce projet a également permis d'évaluer la pertinence des méthodes de prélèvement et des techniques analytiques de caractérisation des particules en suspension. Le choix des méthodes de prélèvements et des techniques de caractérisation des particules dépendent de l'objectif de l'étude. De même, il n'existe aucune méthode analytique qui permet d'analyser les particules dans leur globalité, plusieurs techniques doivent ainsi être associées. Ce choix est essentiel pour les études expérimentales en toxicologie *in vitro* et *in vivo* mais il serait nécessaire d'homogénéiser les techniques utilisées dans les différentes études afin d'obtenir une meilleure comparaison des résultats obtenus. En effet, ce manque d'harmonisation dans les études expérimentales a comme conséquence un manque de comparabilité des études et donc une perte d'informations. Comme les AASQA dans le cadre de la surveillance de la qualité de l'air suivent des règles normalisées, un guide de « bonnes pratiques » dans le choix des techniques de prélèvement et de caractérisation des particules pour les études expérimentales permettrait une harmonisation des protocoles et donc une meilleure comparaison des résultats.

Les effets sanitaires des particules en suspension après une exposition par inhalation ne sont plus à démontrer. En 2013, le Centre International de Recherche contre le Cancer (CIRC) a reconnu la pollution atmosphérique comme cancérogène pour l'Homme (Groupe 1). Les premières études de toxicité des particules se sont focalisées sur les systèmes pulmonaire et cardiovasculaire mais aujourd'hui, d'autres organes et systèmes sont étudiés. En effet, suite à un passage systémique à partir du système respiratoire, l'ensemble de l'organisme peut être impacté par les particules. Ainsi, dans le 1er cercle d'intérêt scientifique, nous pouvons identifier les effets sur le système respiratoire et le système cardiovasculaire (effets « reconnus ») pour lesquels un grand nombre d'articles expérimentaux et épidémiologiques ont permis de déterminer les mécanismes et d'établir les liens de causalité avec un degré de certitude important. Ensuite, le 2ème cercle regroupe les effets « confirmés » des particules sur la santé neurologique et la fonction cognitive (sans AVC), la santé périnatale et sur le diabète, les troubles du métabolisme et les maladies endocriniennes. Enfin, le 3ème cercle regroupe les effets « potentiels » et les effets « sans preuve » des particules. Les effets « potentiels » sont les maladies de la peau, les maladies du système digestif et les maladies rénales. Les effets « sans preuve » intègrent les maladies liées au squelette et aux articulations, les maladies des yeux, les maladies auto-immunes et les allergies, les maladies hématologiques et les maladies liées aux troubles de la reproduction. Les recherches sur le lien de causalité entre
les particules atmosphériques et les pathologies pour lesquelles les preuves ne sont pas suffisantes méritent d'être approfondies. Cela pourrait passer par une meilleure acquisition des informations sur les indicateurs de santé décrivant des évènements sanitaires aigus de différentes gravités, notamment lors des pics de pollution.

Puis, afin de parfaire les connaissances des effets des particules sur la santé humaine, il est nécessaire de comprendre les mécanismes liés à ces effets toxiques. Pour cela, les études de toxicologie *in vitro* et *in vivo* sont indispensables mais des recommandations sur les protocoles d'exposition dans ces études expérimentales semblent indispensables pour pouvoir comparer les études entre elles. De plus, c'est au travers de ces études que le lien entre les effets toxiques et les caractéristiques physico-chimiques peut être étudié. Tout d'abord, il est important d'avoir à l'esprit qu'il est impossible de caractériser de manière exhaustive les particules. La taille reste un paramètre très important et très étudié, communément utilisé dans les études expérimentales, épidémiologiques et dans la surveillance de la qualité d'air, qui permet donc de faire le lien entre ces différentes études. De fait, tous les experts s'accordent pour dire que le critère « taille » est incontournable dans les études des effets toxiques des particules. Cependant, ils ont attiré notre attention sur d'autres caractéristiques qui influenceraient la toxicité des particules telles que la composition, la concentration massique et en dénombrement par unité surfacique, la morphologie ou la forme, la surface spécifique, le potentiel oxydant, la solubilité, la teneur en oxygène, le potentiel zêta, la charge de surface, l'agrégation et l'agglomération des particules. De même, parmi les xénobiotiques adsorbés à la surface des particules, nous avons distingué : les métaux de transition (et leur formes solubles), les HAP, les endotoxines, le carbone organique et le carbone élémentaire. Enfin, des études sont menées pour rechercher un paramètre global de toxicité. Actuellement, les recherches se focalisent notamment sur le potentiel oxydant.

De plus, certains experts mettent en avant la difficulté de faire le lien entre caractéristiques physico-chimiques et effets toxiques des particules. La recherche de caractères plus globaux de la toxicité serait un atout dans les études de toxicité liées aux particules. Dans tous les cas, l'étude des effets sanitaires des particules et le lien entre caractères physico-chimiques et toxicité des particules nécessite d'être menée par une équipe pluridisciplinaire. Ainsi, la communication entre les chercheurs, les scientifiques et même les décideurs, s'intéressant aux particules, doit être optimisée.

Finalement, il paraît impossible de hiérarchiser les paramètres physico-chimiques des particules selon leur impact sur la santé humaine. Selon les experts consultés et notre analyse bibliographique, tous les paramètres physico-chimiques sont importants : ils ne peuvent pas et ne doivent pas être évalués séparément. Cependant, les freins à une caractérisation, la plus exhaustive possible, sont : le manque de temps, le manque d'accessibilité aux techniques, le manque de sensibilité des techniques, le manque de connaissance sur la composition chimique (en effet, on a besoin de savoir ce que l'on cherche), le manque de moyens financiers, le manque d'accès aux techniques, etc.

Certains experts vont plus loin, en se demandant si la détermination les mécanismes d'actions toxiques est une priorité par rapport aux actions qui devraient être mises en place pour protéger la santé des populations. C'est dans ce contexte qu'il est important d'optimiser des outils permettant de faire de l'évaluation des risques, qu'ils soient sanitaires et/ou professionnels, mais aussi d'optimiser les outils d'aide à la décision. La méthodologie classique d'Évaluation des Risques Sanitaires (ERS) peut être appliquée uniquement si des valeurs toxicologiques de référence existent. Or, aujourd'hui, il n'existe pas de VTR pour les particules et donc l'ERS ne peut pas être appliquée, mais elle est possible pour certains composants constituant les particules. C'est dans ce contexte que des ERS sont menées selon une approche dite « substance par substance » mais la particule en elle-même n'est pas prise en compte. Dans tous les cas, les caractéristiques physico-chimiques des particules ne sont pas intégrées à l'évaluation. Il serait donc intéressant de travailler à la construction d'une VTR « particules » en s'inspirant d'autres méthodologies comme :

* celle basée sur la construction des VLEP « poussières »,

* l'approche dite par analogie de mélanges (ex des HAP),

* le concept des facteurs d'équivalence toxique (FET),

* la détermination de la limite inférieure de l'intervalle de confiance de la benchmark dose (BMDL),

* ou encore la cotation des risques.
Parallèlement, Santé publique France et l'OMS ont proposé une autre démarche appelée « Évaluation Quantitative d'Impact Sanitaire des composants de l'air » (EQIS). Cette méthodologie permet d'évaluer le risque en le comparant à des niveaux de référence. Mais là encore, la diversité des caractéristiques physico-chimiques des particules n'est pas prise en compte. Dans les études type EQIS, ce sont les données issues des stations de surveillance de la qualité d'air qui sont traitées. Le seul paramètre qui est pris en compte est la taille des particules et leur concentration massique. La méthodologie EQIS peut être effectuée pour un couple polluant-effet sanitaire pour lesquels une preuve d'impact existe. En France, l'accessibilité des données de surveillance en routine permet en général d'examiner les couples polluant-effet pour les PM<sub>2,5</sub>, les PM<sub>10</sub>, l'O<sub>3</sub>, les NO<sub>x</sub> et les SO<sub>x</sub>, mais sans prendre en compte les paramètres physico-chimiques des particules. Pour aller plus loin, il serait intéressant d'aller vers la surveillance des particules ultrafines. EQIS est un outil pour aider les décideurs et les autres parties prenantes à appliquer les nouvelles réglementations au niveau local, national et international. Cette démarche ne permet pas réellement d'évaluer un risque lié à une pollution. Une approche EQIS de la pollution atmosphérique permet d'évaluer (1) les effets sanitaires pour des scénarios de diminution du niveau de pollution et/ou (2) la différence entre les effets sanitaires liés à la pollution atmosphérique observés actuellement et ceux liés à la pollution supposée/modélisée en cas de réduction du niveau de la pollution.

Aujourd'hui, des progrès ont été faits dans le domaine de l'évaluation des risques d'impact sanitaire liée à
une exposition aux particules en suspension suite à une exposition par inhalation. Mais les recherches doivent
se poursuivre afin de compléter nos connaissances sur leurs effets toxiques mais aussi sur l'évaluation et la
gestion des risques avec pour objectif final d'optimiser la protection de la santé de la population.
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Yttri, K. E., Schnelle-Kreis, J., Maenhaut, W., Abbaszade, G., Alves, C., Bjerke, A., Bonnier, N., Bossi, R., Claeys, M., Dye, C., Evtyugina, M., García-Gacio, D., Hillamo, R., Hoffer, A., Hyder, M., linuma, Y., Jaffrezo, J. L., Kasper-Giebl, A., Kiss, G., López-Mahia, P. L., Pio, C., Piot, C., Ramirez-Santa-Cruz, C., Sciare, J., Teinilä, K., Vermeylen, R., Vicente, A., and Zimmermann, R. (2015). "An intercomparison study of analytical methods used for quantification of levoglucosan in ambient aerosol filter samples." *Atmospheric Measurement Techniques*, 8(1), 125-147.

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Zhao, C. N., Xu, Z., Wu, G. C., Mao, Y. M., Liu, L. N., Qian-Wu, Dan, Y. L., Tao, S. S., Zhang, Q., Sam, N. B., Fan, Y. G., Zou, Y. F., Ye, D. Q., and Pan, H. F. (2019). “Emerging role of air pollution in autoimmune diseases.” *Autoimmunity Reviews*, Elsevier.

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Zou, Q. Y., Shen, Y., Ke, X., Hong, S. L., and Kang, H. Y. (2018). “Exposure to air pollution and risk of prevalence of childhood allergic rhinitis: A meta-analysis.” *International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology*, Elsevier Ireland Ltd.
Annexe 1 : Diagramme de Gantt – Gestion de temps du projet

<table><thead><tr><th>Phase</th><th>Tache</th><th>mai-19</th><th>juin-19</th><th>juil-19</th><th>août-19</th><th>sept-19</th><th>oct-19</th><th>nov-19</th><th>déc-19</th><th>janv-20</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="10">1. Analyse bibliographique</td><td>1. 1. Analyse biblio statistique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.2. Développement de la méthodologie</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.3. Sélection des articles</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.4. Définitions des particules</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.5. Synthèse sur la réglementation concernent la pollution atmosphérique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.6. Synthèse sur les effets sanitaires des particules en suspension</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.7. Paramètres physicochimiques des particules en relation avec leur toxicité</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.8. Analyse du rapport ANSES</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.9. Description des méthodes et techniques de caractérisation</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="4">2. Avis des experts</td><td>2.1. Développement de la méthodologie</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.2. Rédaction du questionnaire et le guide d'entretien</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.3. Test de questionnaire et de guide d'entretien</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.4. Entretiens avec les experts</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="4">3. Discussion générale</td><td>2.5. Analyse des résultats des entretiens</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3.1. Analyse des résultats globaux</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3.2. Discussion</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3.3. Conclusions</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Annexe 2 : E-mail envoyé aux experts

Bonjour Madame /Monsieur,

Dans le cadre d'un projet de recherche intitulé « Exposition aux particules atmosphériques : lien entre caractérisation physico-chimique et impact sur la santé - Etat des connaissances et avis d'expert », nous réalisons une analyse bibliographique sur les effets toxiques des particules atmosphériques présentes dans les environnements extérieurs mais aussi intérieurs. Le second objectif de notre projet est de déterminer les techniques de prélèvement et de caractérisation de ces particules, utilisées par les experts dans le but de faire des recommandations sur leur application.

Dans ce cadre, nous recherchons des experts afin de recueillir leurs pratiques et leurs perceptions du domaine des particules atmosphériques.

Seriez-vous disponible pour faire partie de nos experts ?

Si oui, nous vous proposerons de répondre à un questionnaire en ligne (moins de 15 min) et nous organiserons un entretien à la date qui vous conviendra pour poursuivre les échanges. Voici le lien pour répondre aux questions : https://forms.gle/mptHuUt3BvNPyYMk8

Pourriez-vous nous communiquer vos disponibilités pour que l'on puisse se rencontrer ?

Nous vous remercions de l'attention que vous porterez à notre demande
Etes-vous d'accord avec cette définition ?

o Oui

o Non

o Ne se prononce pas

Si non, pourquoi ? ....................

4. Particules grossières (ang. coarse particles) sont les particules en suspension caractérisées par un diamètre aérodynamique compris entre 2.5 et 10 µm (PM<sub>10-2.5</sub>), aussi appelées particules thoraciques car elles peuvent être déposées au-delà du larynx. Elles ont pour origine : les fumées noires, le sol, la poussière des routes, des chantiers de construction, des embruns, etc. et sont généralement générées de manière mécanique.

Etes-vous d'accord avec cette définition ?

o Oui

o Non

o Ne se prononce pas

Si non, pourquoi ? ....................

5. Particules fines (PM2.5, particules respirables, ang. fines particles) sont les particules en suspension caractérisées par un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2.5 µm. Elles pénètrent jusqu'aux alvéoles et aux bronchioles terminales.

Etes-vous d'accord avec cette définition ?

o Oui

o Non

o Ne se prononce pas

Si non, pourquoi ? ....................

6. Particules ultrafines (PM0.1, ang. ultrafine particles) sont les particules en suspension dont le diamètre aérodynamique est ≤ 0.1 µm (100 nm) et elles sont générées généralement par la combustion de biomasse ou de combustibles fossiles ; les particules ultrafines (PM0.1) font partie de la fraction fine (PM2.5). Elles sont particulièrement néfastes pour la santé humaine compte tenu de leur importante capacité d'absorption au niveau pulmonaire, avec un passage aisé de l'épithélium pulmonaire vers le système circulatoire.

Etes-vous d'accord avec cette définition ?

o Oui

o Non

o Ne se prononce pas

Si non, pourquoi ? ....................

7. Particules inhalables est la fraction des particules totales en suspension dans l'air inhalées par le nez et la bouche caractérisées par un diamètre aérodynamique inférieur ou égale à 100 µm.

Etes-vous d'accord avec cette définition ?

o Oui

o Non

o Ne se prononce pas

Si non, pourquoi ? ....................
8. Particules alvéolaires (PM₄) sont les particules qui pénètrent dans les alvéoles pulmonaires caractérisées par un diamètre aérodynamique inférieur ou égale à 4 µm.
Etes-vous d'accord avec cette définition ?

○ Oui

○ Non

○ Ne se prononce pas
Si non, pourquoi ? ....................................

III. Effets des particules en suspension sur la santé humaine – l’impact de paramètres des particules sur leur toxicité

L'objectif principal de notre étude est de mettre en évidence le lien entre les paramètres physicochimiques caractérisant les particules en suspension et leur impact sur la santé humaine. Nous étudions les articles scientifiques publiés entre 2015 et 2019 afin de sélectionner les paramètres indispensables pour évaluer le risque lié à l'exposition à la pollution atmosphérique. Dans cette partie de questionnaire, nous aimerions obtenir votre avis et retour d'expérience à propos de la récolte et de la caractérisation des particules en suspension et sur les méthodes d'estimation de leur toxicité.

A partir de cette question, ne répondez qu'à celles pour lesquelles vous vous sentez concernés.

9. Dans vos travaux, quelle est la cible de la toxicité que vous explorez ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

○ Toxicité sur l'appareil respiratoire

○ Hépatotoxicité

○ Neurotoxicité

○ Toxicité sur le système cardiovasculaire

○ Toxicité sur le squelette

○ Reprotoxicité

○ Foetotoxicité

○ Tératogénicité

○ Autres................................................(Précisez)

10. Sur quel(s) type(s) de projet(s) travaillez-vous ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

○ In vitro

○ In vivo

○ Epidémiologique

○ Autre................(précisez)

11. Quel organisme étudiez-vous ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

○ Population humaine (étude épidémiologique)

○ Souris

○ Rat

○ Autre................(précisez)

12. Quel type de cellules étudiez-vous ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)
o Lignée cancéreuse (ex. A549)

o Lignée immortalisée (ex. BEAS-2B)

o Culture primaire (ex. HBEC)

o Monocytes

o Autre................(précisez)

13. Quelles techniques utilisez-vous pour évaluer les effets des particules sur les cultures cellulaires et/ou au niveau des organismes ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

o Tests d'apoptose

o Expression génique via qPCR

o Test des comètes

o Activité des protéines

o Test d'invasion cellulaire

o Évaluation des compartiments mitochondriales et endocytiques

o Biomarqueurs d'inflammation et de coagulation

o Détermination de la production de ROS

o Stress oxydant (MDA, glutathion ...)

o Viabilité cellulaire

o Meta-analyse

o Autre................(précisez)

14. Quel type de particules en suspension fait l'objet de vos études ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

o PM₁₀

o PM2.5

o PM0.1

o Particules Diesel (DEP)

o Nanoparticules manufacturées

o Autre................(précisez)

15. Comment obtenez-vous les particules pour vos études ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

o Récolte dans l'atmosphère (campagne de terrain désignée pour chaque étude)

o Achat chez des fournisseurs commerciaux

o Emission et récolte dans des conditions contrôlées (ex : banc de freinage)

o Données issues de stations de mesure de la qualité de l'air (AASQA)

o Modèle mathématique

o Autre................(précisez)

16. Quel type de préleveur utilisez-vous ?
(Choisissez une ou plusieurs réponses)

o High-volume cascade sampler

o Middle volume air samplers

o Low volume gravimetric samplers

o Digital air samplers