# Connaître l'origine et la composition de la pollution atmosphérique pour lutter contre ses effets sanitaires

Sylvia MEDINA*

Les effets de la pollution atmosphérique sur la santé ont été largement étudiés et sont de mieux en mieux connus. En épidémiologie, la plupart des études se sont intéressées aux effets à court et long termes de la pollution urbaine de fond en population générale ; certaines se sont intéressées aux expositions individuelles de populations particulières du fait de leurs expositions, de leur état de santé ou leur âge (conducteurs, patients asthmatiques ou diabétiques, enfants ou personnes âgées). La contribution de ces études à la connaissance des effets sur la santé de la pollution atmosphérique a été et continue d'être majeure. Ces études ont permis également de mesurer les impacts de la pollution en termes sanitaires (nombre de décès, impact sur l'espérance de vie, nombre d'hospitalisations, de consultations) et économiques (analyses coûts-bénéfices d'actions visant à diminuer la pollution). Elles ont été utiles pour arguer-menter des décisions réglementaires nationales (Loi n° 96-1236 du 30 décembre 1996 sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie en France - LAURE) et européennes (Directives européennes de qualité de l'air) visant à réduire les niveaux de pollution. Et elles ont contribué à l'élaboration de politiques locales de lutte contre la pollution (plans d'urbanisme, de transports).

Cependant, force est de constater qu'en dépit des connaissances produites, la mise en œuvre de mesures de réduction des niveaux de pollution reste encore limitée.

Pour un soutien plus efficace à la décision en la matière, l'épidémiologie propose actuellement trois axes de travail : l'approche par sources spécifiques de pollution, l'étude de la composition chimique des indicateurs de pollution, et les études dites « d'inter-vention ».

## 1. L'étude des sources de pollution

De plus en plus d'études s'intéressent à identifier et quantifier les contributions relatives de différentes sources de pollution par différentes méthodes [8, 9, 12, 25, 26]. Les scientifiques travaillent aussi pour étudier les effets sur la santé des sources de pollution et s'intéressent principalement à l'exposition au trafic automobile. Du point de vue santé, habiter à proximité de grandes voies de circulation constitue en soit un risque accru cardiovasculaire (progression de l'athérosclérose, myocardiopathies ischémiques, accidents vasculaires cérébraux) et respiratoire (asthme, bronchopneumopathies chroniques obstructives) comme le montre la littérature scientifique récente. Le panel d'experts constitué sur le sujet par le Health Effects Institute (HEI) [13] et la publication récente de l'ORS Ile-de-France [17] rapportent de façon détaillée un état de l'art sur le sujet, mais des études récentes méritent d'être citées. Hoffmann et al. [15] montrent que l'exposition résidentielle à long terme au trafic automobile est associée aux maladies coronariennes et à des mesures infra-cliniques d'athérosclérose dans la cohorte de plus de 4 000 participants de l'étude Heinz Nixdorf Recall Study, dans la région du Ruhr en Allemagne. Brunekreef et al. [5] étudient les liens entre exposition à long terme (10 ans) au trafic automobile et mortalité aux Pays-Bas dans la cohorte néerlandaise constituée pour étudier les relations entre l'alimentation et le cancer (NLCS-Air) (~120 000 adultes). Les auteurs rapportent une augmentation du risque de mortalité totale non-accidentelle et spécifique (cardiovasculaire, respiratoire et par cancer du poumon) pour les personnes vivant à proximité de grandes voies de circulation, même si les résultats sont moins concluants que ceux d'études similaires aux États-Unis. Les auteurs suggèrent que les

<footnote>* INVS – 12, rue du Val d'Osne – 94415 Saint-Maurice Cedex – France – E-mail : s.medina@invs.sante.fr</footnote>
contrastés d'exposition aux Pays-Bas sont moins
marqués que ceux des études américaines. Dans la
nouvelle étude néerlandaise, les risques de mortalité
sont plus importants pour les personnes n'ayant pas
changé de résidence pendant la période d'étude,
pour lesquelles les mesures d'exposition étaient plus
précises. Aussi l'ajustement sur le bruit lié au trafic n'a
pas modifié les résultats. À noter également que pour
une augmentation de 10 µg/m³ des niveaux de PM₂,₅,
le risque relatif (RR) de mortalité totale non-acciden-
telle était 1,06 (IC 95 % 0,97-1,16), similaire à celui
de l'étude de l'American Cancer Society, estimé par
Pope et al. en 2002. L'étude très récente de Baja
et al. [2] rapporte une relation entre pollution liée au
trafic et un marqueur cardiaque de repolarisation
ventriculaire (l'intervalle QT corrigé sur l'électro-
cardiogramme) chez des patients diabétiques, obèses,
patients âgés non-fumeurs, et patients avec score
plus élevé de susceptibilité génétique au stress oxy-
datif. Zanobetti et al. [29] constatent également
qu'après hospitalisation pour maladies coronariennes,
l'exposition au trafic augmente un marqueur d'instabi-
lité électrique du cœur (alternances des ondes T).
Les mêmes auteurs en 2010 [30] rapportent une
réduction du taux de variabilité cardiaque en relation
avec la pollution particulaire et celle liée au trafic chez
des patients avec une maladie coronarienne. Les
auteurs concluent que l'exposition au trafic vient se
rajouter de façon indépendante, au risque associé à la
pollution régionale de fond. Enfin, Bacharelli et al. [1]
dans une étude en Lombardie, Italie, montre une rela-
tion entre proximité au trafic et augmentation du
risque de thrombose veineuse profonde (TVP). Les
10 % de sujets habitant le plus près de grands axes
de circulation présentent une augmentation de 47 %
du risque de TVP par rapport à ceux qui habitent le
plus loin de ces grands axes. L'association observée
était presque linéaire entre 0 et 718 mètres (distance
étudiée). Pope dans son éditorial [24] demande à ce
que ces résultats sur la TVP soient corroborés par
d'autres études pour mieux comprendre les effets de
la pollution liée au trafic et autres sources de pollution
sur le système veineux. Enfin, l'American Heart
Association (AHA) [4] vient de publier un état de l'art
sur la pollution et les maladies cardiovasculaires. Sur
la base des études épidémiologiques publiées entre
janvier 2004 et mars 2009 rapportant des associa-
tions entre exposition aux PM₂,₅, au trafic ou à d'autres
sources de combustion d'une part, et mortalité,
morbidité ou hospitalisations d'autre part, les auteurs
concluent que le niveau de preuve est : fort pour un
effet sur les maladies coronariennes ; modéré
(quoique croissant) pour un effet sur l'insuffisance
cardiaque et accident vasculaire cérébral isché-
mique ; et modeste pour un effet sur les pathologies
vasculaires périphériques, arythmies et arrêt
cardiaque.

En termes d'évaluation d'impact sanitaire, il est
important de constater l'hétérogénéité des indicateurs
utilisés dans les études épidémiologiques pour mesurer
ou estimer l'exposition liée au trafic. C'est pourquoi,
l'un des objectifs du projet européen Aphekom [27]

est de proposer une méthode standardisée permet-
tant d'évaluer les impacts sanitaires liés au trafic
automobile dans plusieurs villes européennes.

L'approche par source de pollution est aujourd'hui
incontournable, elle devrait faciliter la mise en œuvre
de mesures de réduction des niveaux de pollution.
Elle devrait également permettre de mieux cerner les
risques encourus par certaines populations du fait de
leurs expositions, illustrant ainsi la question des
inégalités environnementales et sociales [6].

## 2. Les études sur la composition des indicateurs de pollution

Les études épidémiologiques ont montré que
certains composants des indicateurs de pollution ont
des propriétés plus toxiques que d'autres. Laden
et al. [18] avaient montré qu'en fait, dans les associa-
tions observées entre particules et augmentation de
la mortalité, c'étaient les fractions de particules issues
de la combustion de charbon ou de sources mobiles
qui étaient responsables de ces associations. Plus
récemment, Patel et al. [22] ont montré qu'entre 1998
et 2006, à New York, la présence de métaux (nickel,
vanadium, zinc) et de carbone élémentaire (CE) dans
les particules ambiantes était associée à une
augmentation de la fréquence de toux et de siffle-
ments chez les petits enfants.

Une récente étude de Zanobetti et al. [28] dans
26 zones aux États-Unis, entre 2000 et 2003, montre
que l'association entre PM₂,₅ et les admissions pour
maladies cardiaques était significativement modifiée
quand la masse particulaire était plus riche en
brome (Br), chrome (Cr), nickel (Ni) et sodium (Na⁺).
Lorsque les particules étaient plus riches en
arsenic (As), Cr, Manganèse (Mn), carbone orga-
nique (OC), Ni et Na⁺, c'est l'association entre PM₂,₅
et infarctus de myocarde qui était modifiée, et lorsque
la composition des particules était plus importante en
As, OC et sulfate (SO₄²⁻) c'est la relation avec les
admissions pour diabète qui était modifiée. Ces modi-
fications allaient dans le sens d'une augmentation
supplémentaire de l'ordre de 1 à 2 % des admissions
pour une augmentation de 10 µg/m³ de masse de
particules. Cette étude illustre bien le fait que
certaines particules d'origine industrielle et auto-
mobile peuvent montrer une plus grande toxicité, tout
en confirmant l'importance de l'approche par sources
de pollution.

De même, l'équipe de Johns Hopkins [23] a
estimé les liens entre les niveaux journaliers de diffé-
rents composants des PM₂,₅ et le risque d'admission
aux urgences dans 119 zones urbaines des États-
Unis, entre 2000 et 2006 pour 12 millions de personnes
de 65 ans et plus de la base de données Medicare.
Les niveaux ambiants de CE dans les PM₂,₅ étaient
associés à une augmentation du risque d'admission
aux urgences pour maladies cardiovasculaires, et les
niveaux de OC étaient associés à une augmentation
du risque d'admissions pour causes respiratoires.
Ces augmentations étaient du même ordre de grandeur que dans l'étude de Zanobetti et al. Les auteurs concluent que, parmi les composants des PM<sub>2.5</sub>, CE et OC, principalement émis par le trafic, le diesel et la combustion de bois, étaient associés à un risque accru d'admissions aux urgences, pointant de nouveau des sources spécifiques de pollution. Bell et al. [3] ont montré, également aux États-Unis, que dans les zones où les PM<sub>2.5</sub> étaient plus riches en Ni, vanadium et CE, le risque d'hospitalisations pour causes respiratoires et cardiovasculaires chez les personnes de 65 ans et plus était plus élevé. Concernant l'ozone, Franklin et Schwartz [10] se sont intéressés à l'impact des particules secondaires dans l'association entre ozone troposphérique et mortalité. Leurs résultats montrent que cette association est influencée par les niveaux des SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> qui pourraient être responsables d'une partie des effets observés. Une autre étude par la même équipe [11], dans 25 zones aux États-Unis, montre que l'association entre PM<sub>2.5</sub> et mortalité non-accidentelle est renforcée lorsque les particules contiennent une plus forte proportion d'aluminium, sulfate, silicone ou Ni. Enfin, la revue de Lippmann et Chen [20, 21] portant sur les effets d'expositions chroniques à différents composants des particules (études humaines et animales) confirment un rôle plus important de certains métaux et du CE. Toutes ces études montrent l'importance, en termes d'impact sanitaire, de la composition chimique des indicateurs habituellement mesurés dans l'air, composition qui varie bien sûr en fonction des sources de pollution.

### 3. Les études d'intervention

Le dernier élément proposé actuellement par l'épidémiologie pour aider à la mise en œuvre de mesures de réduction de la pollution est celui des études d'intervention (intervention ou accountability studies). Ces études évaluent les mesures visant à, ou ayant comme bénéfice collatéral, une réduction de

la pollution et les éventuelles conséquences en termes de variations des niveaux de cette pollution et des impacts sanitaires et économiques associés. Le numéro 24 de la revue *Extrapol* [7] proposait, en 2004, un bilan des études d'intervention répertoriées dans la littérature internationale. Aujourd'hui, des travaux sont en cours au HEI [14] et dans le cadre du projet européen Aphekom [27], entre autres, qui proposeront un nouvel inventaire de ces études et leur intérêt pour l'aide à la décision. D'ores et déjà, on peut dire que les études d'intervention répertoriées apportent la preuve que les actions à court ou long termes visant à réduire les niveaux de pollution, que ce soit la mise en œuvre d'une loi, la modification d'un plan d'urbanisme ou de transports, pour ne citer que quelques exemples, se traduisent, en général, par une amélioration de la qualité de l'air que nous respirons, avec des bénéfices non seulement pour notre santé, mais également pour notre qualité de vie et notre économie.

La surveillance des effets sur la santé de la pollution atmosphérique [16, 19] demeure un outil d'observation indispensable pour évaluer à court et long termes l'évolution des niveaux de pollution, et les conséquences sanitaires, économiques et sociales associées. Les travaux en cours en matière d'étude des effets sur la santé de la pollution atmosphérique s'attèlent à une meilleure caractérisation des sources de pollution et des composants des polluants, à l'évaluation de mesures de réduction des niveaux de pollution, et à l'identification des populations sensibles en matière d'exposition et de santé. L'objectif ultime est d'apporter aux décideurs les informations les plus précises répondant au mieux aux difficultés de gestion que pose cette problématique complexe.

### Remerciements

Daniel Eilstein, Georges Salines, Christophe Declercq.

### References

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