Particules dans l'air et risque de cancer

Sources d’émission

La majorité des émissions en France est d’origine anthropique. Le secteur résidentiel, avec notamment le chauffage à combustion et particulièrement le chauffage au bois, constitue la première source d’émission, suivi du trafic routier, contribuant, à elles deux, aux trois quarts des émissions (Airparif ; Citepa) (Figure 3). Les autres sources sont l’industrie, l’agriculture et les origines naturelles. Néanmoins, la contribution de chacune de ces sources est différente selon la taille des particules (Figure 3). Le secteur résidentiel et le trafic routier sont davantage contributeurs aux émissions de PM_2.5 et de PM₁ que de PM₁₀, les particules les plus fines étant majoritairement issues de la combustion dans ces secteurs (notamment chauffage et carburants routiers). A l’inverse, les chantiers et l’agriculture génèrent davantage de grosses particules plutôt de l’ordre de quelques µm (Airparif). Il est à noter que les fortes émissions associées au chauffage au bois sont dues à l’utilisation d’appareils de chauffage vétustes. L’utilisation d’appareils aux dernières normes réduit drastiquement les émissions de particules fines (Rapport ADEME, 2016).

Il existe actuellement des solutions visant à réduire les émissions d’origine résidentielle et agricole. Concernant le volet résidentiel, des primes à la conversion pour remplacer les chauffages au bois non performants ont, entre autres, été mises en place (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie, 2023). Concernant le volet agricole, il existe également plusieurs leviers d’action tels que l’optimisation de l’alimentation animale, le travail réduit du sol ou encore la couverture hivernale des terres (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie, 2012). Pour plus de détails, voir fiche  « Pollution de l’air ».

Figure 3. Répartition des émissions par secteur de PM2.5 (à gauche) et PM10 (à droite). Source : Rapport SECTEN, Citepa, 2020

Evolution des émissions de particules

De plus, certains secteurs voient leurs émissions varier de manière considérable selon les saisons. Par exemple, les émissions issues du secteur résidentiel présentent un ratio hiver/été supérieur à 40, principalement expliquée par les variations des émissions issues du chauffage au bois.

Les graphiques ci-dessous résument l’évolution des émissions en PM_2.5 et PM₁₀ par secteur, en France, sur la période 1990-2018 (Figure 4). Depuis 1990, on observe une diminution des émissions de PM_2.5 et de PM₁₀ de 73 % et de 65 % respectivement.

Ce sont surtout les émissions issues du secteur résidentiel/tertiaire qui ont, en proportion, le plus baissé (rapport SECTEN, Citepa, 2022). Cette diminution s’explique, notamment, par l’augmentation des consommations de gaz naturel en remplacement des combustibles minéraux solides et combustibles liquides fossiles ainsi que les améliorations des performances des équipements fonctionnant au bois, et le renouvellement de ces derniers. Depuis 2004, l’usage croissant des granulés de bois, moins émissifs que le bois bûche, ont également contribué à cette baisse.

Figure 4. Evolution des émissions de PM2.5 (à gauche) et de PM10 (à droite), en France, entre 1990 et 2018. Source : (Citepa, 2022).

Voies d’exposition

La voie respiratoire constitue la principale voie d’exposition. La voie digestive via l’alimentation et la voie dermique constituent d’autres voies à explorer.

Expositions aux particules

A l’échelle européenne, les travaux menés par l’Ineris en utilisant le modèle de dispersion CHIMERE ont mis en évidence une baisse en moyenne de 30 à 45 % de la concentration en PM_2.5 et PM₁₀ sur la période 2000-2019 (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques, 2020). Cette évolution positive cache des situations d’expositions très disparates sur le territoire métropolitain français. En milieu urbain dense, les concentrations annuelles de PM_2.5 sont comprises entre 10 et 15 µg/m³ tandis que les PM₁₀ sont comprises entre 15 et 20 µg/m³. Pour ces deux polluants, les concentrations les plus extrêmes sont relevées à proximité des grands axes routiers ou dans des secteurs particulièrement dotés d’installations de chauffage au bois peu performantes, lors de situations météorologiques très stables. Il est à noter que des épisodes ponctuels de pollution intense aux PM₁₀ surviennent encore régulièrement, entrainant la mise en place d’actions par les pouvoirs publics (circulation alternée, etc.) dès lors qu’il y a risque ou dépassement avéré du seuil d’information et de recommandation pour les particules PM₁₀ (50 µg/m³), voire du seuil d’alerte (80 µg/m³). Les PM_2.5 ne sont actuellement pas des « déclencheurs d’épisodes de pollution » au même titre que les PM₁₀, mais une évolution de la réglementation française sur ce point est étudiée par les pouvoirs publics.

En milieu rural, les concentrations annuelles de PM_2.5 sont généralement entre 5 et 10 µg/m³ tandis que les concentrations annuelles de PM₁₀ sont comprises entre 10 et 15 µg/m³.

Ces concentrations sont supérieures aux recommandations de l’OMS (5 µg/m³ pour les PM_2.5 et 15µg/m³ pour les PM₁₀), qui ont été abaissées en 2021. En considérant ces nouveaux seuils, la très grande majorité des Français se trouve actuellement dans une situation de surexposition aux particules pouvant être impactante pour la santé. La Commission Européenne a d’ailleurs proposé en octobre 2022 une révision de la directive sur la qualité de l’air ambiant s’inscrivant dans l’ambition « zéro pollution » du pacte vert européen. Pour plus de détails, voir paragraphe Règlementations.

Historiquement, les premières preuves des effets délétères de la pollution atmosphérique et notamment des particules sur la santé portaient essentiellement sur la mortalité prématurée induite par une exposition à court-terme à des niveaux élevés de pollution (Slama, 2022). L’épisode de SMOG (contraction de « fog » signifiant « brouillard » et de « smoke » signifiant « fumée ») survenu à Londres en 1952, en est un parfait exemple. La conjonction d’une vague de froid (entrainant une consommation importante de charbon pour se chauffer, notamment du charbon de qualité médiocre comportant une concentration élevée en soufre), de conditions anticycloniques (absence de vent et inversion de température limitant la dispersion des polluants) ont favorisé la concentration des polluants à l’origine de l’épaisse couche de SMOG qui a recouvert Londres à cette période. Ce pic de pollution atmosphérique a très vite entraîné une hausse des hospitalisations et de la mortalité pour des causes cardiovasculaires et respiratoires (Samet, 2016).

Désormais, les études s’intéressent, de plus en plus, aux effets sanitaires engendrés par une exposition chronique à de faibles doses de PM (Amadou, 2020; Dominici, 2019; Pope, 2004). En raison de leur capacité à atteindre la circulation sanguine et donc à diffuser dans d’autres tissus et organes, ces effets ne se limitent pas à ceux touchant la fonction respiratoire. Les PM contribuent également au développement de maladies telles que le diabète de type 2, les maladies neurodégénératives, la morbi-mortalité cardiovasculaire et affectent la santé de l’enfant depuis son plus jeune âge (Li, 2017; Santé Publique France, 2022).

Au vu de leurs nombreux effets sanitaires, les PM constituent une des principales causes de décès prématurés et sont associées à une perte considérable d’espérance de vie (Santé Publique France, 2021). En France, le rapport d’évaluation quantitative d’impact sur la santé (EQIS) de 2021 soulignait que 40 000 décès annuels et 1 500 cas de cancer du poumon étaient attribuables à l’exposition aux PM_2.5 (Kulhánová, 2018; Medina, 2021)_. Ce nombre est probablement sous-estimé car les études d’impact prennent en compte uniquement les pathologies dont le lien de causalité est clairement établi. A titre d’exemple, une récente méta-analyse semble indiquée un lien entre les particules fines et le risque de cancer colorectal (Fu, 2023). Or, cette pathologie n’a pas été prise en compte dans la dernière étude d’impact de Santé Publique France.

Particules et cancer

La pollution de l’air extérieur est classée cancérogène certain (groupe 1) par le Centre international de Recherche sur le Cancer (CIRC). Certaines substances qui entrent dans la composition de l’air, comme par exemple, les PM, les gaz d’échappement des moteurs diesels, le benzène sont également classées cancérogènes par le CIRC (Monographie du CIRC – Volume 109, 2013). Les particules fines sont notamment associées à une augmentation du risque de cancer du poumon (Pope, 2002; Chen, 2020; Brunekreef, 2021). Très récemment, une étude menée par une équipe britannique, a permis d’identifier le mécanisme d’action à l’origine de ce lien. L’exposition aux particules fines crée un terrain inflammatoire et favorise la prolifération des cellules porteuses de certaines mutations, dont la mutation EGFR (« Epithelial Growth Factor Receptor »), ce qui pourrait conduire à la survenue de cancer du poumon (Swanton, 2022).

Par ailleurs, selon le rapport du Global Burden of Disease (GBD) de 2019, les particules en suspension dans l’air constituent le second facteur de risque de décès par cancer de la trachée, des bronches et du poumon. Elles sont responsables de 15,1 % (IC 95% : 11,3 % – 18,9%) des décès par cancer de la trachée, des bronches et du poumon dans le monde (Global Burden of Disease, 2019). En revanche, en l’état actuel des connaissances, les preuves sont limitées pour le cancer du sein (Gabet, 2021).

Les connaissances actuelles concernant l’association avec d’autres expositions moins courantes et le risque de cancer sont résumées dans le tableau 1.

Tableau 1. Etat des connaissances concernant l’association entre certaines substances entrant dans la composition des particules et le risque de cancer (Monographie du CIRC – Volume 109, 2013)

A l’issue de l’ensemble de ces études, deux constats ont été faits quant à l’impact des particules en suspension sur la santé :

• Aucun seuil n’a été constaté en deçà duquel il n’y aurait pas d’effet sanitaire (Dominici, 2019). L’exposition à long-terme à de faibles doses de PM induit des effets sanitaires plus importants (Santé Publique France, 2022).
• La nécessité de prendre en compte en priorité l’exposition chronique aux particules (et non uniquement les pics de pollution) dans les politiques de santé publique afin de réduire leur impact sur la santé.

Les PM font l’objet d’une règlementation à l’échelle nationale, européenne et internationale.

En France, les PM font l’objet d’une surveillance par les Associations Agrées Surveillance Qualité de l’Air (AASQA). Celles-ci calculent quotidiennement un indice de la qualité de l’air, appelé indice ATMO, tenant compte notamment de la concentration en PM_2.5 et PM₁₀.

L’Agence Européenne de l’Environnement a la responsabilité de développer et de coordonner les activités du réseau européen d’information et d’observation pour l’environnement (EIONET), comprenant le volet qualité de l’air et donc notamment la surveillance des particules à l’échelle du continent européen.

Sur la base des dernières publications scientifiques et de l’avis d’un panel d’experts internationaux, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), qui propose des seuils liés à la santé à l’échelle internationale, a abaissé à 15 µg/m³, la concentration moyenne annuelle (hors pics de pollution) en PM₁₀ et à 5 µg/m³ celle en PM_2.5 en septembre 2021 (contre respectivement 20 µg/m³ et 10 µg/m³ depuis 2005) (Organisation Mondiale de la Santé, 2006 ; Organisation Mondiale de la Santé, 2021) (Tableau 2). Cette révision fait suite à la mise en évidence de l’absence de seuil en dessous duquel il n’y aurait pas d’effets sur la santé (Dominici, 2019).

Tableau 2. Seuils de référence OMS recommandés en 2021 par rapport à ceux figurant dans les lignes directrices sur la qualité de l’air de 2005 (Sources : WHO 2006, Air quality guidelines : Global update 2005 ; WHO 2021, Air quality guidelines : Global update 2021)

^a 99ème percentile (3 à 4 jours de dépassement par an)

Remarque : L’exposition annuelle est une exposition à long terme tandis que l’exposition pendant 24 h est une exposition à court terme.

Le 26 octobre 2022, la Commission européenne a publié sa proposition de texte pour la révision de la directive sur la qualité de l’air ambiant. La révision fixera à l’horizon 2030 des normes de l’Union européenne et des objectifs en matière de qualité de l’air.

La Commission n’a pas aligné sa proposition sur les lignes directrices de l’OMS pour 2030 mais a pour objectif d’atteindre une pollution zéro de l’air d’ici à 2050 au plus tard (Atmo France, 2022).

L’application mobile Air To Go, lancée par l’observatoire ATMO Auvergne-Rhône-Alpes en 2017, permet à chacun de vérifier l’état de la qualité de l’air ambiant à l’endroit où il se trouve et en tous points du territoire régional.

Ce service dispose de nombreuses fonctionnalités au service de l’utilisateur. Par exemple, l’application repère les lieux à proximité de l’usager les zones les moins exposés à la pollution et l’alerte lorsqu’il pénètre dans une zone à risque ou concernée par un épisode de pollution.

Projets de recherche en cours

De nombreux projets de recherche, développés au sein du département Prévention Cancer Environnement du Centre Léon Bérard, ont investigué l’association entre la pollution atmosphérique et le risque de cancer du sein.

Tout d’abord, le projet XENAIR, financé par l’ARC, s’est intéressé au lien entre l’exposition chronique à de faibles doses, à l’adresse résidentielle, à huit polluants dont les PM_2.5 et PM₁₀, ayant pour certains des propriétés de xénoœstrogènes et le risque de cancer du sein (Amadou, 2020). Ce projet a ouvert de nouvelles perspectives de recherche et à mis en évidence la nécessité de surmonter plusieurs limites :

• La nécessité de tenir compte de l’exposition à l’adresse professionnelle et lors des trajets domicile-travail. En effet, actuellement, la plupart des études épidémiologiques, menées à ce jour, ont considéré uniquement l’exposition sur le lieu de résidence. Bien que les trajets domicile-travail représentent, en moyenne, seulement 4 % du temps quotidien, ils peuvent représenter jusqu’à 35 % de la dose totale inhalée (Dons et al., 2012).
• La nécessité de comprendre les potentiels effets synergiques des expositions atmosphériques et le lien avec le risque de cancer du sein. L’effet des polluants est généralement étudié de façon indépendante des autres polluants. Or, nous sommes, en permanence, exposés à de multiples polluants dont les effets néfastes sont très probablement synergiques (c’est ce que l’on appelle « effet cocktail »).
• La nécessité de mieux tenir compte de la composition chimique des polluants, dont les PM. Il est très probable que seuls certains composants des PM, tels que le benzène, soient associés à une augmentation du risque de cancer du sein. Plusieurs facteurs pourraient être à l’origine de la variabilité de la composition chimique des PM. Les résultats des études hétérogènes, voire contradictoires, selon la zone géographique de l’étude, suggèrent une variabilité géographique des composants des PM (Gabet, 2021). De plus, la composition chimique des PM pourrait être influencée par les secteurs qui les émettent.

 Plusieurs projets ont ainsi été développés dans la continuité de l’étude XENAIR afin de pallier à ces limites :

• Le projet APoPCo (« Assessment of global air pollution and breast cancer risk in the E3N cohort with consideration of physical activity related to commute »), financé par l’Anses et la ligue contre le cancer, a pour objectif de quantifier l’impact de la prise en compte de ces expositions supplémentaires sur la relation dose réponse entre l’exposition à la pollution de l’air (incluant les PM₅ et les PM₁₀) et le risque de cancer du sein (Ramel-Delobel, 2022).
• Le projet EMAPS, financé par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), vise à mieux comprendre les potentiels effets synergiques des expositions atmosphériques et le lien avec le risque de cancer du sein (Amadou, 2022).
• Le projet CLEOPART, financé par l’Agence Nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation de l’environnement et du travail (ANSES) et la ligue contre le cancer, s’intéresse à la composition chimique des particules en suspension dans l’air et au lien entre ces différents composants (tels que le carbone de suie, les dioxines, ) avec le risque de cancer du sein.

Approches utilisées pour estimer l’exposition à la pollution atmosphérique dans les études épidémiologiques

La caractérisation de l’exposition aux polluants atmosphériques, à l’échelle individuelle, constitue un enjeu méthodologique afin d’estimer au mieux la relation dose-réponse. En effet, l’utilisation des données issues des stations de mesure, qui constitue l’approche la plus intuitive, est perfectible. L’ensemble des individus affectés à une même station de mesure se voient ainsi attribuer la même exposition. Or, la plupart des polluants atmosphériques, dont les PM, présentent une forte variabilité spatiale, surtout en milieu urbain, ayant pour conséquence d’atténuer les contrastes d’exposition inter-individuels (Ren, 2008 ; Hoek,2017). De plus, elles présentent une répartition spatiale inégale car ces stations sont majoritairement situées en milieu urbain.

Ainsi, les études épidémiologiques souhaitant améliorer la précision des expositions (par rapport aux données issues des stations de mesure) utilisent des modèles d’estimation spécifiques (Jerrett, 2005 ; Gulliver, 2016). Ces derniers peuvent être classés en deux grandes catégories :

• Les approches statistiques, telles que les modèles de Land Use Regression (LUR), cherchent à prédire la concentration en polluants en un site donné, à partir de nombreux prédicteurs tels que des caractéristiques géographiques (topographie, largeur des rues, rue canyon, etc.) ou liées aux sources d’émissions (volume de trafic, utilisation des sols, densité industrielle, etc.) (Coudon, 2022 ; Ryan, 2007).
• Les approches déterministes, telles que les modèles de dispersion, estiment les concentrations en résolvant des équations de mécanique des fluides (Coudon, 2021 ; Soulhac, 2011). Ces modèles utilisent des données sur les sources d’émission (automobiles, industrielles, résidentielles), les facteurs influençant la dispersion des polluants tels que les données météorologiques (température, vitesse et direction du vent) mais prennent également en compte les propriétés physico-chimiques des polluants (taille, poids, etc.).

Plus récemment, l’essor de micro-capteurs moins couteux et plus fiables a permis de mesurer l’exposition individuelle à la pollution atmosphérique (Sesé, 2023). Cependant, cette approche ne peut pas être utilisée dans les études portant sur un nombre élevé de sujets et/ou sur des temps longs.