Le chlorméquat est unrégulateur de croissance des plantesdont l'utilisation dans les cultures céréalières est en augmentation en Amérique du Nord. Des études toxicologiques ont montré que l'exposition au chlorméquat peut réduire la fertilité et nuire au développement du fœtus à des doses inférieures à la dose quotidienne autorisée établie par les autorités réglementaires. Nous rapportons ici la présence de chlorméquat dans des échantillons d'urine prélevés auprès de la population américaine, avec des taux de détection de 69 %, 74 % et 90 % dans les échantillons prélevés en 2017, 2018-2022 et 2023, respectivement. De 2017 à 2022, de faibles concentrations de chlorméquat ont été détectées dans les échantillons, et à partir de 2023, les concentrations de chlorméquat dans les échantillons ont augmenté de manière significative. Nous avons également constaté que le chlorméquat était trouvé plus fréquemment dans les produits à base d'avoine. Ces résultats et les données de toxicité pour le chlorméquat soulèvent des inquiétudes quant aux niveaux d'exposition actuels et appellent à des tests de toxicité, une surveillance alimentaire et des études épidémiologiques plus approfondis pour évaluer l'impact de l'exposition au chlorméquat sur la santé humaine.
Cette étude fait état de la première détection de chlorméquat, un produit agrochimique toxique pour le développement et la reproduction, dans la population américaine et dans l'approvisionnement alimentaire américain. Bien que des concentrations similaires de ce produit chimique aient été détectées dans des échantillons d'urine de 2017 à 2022, des concentrations significativement élevées ont été observées dans l'échantillon de 2023. Ces travaux soulignent la nécessité d'une surveillance plus large du chlorméquat dans les échantillons alimentaires et humains aux États-Unis, ainsi que d'études toxicologiques et épidémiologiques sur le chlorméquat, car ce produit chimique est un contaminant émergent dont les effets néfastes sur la santé à faibles doses ont été documentés lors d'études animales.
Le chlorméquat est un produit chimique agricole enregistré pour la première fois aux États-Unis en 1962 comme régulateur de croissance des plantes. Bien qu'actuellement autorisé uniquement pour les plantes ornementales aux États-Unis, une décision de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) de 2018 a autorisé l'importation de produits alimentaires (principalement des céréales) traités au chlorméquat [1]. Dans l'UE, au Royaume-Uni et au Canada, l'utilisation du chlorméquat est approuvée sur les cultures vivrières, principalement le blé, l'avoine et l'orge. Le chlorméquat peut réduire la hauteur de la tige, réduisant ainsi le risque de torsion de la culture, rendant la récolte difficile. Au Royaume-Uni et dans l'UE, le chlorméquat est généralement le résidu de pesticide le plus détecté dans les céréales, comme le montrent des études de surveillance à long terme [2, 3].
Bien que le chlorméquat soit approuvé pour une utilisation sur les cultures dans certaines régions d'Europe et d'Amérique du Nord, il présente des propriétés toxicologiques basées sur des études expérimentales animales historiques et récemment publiées. Les effets de l'exposition au chlorméquat sur la toxicité pour la reproduction et la fertilité ont été décrits pour la première fois au début des années 1980 par des éleveurs de porcs danois qui ont observé une diminution des performances de reproduction chez les porcs élevés avec des céréales traitées au chlorméquat. Ces observations ont ensuite été examinées dans des expériences contrôlées en laboratoire sur des porcs et des souris, au cours desquelles des truies nourries avec des céréales traitées au chlorméquat ont présenté des perturbations des cycles œstraux et de l'accouplement par rapport aux animaux témoins nourris avec un régime sans chlorméquat. De plus, des souris mâles exposées au chlorméquat par l'alimentation ou l'eau de boisson pendant leur développement ont montré une capacité réduite à féconder les spermatozoïdes in vitro. Des études récentes de toxicité pour la reproduction du chlorméquat ont montré que l'exposition de rats au chlorméquat pendant les périodes sensibles du développement, notamment la gestation et le début de la vie, entraînait un retard de la puberté, une diminution de la motilité des spermatozoïdes, une diminution du poids des organes reproducteurs mâles et une diminution des taux de testostérone. Des études de toxicité pour le développement indiquent également que l'exposition au chlorméquat pendant la grossesse peut entraîner une croissance fœtale et des anomalies métaboliques. D'autres études n'ont constaté aucun effet du chlorméquat sur la fonction reproductrice des souris femelles et des porcs mâles, et aucune étude ultérieure n'a constaté d'effet du chlorméquat sur la fertilité des souris mâles exposées au chlorméquat pendant le développement et la vie postnatale. Les données équivoques sur le chlorméquat dans la littérature toxicologique peuvent être dues à des différences dans les doses et les mesures d'essai, ainsi qu'au choix des organismes modèles et au sexe des animaux de laboratoire. Par conséquent, des recherches plus approfondies sont nécessaires.
Bien que des études toxicologiques récentes aient démontré les effets du chlorméquat sur le développement, la reproduction et le système endocrinien, les mécanismes par lesquels ces effets se produisent demeurent inconnus. Certaines études suggèrent que le chlorméquat pourrait ne pas agir par l'intermédiaire des mécanismes bien définis des perturbateurs endocriniens, notamment les récepteurs aux œstrogènes ou aux androgènes, et qu'il ne modifie pas l'activité de l'aromatase. D'autres données suggèrent que le chlorméquat pourrait provoquer des effets secondaires en altérant la biosynthèse des stéroïdes et en provoquant un stress du réticulum endoplasmique.
Bien que le chlorméquat soit omniprésent dans les aliments européens courants, le nombre d'études de biosurveillance évaluant l'exposition humaine au chlorméquat est relativement faible. Le chlorméquat a une courte demi-vie dans l'organisme, d'environ 2 à 3 heures, et dans les études impliquant des volontaires humains, la plupart des doses expérimentales ont été éliminées de l'organisme en 24 heures. Dans des échantillons de population générale du Royaume-Uni et de Suède, le chlorméquat a été détecté dans l'urine de près de 100 % des participants à l'étude à des fréquences et des concentrations significativement plus élevées que d'autres pesticides tels que le chlorpyrifos, les pyréthroïdes, le thiabendazole et les métabolites du mancozèbe. Des études chez le porc ont montré que le chlorméquat peut également être présent dans le sérum et peut être transféré dans le lait, mais ces matrices n'ont pas été étudiées chez l'homme ou d'autres modèles animaux expérimentaux, bien que sa présence dans le sérum et le lait puisse être associée à des effets nocifs sur la reproduction dus à ces produits chimiques. L'exposition pendant la grossesse et chez les nourrissons a des effets importants.
En avril 2018, l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) a annoncé des niveaux de tolérance alimentaire acceptables pour le chlorméquat dans l'avoine, le blé, l'orge et certains produits animaux importés, autorisant ainsi son importation dans l'approvisionnement alimentaire américain. La teneur autorisée en avoine a ensuite été augmentée en 2020. Afin de caractériser l'impact de ces décisions sur la présence et la prévalence du chlorméquat dans la population adulte américaine, cette étude pilote a mesuré la quantité de chlorméquat dans l'urine de personnes de trois régions géographiques américaines de 2017 à 2023, puis de nouveau en 2022, ainsi que la teneur en chlorméquat des produits à base d'avoine et de blé achetés aux États-Unis en 2023.
Des échantillons prélevés dans trois régions géographiques entre 2017 et 2023 ont été utilisés pour mesurer les concentrations urinaires de chlorméquat chez les résidents des États-Unis. Vingt et un échantillons d'urine ont été prélevés auprès de femmes enceintes non identifiées ayant consenti à l'accouchement, conformément à un protocole approuvé en 2017 par le comité d'examen institutionnel (IRB) de l'Université de médecine de Caroline du Sud (MUSC, Charleston, Caroline du Sud, États-Unis). Les échantillons ont été conservés à 4 °C pendant 4 heures maximum, puis aliquotés et congelés à -80 °C. Vingt-cinq échantillons d'urine d'adultes ont été achetés auprès de Lee Biosolutions, Inc. (Maryland Heights, Missouri, États-Unis) en novembre 2022, représentant un échantillon unique prélevé d'octobre 2017 à septembre 2022, et ont été prélevés auprès de volontaires (13 hommes et 12 femmes). ) prêté à la collection de Maryland Heights, Missouri. Les échantillons ont été conservés à -20 °C immédiatement après le prélèvement. De plus, 50 échantillons d'urine prélevés auprès de volontaires de Floride (25 hommes et 25 femmes) en juin 2023 ont été achetés auprès de BioIVT, LLC (Westbury, NY, États-Unis). Les échantillons ont été conservés à 4 °C jusqu'à leur collecte complète, puis aliquotés et congelés à -20 °C. Le fournisseur a obtenu l'approbation de l'IRB nécessaire au traitement des échantillons humains et a consenti à leur collecte. Aucune information personnelle n'a été fournie dans les échantillons testés. Tous les échantillons ont été envoyés congelés pour analyse. Des informations détaillées sur les échantillons sont disponibles dans le tableau S1 (Informations complémentaires).
Français La quantification du chlorméquat dans les échantillons d'urine humaine a été déterminée par LC-MS/MS au HSE Research Laboratory (Buxton, Royaume-Uni) selon la méthode publiée par Lindh et al. Légèrement modifiée en 2011. Brièvement, les échantillons ont été préparés en mélangeant 200 μl d'urine non filtrée avec 1,8 ml d'acétate d'ammonium 0,01 M contenant un étalon interne. L'échantillon a ensuite été extrait à l'aide d'une colonne HCX-Q, conditionné d'abord avec du méthanol, puis avec de l'acétate d'ammonium 0,01 M, lavé avec de l'acétate d'ammonium 0,01 M et élué avec de l'acide formique à 1 % dans du méthanol. Les échantillons ont ensuite été chargés sur une colonne LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm ; Phenomenex, Royaume-Uni) et séparés à l'aide d'une phase mobile isocratique composée de 0,1 % d'acide formique:méthanol 80:20 à un débit de 0,2. ml/min. Les transitions de réaction sélectionnées par spectrométrie de masse ont été décrites par Lindh et al. 2011. La limite de détection était de 0,1 μg/L comme indiqué dans d'autres études.
Les concentrations urinaires de chlorméquat sont exprimées en μmol de chlorméquat/mol de créatinine et converties en μg de chlorméquat/g de créatinine comme indiqué dans les études précédentes (multiplier par 1,08).
Anresco Laboratories, LLC a analysé des échantillons d'avoine (25 conventionnels et 8 biologiques) et de blé (9 conventionnels) pour détecter la présence de chlorméquat (San Francisco, Californie, États-Unis). Les échantillons ont été analysés avec des modifications selon les méthodes publiées [19]. Les limites de détection (LD) et de quantification (LOQ) pour les échantillons d'avoine en 2022 et pour tous les échantillons de blé et d'avoine en 2023 ont été fixées respectivement à 10/100 ppb et 3/40 ppb. Des informations détaillées sur les échantillons sont disponibles dans le tableau S2 (Informations complémentaires).
Les concentrations urinaires de chlorméquat ont été regroupées par localisation géographique et année de prélèvement, à l'exception de deux échantillons prélevés en 2017 à Maryland Heights, dans le Missouri, qui ont été regroupés avec d'autres échantillons de 2017 prélevés à Charleston, en Caroline du Sud. Les échantillons inférieurs à la limite de détection du chlorméquat ont été traités comme un pourcentage de détection divisé par la racine carrée de 2. Les données n'étant pas distribuées normalement, le test non paramétrique de Kruskal-Wallis et le test de comparaison multiple de Dunn ont été utilisés pour comparer les médianes entre les groupes. Tous les calculs ont été effectués dans GraphPad Prism (Boston, MA).
Français Le chlorméquat a été détecté dans 77 des 96 échantillons d'urine, ce qui représente 80 % de tous les échantillons d'urine. Comparativement à 2017 et 2018-2022, les échantillons de 2023 ont été détectés plus fréquemment : 16 échantillons sur 23 (soit 69 %) et 17 échantillons sur 23 (soit 74 %), respectivement, et 45 échantillons sur 50 (soit 90 %). ) ont été testés (tableau 1). Avant 2023, les concentrations de chlorméquat détectées dans les deux groupes étaient équivalentes, tandis que les concentrations de chlorméquat détectées dans les échantillons de 2023 étaient significativement plus élevées que dans les échantillons des années précédentes (figure 1A,B). Les concentrations détectables pour les échantillons de 2017, 2018-2022 et 2023 étaient respectivement de 0,22 à 5,4, 0,11 à 4,3 et 0,27 à 52,8 microgrammes de chlorméquat par gramme de créatinine. Les valeurs médianes pour tous les échantillons de 2017, 2018-2022 et 2023 sont respectivement de 0,46, 0,30 et 1,4. Ces données suggèrent que l'exposition pourrait se poursuivre compte tenu de la courte demi-vie du chlorméquat dans l'organisme, avec des niveaux d'exposition plus faibles entre 2017 et 2022 et des niveaux d'exposition plus élevés en 2023.
La concentration de chlorméquat pour chaque échantillon d'urine est présentée sous forme de point unique avec des barres au-dessus de la moyenne et des barres d'erreur représentant l'erreur standard +/-. Les concentrations urinaires de chlorméquat sont exprimées en µg de chlorméquat par gramme de créatinine sur une échelle linéaire et une échelle logarithmique. Une analyse de variance non paramétrique de Kruskal-Wallis avec test de comparaison multiple de Dunn a été utilisée pour tester la signification statistique.
Des échantillons alimentaires achetés aux États-Unis en 2022 et 2023 ont montré des niveaux détectables de chlorméquat dans tous les produits d'avoine traditionnels sauf deux, avec des concentrations allant d'indétectables à 291 µg/kg, indiquant la présence de chlorméquat dans l'avoine. La prévalence du végétarisme est élevée. Les échantillons collectés en 2022 et 2023 présentaient des niveaux moyens similaires : 90 µg/kg et 114 µg/kg, respectivement. Un seul échantillon sur huit produits d'avoine biologique présentait une teneur détectable en chlorméquat de 17 µg/kg. Nous avons également observé des concentrations plus faibles de chlorméquat dans deux des neuf produits à base de blé testés : 3,5 et 12,6 µg/kg, respectivement.
Il s'agit du premier rapport sur la mesure du chlorméquat urinaire chez des adultes vivant aux États-Unis et dans des populations hors du Royaume-Uni et de la Suède. Les tendances de biosurveillance des pesticides parmi plus de 1 000 adolescents en Suède ont enregistré un taux de détection de 100 % pour le chlorméquat de 2000 à 2017. La concentration moyenne en 2017 était de 0,86 microgramme de chlorméquat par gramme de créatinine et semble avoir diminué au fil du temps, le niveau moyen le plus élevé étant de 2,77 en 2009. Au Royaume-Uni, la biosurveillance a révélé une concentration moyenne de chlorméquat beaucoup plus élevée de 15,1 microgrammes de chlorméquat par gramme de créatinine entre 2011 et 2012, bien que ces échantillons aient été prélevés auprès de personnes vivant dans des zones agricoles. il n'y avait aucune différence d'exposition. Incident de pulvérisation[15]. Notre étude de l'échantillon américain de 2017 à 2022 a révélé des niveaux médians inférieurs à ceux des études précédentes en Europe, tandis que dans l'échantillon de 2023, les niveaux médians étaient comparables à ceux de l'échantillon suédois mais inférieurs à ceux de l'échantillon britannique.
Ces différences d'exposition entre les régions et les moments peuvent refléter des différences dans les pratiques agricoles et le statut réglementaire du chlorméquat, qui influencent en fin de compte les niveaux de chlorméquat dans les produits alimentaires. Par exemple, les concentrations de chlorméquat dans les échantillons d'urine étaient significativement plus élevées en 2023 par rapport aux années précédentes, ce qui pourrait refléter des changements liés aux mesures réglementaires de l'EPA relatives au chlorméquat (y compris les limites alimentaires de chlorméquat en 2018). Approvisionnement alimentaire américain dans un avenir proche. Relever les normes de consommation d'avoine d'ici 2020. Ces mesures autorisent l'importation et la vente de produits agricoles traités au chlorméquat, par exemple en provenance du Canada. Le décalage entre les modifications réglementaires de l'EPA et les concentrations élevées de chlorméquat trouvées dans les échantillons d'urine en 2023 peut s'expliquer par un certain nombre de circonstances, telles que les retards dans l'adoption de pratiques agricoles utilisant le chlorméquat, les retards des entreprises américaines dans la négociation d'accords commerciaux et les particuliers. connaissent des retards dans l'achat d'avoine en raison de l'épuisement des stocks de produits anciens et/ou de la durée de conservation plus longue des produits à base d'avoine.
Afin de déterminer si les concentrations observées dans les échantillons d'urine américains reflètent une exposition alimentaire potentielle au chlorméquat, nous avons mesuré le chlorméquat dans les produits à base d'avoine et de blé achetés aux États-Unis en 2022 et 2023. Les produits à base d'avoine contiennent du chlorméquat plus souvent que les produits à base de blé, et la quantité de chlorméquat dans les différents produits à base d'avoine varie, avec un niveau moyen de 104 ppb, probablement en raison de l'approvisionnement en provenance des États-Unis et du Canada, ce qui peut refléter des différences d'utilisation ou de non-utilisation. entre les produits fabriqués à partir d'avoine traitée au chlorméquat. En revanche, dans les échantillons alimentaires britanniques, le chlorméquat est plus abondant dans les produits à base de blé tels que le pain, le chlorméquat étant détecté dans 90 % des échantillons collectés au Royaume-Uni entre juillet et septembre 2022. La concentration moyenne est de 60 ppb. De même, le chlorméquat a également été détecté dans 82 % des échantillons d’avoine du Royaume-Uni à une concentration moyenne de 1 650 ppb, soit plus de 15 fois plus élevée que dans les échantillons américains, ce qui peut expliquer les concentrations urinaires plus élevées observées dans les échantillons britanniques.
Nos résultats de biosurveillance indiquent que l'exposition au chlorméquat a eu lieu avant 2018, bien que la tolérance alimentaire au chlorméquat n'ait pas été établie. Bien que le chlorméquat ne soit pas contrôlé dans les aliments aux États-Unis et qu'il n'existe aucune donnée historique sur les concentrations de chlorméquat dans les aliments vendus aux États-Unis, compte tenu de sa courte demi-vie, nous soupçonnons que cette exposition puisse être alimentaire. De plus, les précurseurs de la choline présents dans les produits à base de blé et les poudres d'œufs forment naturellement du chlorméquat à haute température, comme celles utilisées dans la transformation et la fabrication des aliments, ce qui entraîne des concentrations de chlorméquat comprises entre 5 et 40 ng/g. Nos résultats d'analyses alimentaires indiquent que certains échantillons, dont le produit à base d'avoine biologique, contenaient du chlorméquat à des concentrations similaires à celles rapportées dans les études sur le chlorméquat naturel, tandis que de nombreux autres échantillons contenaient des concentrations plus élevées. Par conséquent, les concentrations observées dans les urines jusqu'en 2023 étaient probablement dues à une exposition alimentaire au chlorméquat généré lors de la transformation et de la fabrication des aliments. Les niveaux observés en 2023 sont probablement dus à l'exposition alimentaire au chlorméquat produit spontanément et aux produits importés traités au chlorméquat en agriculture. Les différences d'exposition au chlorméquat entre nos échantillons peuvent également être dues à la situation géographique, à des habitudes alimentaires différentes ou à une exposition professionnelle au chlorméquat lors de son utilisation en serres et en pépinières.
Notre étude suggère que des échantillons plus importants et plus diversifiés d'aliments traités au chlorméquat sont nécessaires pour évaluer pleinement les sources alimentaires potentielles de chlorméquat chez les personnes faiblement exposées. Des études ultérieures, comprenant l'analyse d'échantillons d'urine et d'aliments historiques, des questionnaires alimentaires et professionnels, une surveillance continue du chlorméquat dans les aliments conventionnels et biologiques aux États-Unis, et des échantillons de biosurveillance, contribueront à élucider les facteurs communs d'exposition au chlorméquat dans la population américaine.
La probabilité d'une augmentation des concentrations de chlorméquat dans les échantillons d'urine et d'aliments aux États-Unis dans les années à venir reste à déterminer. Aux États-Unis, le chlorméquat n'est actuellement autorisé que dans les produits d'avoine et de blé importés, mais l'Agence de protection de l'environnement (EPA) étudie actuellement son utilisation agricole dans les cultures nationales non biologiques. Si cette utilisation nationale est approuvée, parallèlement à la pratique agricole répandue du chlorméquat à l'étranger et sur le territoire national, les concentrations de chlorméquat dans l'avoine, le blé et d'autres produits céréaliers pourraient continuer d'augmenter, entraînant une augmentation des niveaux d'exposition au chlorméquat. Population totale des États-Unis.
Français Les concentrations urinaires actuelles de chlorméquat dans cette étude et d'autres indiquent que les donneurs d'échantillons individuels ont été exposés au chlorméquat à des niveaux inférieurs à la dose de référence (DRR) publiée par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) (0,05 mg/kg de poids corporel par jour), et sont donc acceptables. L'apport quotidien est de plusieurs ordres de grandeur inférieur à la valeur d'apport publiée par l'Autorité européenne de sécurité des aliments (DJA) (0,04 mg/kg de poids corporel par jour). Cependant, nous notons que les études toxicologiques publiées sur le chlorméquat suggèrent qu'une réévaluation de ces seuils de sécurité pourrait être nécessaire. Par exemple, des souris et des porcs exposés à des doses inférieures à la DRR et à la DJA actuelles (0,024 et 0,0023 mg/kg de poids corporel par jour, respectivement) ont montré une fertilité diminuée. Dans une autre étude toxicologique, l'exposition pendant la grossesse à des doses équivalentes à une dose sans effet nocif observé (DSENO) de 5 mg/kg (utilisée pour calculer la dose de référence de l'EPA) a entraîné des modifications de la croissance et du métabolisme du fœtus, ainsi que des modifications de la composition corporelle. Souris néonatales. De plus, les seuils réglementaires ne tiennent pas compte des effets néfastes des mélanges de produits chimiques susceptibles d'affecter le système reproducteur. Ces produits ont montré des effets additifs ou synergiques à des doses inférieures à l'exposition à des produits chimiques individuels, ce qui peut entraîner des problèmes de santé reproductive. Des inquiétudes sont exprimées quant aux conséquences des niveaux d'exposition actuels, en particulier pour les personnes les plus exposées au sein de la population générale en Europe et aux États-Unis.
Cette étude pilote sur les nouvelles expositions chimiques aux États-Unis montre que le chlorméquat est présent dans les aliments américains, principalement dans les produits à base d'avoine, ainsi que dans la majorité des échantillons d'urine détectés prélevés sur près de 100 personnes aux États-Unis, ce qui indique une exposition continue au chlorméquat. De plus, les tendances de ces données suggèrent que les niveaux d'exposition ont augmenté et pourraient continuer d'augmenter à l'avenir. Compte tenu des préoccupations toxicologiques associées à l'exposition au chlorméquat dans les études animales et de l'exposition généralisée de la population générale au chlorméquat dans les pays européens (et maintenant probablement aux États-Unis), associées aux études épidémiologiques et animales, il est urgent de surveiller le chlorméquat dans les aliments et chez l'homme. Il est important de comprendre les dangers potentiels pour la santé de ce produit chimique agricole à des niveaux d'exposition significatifs pour l'environnement, en particulier pendant la grossesse.
Date de publication : 04/06/2024