Les composés organostanniques dans l’environnement

Propriétés physico-chimiques des butylétains 

La liaison entre l’étain et le carbone est faiblement polaire et stable jusqu’à une température de 200°C, ce qui confère à ce composé une certaine stabilité thermique dans l’environnement. La nature du composé X lié à la molécule influence de façon notable les caractéristiques physicochimiques de la molécule notamment la solubilité dans l’eau et les solvants non polaires et la pression de vapeur saturante. L’activité biologique des butylétains dépend du degré d’alkylation/arylation sur l’atome d’étain (Antizar-Ladislao, 2008), cette activité décroît dans l’ordre suivant : (tri) R3SnX> (di) R2SnX2> (mono) RSnX3.

Solubilité 

Selon la base de données TOXNET de la librairie nationale américaine de médecine relative aux caractéristiques des réactifs chimiques et des médicaments, la solubilité des butylétains dépend de leur degré de substitution, ainsi que de la nature de l’anion (Hoch, 2001).

Les butylétains se solubilisent dans la majorité des solvants organiques, ils sont généralement insolubles dans l’eau froide et s’hydrolysent dans l’eau chaude. Le TBTO a la particularité d’être soluble à 0.1% dans l’eau chaude et a une solubilité dans l’eau comprise entre 1 et 100mg.L-1 à température ambiante (Antizar-Ladislao, 2008; WHO, 1999, 2006).

Toxicité

Les butylétains perturbent la production énergétique cellulaire. Ils inhibent à doses très faibles (inférieures à 1µM) la phosphorylation oxydative dans une très grande variété de cellules et découplent la photo phosphorylation dans les chloroplastes. Ils endommagent les membranes plasmiques et inhibent les pompes ioniques. Il semble que le point de départ de ces actions soit dû à une altération de l’homéostasie calcique intracellulaire, notamment une augmentation du calcium cytosolique. Ce mécanisme est également à l’origine de l’induction de l’apoptose des thymocytes ce qui explique les propriétés immunotoxiques du TBT. Les protéines intracellulaires sont également dégradées par suite de leur interaction entre l’organoétain et leurs acides aminés constitutifs notamment la cystéine et l’histidine (Anger, 2001; Chiavarini et al., 2003; Liu et al., 2006).

La toxicité du TBT, à des concentrations très faibles, envers les insectes, les champignons, les poissons, les mollusques, et les mammifères, explique son utilisation comme bactéricide et fongicide. Il peut être cytotoxique et génotoxique pour les organismes aquatiques à l’âge adulte ou embryonnaire (Hagger et al., 2005). Le TBT est responsable de troubles de croissance, de difficultés de reproductions, et de l’apparition d’imposex (masculinisation des femelles) chez certains organismes marins. Selon certaints auteurs, l’activité biologique des triorganoétains vient du fait que ces composés sont capables de se lier sur certaines protéines ; les sites exacts sur lesquels ces liaisons se font, ne sont pas encore déterminés (De Carvalho Oliveira et Santelli, 2010). Dès les années 70, le TBT a été reconnu en tant que perturbateur du système endocrinien pour les mollusques et les gastropodes (Cooney, 1988; Laughlin et al., 1986; Müller et al., 1989; Piver et al., 1973).Le phénomène d’imposex a été reporté pour la première fois pour Nucella lapillus au Royaume-Uni (Antizar-Ladislao, 2008; Thomaidis et al., 2007) causant ainsi la stérilisation et la mort des organismes infectés (De Carvalho Oliveira et Santelli, 2010). D’autres auteurs ont pu établir une corrélation positive entre les concentrations de TBT et l’apparition d’organes sexuels masculins chez des gastropodes femelles (imposex) (Alzieu, 1998, 2000; Chiavarini et al., 2003; Liu et al., 2006).

Le TBT agit comme inhibiteur de l’aromatase qui est une enzyme responsable de la biosynthèse des œstrogènes à partir des stéroïdes  qui sont composés de 4 cycles comme la testostérone.

L’aromatase transforme le cycle situé le plus à gauche (noté A) du stéroïde en cycle aromatique (d’où le nom d’aromatase), par le biais d’une oxydation et de la perte d’un groupement méthyle, ce qui augmente le taux de testostérone chez l’organisme en question et fait apparaitre les organes sexuels masculins (Oehlmann et al., 2007; WHO, 1999, 2006; Verslycke et al., 2003). Le DBT est considéré comme étant hautement neurotoxique et immunotoxique (Bernat and Długoński, 2009) mais reste moins toxique que le TBT. Sa toxicité résulte du fait qu’il peut bloquer l’adsorption de l’oxygène sur la mitochondrie. Il peut aussi se combiner avec des coenzymes qui portent des dithiols voisins causant ainsi l’arrêt de l’oxydation des α-céto acides qui sont utilisés comme source d’énergie, et dans la synthèse des acides gras, chez les mammifères. Le MBT n’a pas de toxicité évidente sur les mammifères ( De Carvalho Oliveira et al., 2010). Kannan et al., 1999 ont mesuré des concentrations moyennes en MBT, DBT, TBT dans le sang humain de l’ordre respectivement de 15.4±5.2, 6.08±3.33, et 10.5±16.7 ng.L-1. Ces concentrations mesurées dans 32 échantillons de sang humain collectés au Michigan aux Etats-Unis, pourraient avoir une mauvaise incidence sur les paramètres hématologiques et induire un transport de ces composés vers les tissus, et notamment le foie. Dans cet organe, Takahashi et al.ont mesuré des concentrations importantes en butylétains, comprises entre 59 et 96 ng(Sn).g-1 (Takahashi et al., 1999), alors que Nielsen et Strand, dans un lot de 18 foies humains ont mesuré des concentrations comprises entre 0.8 et 28.3 ng(Sn).g-1 en DBT et MBT respectivement (Nielsen et Strand, 2002). La présence de thymocytes humains qui jouent un rôle primordial dans le système immunitaire a été diminuée de 50% après une exposition in vitro de 24h à une concentration en DBT de 500 ng.mL – 1 Le MBT et le DBT, a des concentrations de 5µmole/L et 200nmole/L respectivement, affectent après 24h d’exposition in vitro les lymphocytes qui représentent la première ligne de défense contre les tumeurs et les virus (Kannan et al., 1999).

Usages et réglementation des butylétains

Usages du TBT

Par ses propriétés biocides et fongicides, le TBT a été largement utilisé à plusieurs fins industrielles. Les dérivés du tributylétain étaient homologués comme molluscicides, comme produits antisalissures pour la préservation des coques de bateaux, des appontements, des bouées, des casiers à crabes, des filets et des cages, comme enduits de protection du bois, comme algicides dans le bâtiment, comme désinfectants et comme biocides dans les systèmes de réfrigération comme les tours de réfrigération des centrales électriques, les usines de pâte à papier, les brasseries, les tanneries et les usines textiles. Depuis sa formulation à la fin des années 50 et jusqu’en 2003, ce composé a été introduit comme produit essentiel dans la formulation des peintures antisalissures appliquées sur la coque des bateaux afin d’empêcher la prolifération d’organismes marins sur ces coques, ce qui ralentit les bateaux et augmente leur consommation de carburant (Hoch, 2001; Davies, 2004).

Usages des DBT et MBT 

Le DBT et le MBT ont surtout été utilisés dans l’industrie plastique en tant que stabilisateurs pour éviter la dégradation du PVC par la chaleur et la lumière et comme catalyseurs pour les mousses de polyuréthanes et de silicones . (Fent, 1996; Mersiowsky et al., 2001; Bancon-Montigny et al., 2004; Diez, 2005; Thomaidis et al., 2007; Antizar-Ladislao, 2008 ; De Carvalho Oliveira et Santelli, 2010). Selon Bancon Montigny et al. (2004), la plus importante voie non-pesticide d’entrée de ces organoétains dans l’environnement est leur lixiviation à partir du PVC.