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CONTAMINATION DE L'EAU PAR LES MEDICAMENTS

Le fait est avéré : antibiotiques, antidépresseurs, bêtabloquants, contraceptifs oraux sont autant de médicaments que l’on retrouve ensuite dans les eaux naturelles superficielles et souterraines, ainsi que dans l’eau traitée destinée à la consommation humaine.

La raison principale étant que, suite à l'amélioration des soins médicaux, à l'allongement de l'espérance de vie et à l'industrialisation progressive de l'agriculture, la quantité de médicaments consommés a augmenté.

Rappelons aussi que la France est le 4ème consommateur mondial de médicaments : plus de 3000 médicaments à usage humain et 300 médicaments vétérinaires sont actuellement disponibles sur le marché français. Les substances actives contenues dans ces médicaments se caractérisent par des structures chimiques très variées.

Or, une fois que ces médicaments ont agi dans l’organisme, ils sont excrétés, essentiellement dans les selles et les urines, puis sont rejetés dans les réseaux d’eaux usées (médicaments humains) et dans les sols (médicaments vétérinaires). Ces résidus de médicaments se retrouvent donc d’une manière ou d’une autre dans l’environnement et potentiellement dans nos sources d’eau potable.

Dans le cadre du Plan national santé environnement 2004-2008, des campagnes exploratoires de mesure de contamination des eaux de surface et souterraines ont été menées pour 76 composés pharmaceutiques - 23 médicaments à usage vétérinaire, 42 à usage humain et 11 métabolites. Des prélèvements d’eau effectués sur 141 sites localisés dans trois bassins pilotes - Seine-Normandie, Rhône-Alpes et Adour-Garonne - ont été ensuite analysés.

Les résultats révèlent que, dans les eaux de surface, au moins un de ces composants est rencontré dans tous les sites. Près de 40 % des eaux souterraines sont, quant à elles, totalement dépourvues de ces substances. Parmi les produits les plus souvent détectés figurent la Carbamazépine et les Iopromides. Le premier est un anticonvulsant et le second un produit de contraste utilisé en radiologie pour créer un contraste artificiel.

IDENTIFICATION DE LA CONTAMINATION

Concernant les médicaments à usage humain, deux sources principales de contamination des milieux ont été identifiées.

Premièrement, la consommation des médicaments par la population représente la principale source de rejet : après administration, le médicament est absorbé, métabolisé (transformé par le corps), excrété, puis rejeté dans les eaux usées. Le résidu gagne ensuite les stations d’épuration urbaines qui n’en dégradent qu’une partie. Le traitement de ces stations est en effet inégalement efficace pour éliminer ces composés. Ainsi, alors que les oestrogènes, notamment l’hormone de la pilule, sont généralement éliminés à plus de 90 % par le traitement des stations d’épuration, d’autres molécules, comme le propranolol (un bêta-bloquant) ont un taux d’abattement (taux d’élimination) inférieur à 20 %. Il est à noter que les hôpitaux ne représentent qu'environ 20% des rejets de médicaments.

Une fois rejetés par l'organisme, les médicaments, comme l'ensemble des polluants, peuvent :

• Se transformer en d'autres composés (métabolites), pouvant être plus ou moins toxiques que la molécule parente

• Se combiner avec d'autres composés : on dit alors qu'ils sont conjugués

LES REJETS HOSPITALIERS

Les effluents hospitaliers représentent, quant à eux, la deuxième source particulière de contamination médicamenteuse. En effet, certains traitements n’étant prescrits qu’à l’hôpital, ces effluents peuvent contenir des molécules spécifiques: antibiotiques, anti-infectieux, produits de contraste iodés et anticancéreux, etc. Sachant qu’en matière de gestion de risque environnemental, les rejets hospitaliers sont prioritaires. Leurs teneurs en résidus médicamenteux actifs y sont les plus élevées. Des expériences ont mis ainsi en évidence le caractère génotoxique de ces effluents, c’est-à-dire leur potentiel à induire des modifications sur le génome en altérant les molécules d’ADN (des mutations génétiques). Cette caractéristique est due à leur composition notamment en produits anticancéreux.

Les effluents hospitaliers n’étant pas traités sur place (exceptées les substances radioactives), les substances pharmaceutiques se retrouvent dans les eaux usées de l’agglomération et gagnent les stations d’épuration de la ville, avant rejet d’une partie dans le milieu. En plus de ces substances médicamenteuses, ces effluents peuvent également contenir une faible dose de radioactivité du fait de traitements par radiographie (même s'il existe parfois des pré-traitements), des détergents, ou encore des bactéries résistantes à des antibiotiques.

Une fois que ces substances pharmaceutiques se retrouvent dans l’environnement, elles peuvent contaminer les organismes vivants et potentiellement les affecter, surtout si elles sont bio-accumulables (c'est-à-dire lorsqu’elles peuvent s’accumuler au cours du temps dans l’organisme). Les médicaments étant, de plus, des substances créées et prescrites au patient en raison de leurs effets dans l'organisme, elles peuvent également induire des effets chez les autres êtres vivants.

EFFETS SUR LES ECOSYSTEMES

Deux exemples qui illustrent des effets potentiels de médicaments sur les écosystèmes :

Déclin rapide de population de vautours

Dans un article publié dans la revue « Nature » on relie la diminution drastique de populations de vautours du Pakistan à l’accumulation dans leur organisme de résidus d’un anti-inflammatoire, le diclofénac. En se nourrissant de bétail préalablement traité avec ce médicament, ces rapaces accumulent ce composé dans leur organisme, qui entrainerait chez eux une insuffisance rénale pouvant aboutir à la mort de l'individu. Grâce à un modèle de simulation de la population des vautours, on a ainsi constaté que si seulement 0,13 à 0,75% des carcasses à la disposition des vautours contenaient une dose létale de diclofénac, alors lui seul serait suffisant pour avoir causé, et continuer de causer, le déclin rapide de la population. Avec des effectifs de dizaines de millions d’exemplaires il y a encore une vingtaine d’années, trois espèces autochtones de vautours ont ainsi été inscrites dès le début des années 2000 dans la catégorie « en danger critique d’extinction » par l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature).

Des antibiotiques toxiques pour les algues bleues et vertes

Ces dernières années, de plus en plus d'antibiotiques ont été utilisés et leur présence dans le milieu aquatique est considérée comme un problème environnemental émergent. De nombreux antibiotiques prescrits ne sont que peu "absorbés" par l'organisme : 30 à 90 % de la dose de composé prescrite peut ainsi être rejetée dans les eaux usées via l'urine du patient .

Certains de ces antibiotiques sont peu biodégradables : ex ampicilline, sulfaméthoxazole,etc. D'autres se dégradent plus rapidement mais sont aussi considérés comme des polluants persistants car ils sont introduits en continu dans l'environnement, en raison de leur forte consommation. En raison de leurs propriétés antibactériennes, les antibiotiques sont très toxiques envers les algues bleues et les algues vertes. Les microalgues et cyanobactéries occupant les plus bas niveaux trophiques, c'est à dire la base de la chaîne alimentaire, des modifications de leur diversité ou de leur abondance pourraient avoir un effet indirect sur le reste des organismes d'eau douce.

Par ailleurs, la présence de résidus d’antibiotiques dans l’environnement pose la question de la sélection des souches bactériennes résistantes qui se retrouvent dans l’environnement et potentiellement dans nos sources d’eau potable.

L'IMPACT DES HORMONES

Des hormones qui perturbent la reproduction des organismes aquatiques à des doses infimes. Ainsi les estrogènes naturels et synthétiques tels que l’éthinylestradiol, hormone de la pilule, sont une classe de substances pour lesquelles le risque pour les organismes aquatiques est avéré. L’éthinylestradiol, qui fait partie des perturbateurs endocriniens, est en effet capable d’induire des modifications dans le développement et le comportement sexuels pour des concentrations très faibles. Il a ainsi été observé une démasculinisation ou féminisation de poissons mâles pour des concentrations d’exposition de 3 ng/L.

Cette démasculinisation peut se traduire chez ces individus mâles, par une diminution de la production de sperme ou même une production d'oeufs. A long terme, ce type d'effets peut entraîner une diminution des tailles de population pouvant induire des effets sur l'ensemble de la chaîne alimentaire.

Des effets de ces composés ont également été mis en évidence lors de tests en laboratoires. Il a ainsi été montré que l'éthinylestradiol (EE2) provoquait une augmentation de la production d'embryons chez des escargots (Potamopyrgus antipodarum) à très faibles doses.

LES COCKTAILS MEDICAMENTEUX

Certaines familles de substances pharmaceutiques semblent présenter un danger potentiel pour les organismes vivants, même si on ne connait grand chose sur les effets réels des médicaments sur l'ensemble des écosystèmes. Par ailleurs, les études portant sur les mélanges de composés et leurs interactions possibles sont encore peu nombreuses. Pourtant, au vu des niveaux de concentrations relevés dans l’environnement, il est possible que les effets toxiques des substances médicamenteuses s’exercent principalement via une interaction entre elles et/ou avec d’autres contaminants.

Enfin, de faibles concentrations de médicaments pourraient agir de manière indirecte, c'est-à-dire en perturbant l’homéostasie (les équilibres) des organismes et en les rendant plus sensibles à d’autres polluants environnementaux (pesticides, hydrocarbures, métaux) ou à des agents infectieux.

REDUIRE LES POLLUTIONS A LA SOURCE

La prise de conscience de la contamination environnementale par les rejets médicamenteux et de leurs effets potentiels, a conduit les Etats à définir et mettre en place des actions, au niveau législatif et scientifique. Ainsi, les industriels sont désormais tenus d’évaluer le risque environnemental des médicaments dont ils souhaitent obtenir l’Autorisation de Mise sur le Marché (AMM). L’impact environnemental ne peut toutefois pas être un critère de refus de mise sur le marché.

Dans un autre registre, l’EMEA (European Medicines Agency) recommande désormais de faire figurer une indication des risques potentiels pour l’environnement sur les notices de médicaments, accompagnée de précautions d’utilisation engageant les patients et les professionnels de santé à mieux stocker les médicaments ainsi qu’à mieux gérer les déchets.

Ces actions, bien que modestes, constituent un premier pas vers une réduction à la source des rejets de médicaments potentiellement dangereux pour l'environnement. Il est par ailleurs nécessaire de sensibiliser les consommateurs aux bonnes pratiques environnementales en les incitant à ne pas rejeter des restes de médicaments à l'évier, à ramener les médicaments périmés à la pharmacie, ou encore à ne pas consommer de médicaments en excès.

Enfin, les traitements à la source, par exemple sur les effluents rejetés par les hôpitaux, pourraient être optimisés afin de réduire les rejets en résidus de médicaments. Les effluents hospitaliers ne représentent cependant qu'environ 20% des flux de rejets de médicaments dans les milieux aquatiques.

MIEUX TRAITER POUR MOINS REJETER

Les stations d’épuration des eaux (STEP) représentent la dernière barrière entre les eaux usées et les rivières. Une des solutions peut donc consister à mieux traiter les eaux usées dans ces usines afin d’éliminer les résidus de médicaments et ne plus les rejeter dans les milieux aquatiques. Dans différents pays européens tels que la Suisse, cette stratégie est dores et déjà en cours de mise en œuvre.

Plusieurs études ont montré que les traitements conventionnels des eaux usées (filière primaire et biologique) éliminent plus ou moins efficacement les micropolluants hydrophobes, volatiles et facilement biodégradables, bien que non conçus/optimisés pour les éliminer. Cependant, des procédés de traitement  tertiaire sont actuellement développés en eaux usées car certains micropolluants hydrophiles comme les résidus médicamenteux et les pesticides sont réfractaires aux traitements conventionnels.

Parmi les différentes technologies existantes (adsorption, oxydation avancée, filtration membranaire), l’adsorption sur charbon actif semble particulièrement intéressante du fait de sa simplicité, son coût et son efficacité.

LA NOUVELLE METHODE SUEDOISE

Une méthode utilisant des enzymes permettrait d’éliminer les résidus médicamenteux dans les eaux usées. Cette nouvelle technologie suédoise de traitement des eaux est actuellement à l’essai à Hammarby, Sjöstadsverk, et a été mise au point par la société Pharem Biotech à Uppsala.

Les bactéries devenues résistantes aux antibiotiques produisent des enzymes qui décomposent le médicament. Pourquoi ne pas utiliser cette même technologie dans le processus de traitement des eaux usées ? Voici la question que s’est posée, il y a trois ans, le chimiste moléculaire, Martin Ryen. Le résultat aujourd’hui est une toute nouvelle technologie de traitement des eaux usées.

L’entreprise Pharem Biotech, de Martin Ryen, produit 25 types d’enzymes capables de briser les liaisons chimiques de 50 molécules chimiques différentes. Le système est constitué de modules de 3 m3 et chaque module permet de filtrer 15 000 m3 d’eau par jour. Cette étape de purification est la dernière d’une série d’étapes intervenant dans le traitement des eaux usées dans une station d’épuration.

Cette méthode est aussi beaucoup moins coûteuse que les techniques existantes d’élimination des résidus de produits pharmaceutiques et n’a pas d’effet négatif sur l’environnement. Vinnova, l’agence pour l’innovation suédoise, finance en partie le développement de cette technologie.

L’institut de recherche de l’environnement suédois (IVL) teste actuellement cette méthode de purification à Hammarby, Sjöstadsverk. Dans un premier temps, cinq molécules de résidus médicamenteux persistants sont utilisées comme tests (oxazépam, metroprolol, carbamazépine, diclofénac et propranolol). Si les analyses faites sur ces échantillons donnent des résultats concluants, cette technologie sera testée à plus grande échelle.

Cette technologie, si elle se révèle efficace, pourrait avoir de nombreuses applications. Hormis son intérêt certain pour les stations d’épuration, elle pourrait également être utilisée dans les hôpitaux.

Focus au 15/12/2015

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LE RISQUE LIE AUX MEDICAMENTS ANTICANCEREUX

Enfin, le risque lié aux médicaments anticancéreux n’est pas encore défini. Jusqu’à présent, ces molécules ne sont que peu détectées dans les eaux de surface.

Elles sont cependant potentiellement dangereuses pour l’environnement en raison de leurs propriétés particulières (carcinogènes, mutagènes et génotoxiques).

A titre d'exemple, une étude a rapporté que le tamoxifène, utilisé dans le traitement des cancers du sein, pouvait inhiber le développement de larves de copépodes (des petits crustacés) à faible dose.