Introduction
Définition
Les méthodes d'évaluation de l'exposition à des produits chimiques et leur place
Les indicateurs biologiques d'exposition
Modalités des prélèvements biologiques
Interprétation des résultats
Conclusion
Liens utiles
Bibliographie

Dernière mise à jour juin 2008

La surveillance biologique des expositions aux substances chimiques de l'environnement professionnel est un sujet en plein développement, en raison de l'apparition de stratégies nouvelles en hygiène industrielle et environnementale, de l'évolution rapide et constante des connaissances dans ce domaine, de la modification régulière des valeurs limites biologiques d'exposition internationales et de l'apparition récente de valeurs guides utilisables en France.
Elle fait partie intégrante de la prévention primaire en identifiant et quantifiant l'exposition avant l'apparition de phénomènes pathologiques.
Ces dosages biologiques apportent également leur contribution à l'évaluation des risques environnementaux pour l'homme par la mise en place de programmes de surveillance biologique des populations exposées à des polluants dans l'alimentation ou dans l'atmosphère.

Synonymes :

• Surveillance biologique de l'exposition : biométrologie, biomonitoring, monitorage ou monitoring biologique
• Indice biologique d'exposition (IBE) : indicateur biologique, marqueur biologique, valeur biologique de référence, Biological Exposure Indice (BEI aux EU), Biologischer Arbeitsstoff Toleranzwert (BAT en Allemagne)

Place de la surveillance biologique (T.S. 11 - 92)

• soit le toxique lui-même,
• soit un ou plusieurs de ses produits de transformation ou métabolites.

La surveillance biologique peut aussi s'appuyer sur la mesure d'Indicateurs Biologiques d'Effets, réalisée sur les mêmes milieux biologiques mais qui traduisent, cette fois,

• soit la réponse de l'organisme (mécanisme d'adaptation ou de compensation),
• soit des altérations de ses mécanismes de défense.

Par contre, la surveillance biologique n'est pas destinée à mesurer des effets nocifs ou à diagnostiquer une pathologie professionnelle.

Ces méthodes diffèrent selon que le contaminant est :

• volatil :
• mesures d'ambiance
• mesures biologiques
• non volatil :
• mesures biologiques essentiellement (exception pour les poussières : exemple le plomb)

• d'une façon globale par la surveillance des atmosphères de travail, c'est-à-dire par la mesure des concentrations du produit dans l'environnement de travail, témoin de l'exposition externe du sujet;
• les résultats de ces prélèvements sont comparés à des normes de référence (VLE - valeur limite d'exposition - pour des durées inférieures ou égales à 15 minutes; VME - valeur moyenne d'exposition - pour une période de référence de 8 heures)
• en démarche de prévention collective, ces résultats peuvent permettre également d'évaluer l'efficacité des dispositifs d'assainissement de l'air mis en place.
• d'une façon individuelle,
• par la mesure chez l'individu lui-même de la quantité de substance reçue : c'est le domaine de la surveillance biologique de l'exposition.
•  par la détection des effets toxiques, c'est à dire de la réponse de l'organisme à la présence ou à l'action de l'agent chimique. Il s'agit alors de ce qu'on appelle plus précisément la surveillance biologique des effets d'une exposition professionnelle à un agent chimique toxique, c'est-à-dire la mise en évidence d'effets qui ne se sont pas encore manifestés par un état pathologique, mais qui sont des signes précoces de réponse de l'organisme (modification d'un paramètre hématologique, augmentation d'activité enzymatique, perturbation d'un métabolisme mise en évidence au niveau urinaire, anomalies chromosomiques). Cette approche, longtemps privilégiée en surveillance médicale, devrait être complétée voire supplantée à l'avenir par les indicateurs biologiques d'exposition

Interrelations d'après F.Conso (1997)

Les I.B.E. en France et ailleurs :

Équivalents biologiques des valeurs limites atmosphériques, les IBE n'ont pas, du moins en France, de caractère réglementaire. Il s'agit de valeurs conseils dont la définition et l'interprétation peuvent varier selon les pays, à l'exception du cas particulier de la plombémie.

• Aux États-Unis, la référence depuis 1946 est le BEI (Biological Exposure Indice). Les valeurs de ces BEI  sont proposées par les hygiénistes de l'ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists). Elles correspondent aux niveaux auxquels les paramètres sont les plus susceptibles de se situer dans les milieux biologiques de travailleurs en bonne santé, après une exposition à des concentrations égales à la valeur limite atmosphérique. Elles sont définies pour une exposition de 8 heures, 5 jours par semaine.

 
• Le BAT (Biologischer Arbeitsstoff Toleranzwert) est la valeur biologique de référence par corrélation avec les valeurs MAK (équivalent de la VLE) proposée depuis 1971 par les hygiénistes allemands de la DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft). Elle a une signification différente puisqu'elle correspond à la quantité maximale tolérable dans l'organisme humain d'une substance industrielle (ou de ses métabolites) qui, d'après l'état actuel des connaissances scientifiques, n'affecte pas la santé des travailleurs, même si les conditions de travail sont telles que cette quantité se trouve régulièrement atteinte.

On ne sera donc pas surpris que des différences sensibles apparaissent entre les valeurs retenues pour une même substance. L'ACGIH retient, par exemple, 5 micro grammes/litre pour le cadmium sanguin contre 15 pour le DFG.
 
• En France, ces indicateurs biologiques sont apparus pour la première fois en 1974 lors de la création du tableau de MP n° 64 pour la réparation des affections liées au CO (un taux de CO sanguin supérieur à 1,5 ml/100 ml est exigé pour la reconnaissance des manifestations en tant que maladie professionnelle indemnisable). L'arrêté du 5 avril 1985 fait mention d'indicateurs biologiques d'exposition pour la surveillance des salariés exposés aux amines aromatiques, mais sans indication de normes biologiques. Par contre le décret du 1 février 1988 concernant la protection des travailleurs exposés au plomb métallique et à ses composés fait largement référence à l'indicateur biologique d'exposition qu'est la plombémie, et précise le taux où un retrait du poste de travail s'impose.

En dehors du cas du plomb, les mesures biologiques d'exposition ne sont pas des critères d'aptitude.
Des valeurs guides sont recommandées en France et ont été élaborées à partir des valeurs américaines et de l'expérience française dans ce domaine par le Groupe scientifique pour la surveillance des atmosphères de travail. Le document élaboré expose les principes de base de cette surveillance : objectifs de la surveillance biologique, signification des IBE, modalités des prélèvements, interprétation des résultats. La dernière mise à jour du document date de fin 1997.

La mise en oeuvre de la surveillance biologique incombe à la médecine du travail. C'est le médecin du travail qui suit le personnel, prescrit les examens et en reçoit les résultats. Selon le cas, les analyses peuvent concerner tout ou partie du personnel ; certaines nécessitent d'être renouvelées.
Comme on le verra plus loin, on distingue des indicateurs pour lesquels le prélèvement est effectué avant le poste, après le poste ou en fin de semaine.
Différents facteurs extérieurs (état de santé ou mode de vie du salarié, prise de médicament, possibilité d'exposition extra professionnelle,...) peuvent interférer et doivent être pris en compte.
C'est dire toute la difficulté de la surveillance biologique.Compétent pour en établir les modalités, le médecin du travail est également à même d'en interpréter correctement les résultats, lesquels sont strictement couverts par le secret médical.
Lorsque la surveillance biologique objective une exposition à risque, c'est également au médecin du travail qu'il revient, en concertation avec les responsables concernés, de proposer les mesures qui s'imposent pour changer les habitudes ou améliorer les postes de travail, la ventilation locale, la protection ou l'hygiène individuelle.

Complémentaire des techniques traditionnelles - essentiellement la surveillance atmosphérique - la surveillance biologique présente sur cette dernière certains avantages :

• La concentration des substances dans l'air des lieux de travail varie souvent au cours du temps. Ces variations se retrouvent de façon plus ou moins atténuées dans les milieux biologiques et les IBE peuvent ainsi tenir compte d'expositions cumulatives.

Elle peut éventuellement représenter le seul moyen de surveillance, quand par exemple, les mesures de concentrations atmosphériques ne sont pas représentatives du risque réel, ou devant des situations de travail particulières (travail en espace clos, efforts physiques intenses avec hyperventilation, déplacements des travailleurs au sein d'une même usine ou sur des chantiers)
 
• La surveillance biologique intègre toutes les voies d'exposition : aérienne, mais aussi orale ou cutanée. Le passage à travers la peau est très souvent ignoré ou sous estimé, comme lors d'exposition à des substances non volatiles (éthers de glycol, amines aromatiques) alors que les concentrations atmosphériques sont très faibles

 
• Elle peut aussi, sur le plan individuel, être un moyen complémentaire pour contrôler l'efficacité des mesures de prévention vis-à-vis du risque chimique.

 
• La surveillance biologique de l'exposition peut être effectuée à posteriori, ce qui est un avantage notable lors de certaines campagnes de prélèvement (suite à un incident de fabrication par exemple).

 
• La surveillance biologique peut se révéler plus économique en temps et en moyen que la surveillance atmosphérique.

 
• Par contre, elle prend en compte les différentes sources d'exposition, même en dehors des situations de travail (exemple du plomb qui peut être contenu dans l'alimentation, l'eau de boisson ou dans l'environnement urbain).

La surveillance biologique détecte l'exposition et l'imprégnation de l'individu.
Elle médicalise l'approche de la prévention et entraîne un nécessité d'une information complète des salariés. Les visites successives imposées par les prélèvements et par la transmission de leurs résultats sont autant d'occasions de contact avec le médecin du travail qui se doit d'informer personnellement chacun des risques encourus et des mesures préventives prises ou à prendre. Le commentaire des analyses, de leurs variations éventuelles, représente un excellent support pédagogique à l'éducation sanitaire du personnel.
Elle peut ainsi permettre une évaluation des mesures préventives adoptées.

Une observation collective et anonyme des IBE pour des groupes définis de travailleurs exposés peut être une contribution utile à la gestion du risque.

Chercher Quoi ? Où ? Quand ? Ceci impose de connaître l'évolution du produit dans le corps (toxicocinétique, métabolisme).

Le strict respect du protocole est aussi important que la comparaison à la valeur chiffrée proposée.

Les prélèvements doivent être effectués dans des conditions rigoureuses d'hygiène, pour éviter tout risque de contamination externe, qui fausserait la valeur de l'IBE.

• Lorsque le sang est recueilli en vue d'effectuer des dosages de substances chimiques volatiles, il faut tenir compte de la différence de concentration entre le sang artériel et le sang veineux, due à l'absorption pulmonaire. En l'absence d'indications contraires, les IBE relatifs aux substances chimiques volatiles s'appliquent au sang veineux et ne sauraient s'appliquer au sang capillaire.

 
• En ce qui concerne les prélèvements urinaires, ce sont les variations du volume des urines qui affectent le plus les résultats. Les IBE pour les substances dont l'excrétion dépend de la diurèse sont exprimés par rapport à la créatinine. Les urines très diluées ou très concentrées ne sont généralement pas utilisables pour la surveillance et il faut effectuer de nouveaux prélèvements.

Selon la demie-vie du contaminant étudié, on distingue :

• les indicateurs pour lesquels le prélèvement est effectué :

• "avant le poste" (soit après 16 heures sans exposition professionnelle),
• "pendant le poste" ou "en fin de poste" (soit pendant les 2 dernières heures de l'exposition professionnelle) : contaminant caractérisé par une élimination rapide (demi-vie inférieure à 5 heures). Il n'y a pas d'accumulation dans l'organisme et, par conséquent, seules les périodes d'exposition et de post-exposition immédiate conditionnent de façon critique le moment de prélèvement;
• "à la fin de la semaine de travail" (après 4 ou 5 jours de travail consécutifs avec exposition professionnelle) : contaminant à demi-vie supérieure à 5 heures. Il se produit une accumulation dans l'organisme au cours de la semaine de travail ; les expositions antérieures sont donc très importantes pour le choix du moment de prélèvement.
Pour les substances chimiques dont l'élimination se fait en plusieurs phases, le moment de prélèvement est donné en fonction de l'exposition quotidienne (sur un poste) et sur la semaine;

• les indicateurs pour lesquels le moment de prélèvement n'a pas d'importance : les demi-vies sont très longues. Les substances s'accumulent dans l'organisme au cours des années, certaines pour la vie du sujet. Après quelques semaines d'exposition, il est possible d'évaluer ces indicateurs à n'importe quel moment.

Les résultats des analyses sont interprétés par comparaison à des valeurs de référence.

Lors de l'interprétation des données fournies par la surveillance biologique, il faut tenir compte des différences intra-et interindividuelles quant au niveau des indicateurs biologiques pour les mêmes conditions d'exposition professionnelle. Ces différences sont dues à la variabilité de nombreux facteurs, considérés ci-dessous. Il est nécessaire d'effectuer plusieurs prélèvements pour réduire l'influence de ces facteurs.

Résultats individuels ou peu nombreux

Les résultats nominatifs des analyses effectuées dans des milieux biologiques relèvent du secret médical. De façon générale, l'interprétation de données personnelles doit être réservée au médecin, à qui en incombe la responsabilité.

Dans la pratique, la taille des groupes exposés dans des conditions définies peut ne pas permettre l'obtention de données nombreuses, voire qu'un ou deux individus seulement puissent être suivis. Un mesurage isolé d'un indicateur biologique n'est en général pas directement exploitable et ne permet qu'une appréciation ponctuelle.
On privilégie alors un suivi dans le temps, en répétant les prélèvements dans des conditions identiques à intervalles déterminés (par exemple une série de prélèvements avant une modification des dispositions de protection, et une autre après) : c'est la variation relative des valeurs qui pourra être utile. Dans tous les cas, il convient d'essayer d'expliquer ce qui a pu être à l'origine d'une valeur anormalement basse ou élevée.

La surveillance biologique de plusieurs individus peut confirmer les résultats du contrôle individuel de l'exposition par inhalation, mais lorsqu'il y a disparité entre les résultats, il faut examiner avec attention l'ensemble des facteurs conditionnant ces résultats pour trouver une explication. Cependant, si les mesurages réalisés dans les prélèvements biologiques d'un travailleur sont constamment supérieurs aux IBE de référence ou si la plupart des résultats relatifs à un groupe travaillant sur un même lieu sont supérieurs aux IBE de référence, il faut rechercher la cause de ce dépassement et prendre les mesures appropriées pour réduite l'exposition.

Ensembles de données

Sur le plan collectif, cette surveillance biologique permet de cerner des groupes à risque de façon plus précise que la surveillance de l'exposition mais aussi de déterminer des groupes homogènes d'exposition.
Quand un ensemble de données est rendu anonyme de telle façon qu'il ne soit pas possible d'en déduire un ou plusieurs résultats individuels, il peut être étudié par toute personne compétente ou tout groupe de personnes (par exemple CHSCT) au service de la prévention (mesures complémentaires de prévention, études statistiques ... ).

Limites à l'interprétation des résultats

La surveillance biologique (IBE) peut confirmer les résultats des contrôles d'ambiance(VME, VLE), mais lorsqu'il y a disparité entre les résultats, il faut examiner avec attention l'ensemble des conditions d'exposition pour trouver une explication.

La disparité entre les données obtenues par le contrôle d'ambiance et la surveillance biologique, résulte de la variabilité introduite par les facteurs suivants :

• mise en oeuvre de la méthode: contamination ou détérioration des échantillons au cours du prélèvement, de la concentration (par exemple, rôle des stabilisants utilisés pour la conservation de l'urine) ou de l'analyse, variation de solubilité entre espèces chimiques apparentées, biais propres aux méthodes analytiques choisies;

 
• conditions de travail: intensité de la charge physique de travail (entraînant une hyperventilation), fluctuation de l'intensité de l'exposition, pénétration cutanée, température et humidité, présence concomitante d'autres substances chimiques, port de protections individuelles

 
• état physiologique et état de santé du travailleur : constitution physique, patrimoine génétique, alimentation (apport en eau et en lipides), composition des milieux biologiques, âge, sexe, gestation, état pathologique,

 
• différences entre modes de vie: activités extra professionnelles, hygiène personnelle, habitudes de travail et d'alimentation, tabagisme, consommation d'alcool et de médicaments, autres expositions (produits domestiques, activités de loisirs, autre poste de travail) ;

 
• environnement : contaminants de l'eau et de l'alimentation, pollution de l'atmosphère générale et de celle du domicile.

L'incidence de ces facteurs doit être évaluée cas par cas. La consommation d'alcool ou de médicaments, l'exposition concomitante à une autre substance chimique peuvent modifier la relation entre l'intensité de l'exposition professionnelle et le niveau de l'indicateur biologique en modifiant soit ce niveau, soit le métabolisme ou la cinétique d'élimination de la substance considérée. La littérature fournit des données spécifiques sur les effets de ces facteurs.

Les IBE ne permettent pas d'établir une distinction nette entre une exposition dangereuse et non dangereuse. Du fait des variations biologiques, les valeurs mesurées chez un individu peuvent être supérieures aux IBE sans qu'il y ait pour autant un risque accru pour la santé. Une intervention corrective ne doit pas être déclenchée au vu d'un résultat anormal isolé mais sur la base d'anomalies observées sur plusieurs échantillons.
Il est souvent nécessaire d'effectuer plusieurs prélèvements pour réduire l'influence des facteurs de variabilité.

Ainsi dans la plupart des cas, les BEI ne doivent être utilisées que comme valeur moyenne d'un groupe exposé et non pour un travailleur isolé.

La surveillance biologique de l'exposition constitue un progrès de la démarche préventive dans des situations d'exposition professionnelle à des substances chimiques. Complémentaire de la surveillance de l'environnement, elle permet d'affiner l'évaluation de l'exposition des salariés au risque chimique lors du travail.

La surveillance biologique  peut :

• déterminer s'il y a eu un risque d'absorption par voie cutanée et/ou par voie digestive
• venir à l'appui des contrôles d'exposition dans l'air des lieux de travail
• permettre d'évaluer l'efficacité des équipements de protection collective ou individuelle
• déceler une exposition autre que professionnelle

 
• Indices biologiques d'exposition. ND 2245-202-06, Cahiers de Notes Documentaires, 1 ème trimestre 2006, n° 202, pp. 49-66.

 
• La surveillance biologique de l'exposition aux produits chimiques. Travail et Sécurité, 2004, n° 641, pp.8-10.

 
• Surveillance biologique : vers un nouveau dispositif de recueil urinaire. Document pour le médecin du travail, 2003, n° 93, pp. 35-53.

 
• F.Pllière. Surveillance biologique de l'exposition professionnelle : nouveaux développements à l'occasion de la réédition du guide BIOTOX. Journée INRS à Paris le 19 mars 2002. Documents pour le médecin du travail, 2002, n° 91, pp. 269-272.

 
• M.T. Blondeau et O.Schneider. Indices biologiques d'exposition. ND 2154-184-01. Cahiers de notes documentaires, 2001, n° 184, pp. 39-54.

 
• M.T. Brondeau et O.Schneider. Indicateurs biologiques d'exposition. Valeurs guides applicables aux États-Unis et en Allemagne. Cahiers de notes documentaires, 1999, n° 174, pp. 79-92.

 
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• F.Conso. La surveillance biologique, outil essentiel pour la prévention. Conférence le 19 novembre 1997 à l'INRS de Nancy.

 
• Ferrier V. Surveillance biologique : une nouvelle frontière. Travail et Sécurité, 1997, n° 11, pp. 13-18

 
• Conférence européenne de toxicologie environnementale à Munich, 16-18 juin 1993. Marqueurs biologiques d'exposition aux substances chimiques. Documents pour le médecin du travail, 1993, n° 55, pp. 283-286

 
• Pillière F., Rousselin. La surveillance biologique des expositions aux substances chimiques.

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• Groupe scientifique pour la surveillance des atmosphères de travail. Indicateurs biologiques d'exposition. Documents pour le médecin du travail, 1992, n° 52, pp. 493-496.

 
• F.Pierre. Surveillance biologique, de la théorie à la pratique. Cahiers de notes documentaires, 1989, n° 136, pp. 469-475.

 
• Limasset J.C., Ducos P. Utilisation des indicateurs biologiques pour l'évaluation des expositions professionnelles : un point de vue. Cahiers de notes documentaires, 1988, n° 133, pp. 667-671

• Indicateurs Biologiques d’Exposition (IBE) éléments obligatoires d’évaluation du risque chimique en milieu de travail et aide indispensable pour le suivi médical des expositions (Prévor)

• BIOTOX. Guide biotoxicologique pour les médecins du travail. Inventaire des laboratoires effectuant des dosages biologiques de toxiques industriels. Édition INRS, 2002, ED 791.
• Valeurs toxicologiques de référence : méthodes d'élaboration (document de l' InVS Institut de Veille Sanitaire)

 
• Indicateurs biologiques d'exposition. (dossier INRS)

 
• Monitoring biologique de l'exposition aux substances industrielles (Unité de toxicologie industrielle et environnementale, Cliniques Universitaires St Luc, Bruxelles) : le biomonitoring de différents produits toxiques est détaillé.