2,4-D, ses sels et esters

Pathologie - Toxicologie

• Toxicocinétique - Métabolisme [2, 8-14]

  Chez l’animal, le 2,4-D sous sa forme acide est rapidement et presque complètement absorbé par le tractus gastro­intestinal ; il est principalement excrété sous forme inchan­gée dans les urines.

  Chez l'animal

  Absorption

  Après administration orale de 2,4-D acide, l'absorption est rapide et pratiquement complète (> 90 % en 48 heures) avec une concentration plasmatique maximale atteinte en 4 heures.

  Après administration orale de 2,4-D 2EHE chez le rat, c'est le 2,4-D acide qui est détecté dans le sang, indiquant une hydrolyse rapide de l'ester. L'absorption est rapide et presque complète (entre 84 et 95 % en 72 heures).

  Il n'y a pas de donnée d'absorption cutanée du 2,4-D chez l'animal.

  Distribution

  Chez le rat, le 2,4-D sous sa forme acide présente un faible volume de distribution.

  Après administration par voie orale, de 0,42 à 0,69 % ou de 1,17 à 2,57 %, respectivement d'une dose faible (1 mg/kg) ou d'une dose forte, sont retrouvés dans les tissus, organes ou carcasse, principalement au niveau du foie et des reins, et pour une moindre partie dans le système nerveux central.

  Si du 2,4-D radio-marqué est administré par voie intravei­neuse (iv), sa distribution est modifiée par une pré-admi­nistration de 250 mg/kg par voie orale, et c'est dans le cerveau et le LCR des animaux prétraités, que, 4 heures et demie après l'administration, les teneurs les plus fortes sont retrouvées, suggérant qu'en cas d'intoxication aiguë, la barrière hémato-encéphalique se trouve lésée.

  Chez la souris, 168 heures après administration orale ou iv de 5 ou 90 mg/kg, le 2,4-D acide n'est plus détecté dans le sang ou le plasma.

  Chez les rongeurs, la cinétique du 2,4-D est non-linéaire (modèle à deux compartiments), dose dépendante, avec saturation aux doses fortes (au-delà de 50 mg/kg), et semble être la même, quels que soient la voie d'adminis­tration et le sexe. La molécule est fortement liée aux protéines, mais de façon réversible. Le potentiel d'accu­mulation paraît faible.

  Aucune donnée n'est disponible sur la distribution et le potentiel d'accumulation du 2,4-D sous forme d'ester.

  Métabolisme

  Chez le rat, le 2,4-D sous forme acide n'est pratiquement pas métabolisé. Un des métabolites urinaires mineurs, le 2,4 dichlorophénol, est détecté dans le lait et les tissus des ruminants, mais pas dans les tissus du rat ou de la souris.

  Le 2,4-D 2EHE, administré chez le rat par voie orale, s'hydrolyse en 2,4-D acide (50,7 % de la dose administrée) et 2-éthyhexanol se métabolisant ensuite en composés polaires. Le 2,4-D 2EHE n'est pas retrouvé dans le sang, les urines ou les fèces.

  Excrétion

  Le 2,4-D est principalement excrété sous forme inchangée dans les urines.

  Chez le rat, l'élimination du 2,4-D acide est rapide, essen­tiellement sous forme inchangée : plus de 90 % sont éli­minés en 48 heures dans les urines et près de 10 % par les fèces. Des métabolites mineurs, dont le 2,4 dichloro­phénol, sont également retrouvés dans les urines.

  Quant à la forme ester (radio-marquée sur l'ester) son éli­mination est rapide, principalement dans les urines (64 %) sous forme de métabolites polaires, dans les fèces (18 %) et dans l'air expiré (10 %).

  Les différentes espèces investiguées (rat, souris, porc, veau, chien) ont mis en évidence que le chien présentait une capacité d'excrétion urinaire réduite du 2,4-D. Le mécanisme le plus probable serait une réduction de l'ex­crétion rénale active des acides organiques par les tubules proximaux chez le chien, mais il est également possible que la réabsorption tubulaire joue un rôle. La clairance rénale chez le chien serait 30 fois plus faible que chez les rongeurs, expliquant ainsi la plus grande sensibilité du chien aux effets toxiques du 2,4-D.

  Après administration orale de 5 ou 50 mg/kg de 2,4-D marqué, l'élimination est incomplète chez le chien, avec seulement 50 % de la dose récupérée ; le 2,4-D est éliminé après métabolisation, principalement dans l'urine pour la faible dose, sous forme gluco- et amino- conjuguée ; cependant, avec la forte dose, des quantités similaires sont retrouvées dans les urines et les fèces sur 120 heures.

• Mode d'actions
• Toxicité expérimentale

  Toxicité aiguë [2, 3, 11, 15-17, 19, 20]

  Le 2,4-D et ses dérivés provoquent des troubles neurolo­giques centraux. Les formes acide et sels d’amine sont irri­tantes pour les yeux. Le 2,4-D est considéré, par l’Union européenne, comme sensibilisant cutané.

  Chez l'animal, la toxicité aiguë des différentes formes de sels et d'esters du 2,4-D est du même ordre que celle de la forme acide, modérée par voie orale avec des signes cli­niques incluant ataxie, réduction de l'activité, atonie mus­culaire, pilo-érection, prostration, hyporéflexie, démarche hésitante et dyspnée, comportant une courte période de récupération.

  La toxicité orale aiguë du 2,4-D chez le rat est modérée, avec une DL50 de 425 - 764 mg/kg ; celle de l'ester de 2-éthylhexyle (2,4-D 2EHE) est de 720 - 982 mg/kg et celle du sel de diméthylamine est de 625 mg/kg. Des signes de toxicité incluant ataxie, réduction de l'activité, atonie musculaire, pilo-érection, prostration, hyporéflexie, démarche hésitante et dyspnée, suivis d'une courte période de récupération, ont été observés.

  Les études de neurotoxicité effectuées sur le 2,4-D et le dichlorophénoxyacétate de butyle (2,4-D butyl ester) ont montré un potentiel neurotoxique, évident aux doses fortes.

  Une dose unique de 15, 75 ou 250 mg/kg de 2,4-D, admi­nistrée par gavage, provoque chez le rat des perturbations de la locomotion et de la coordination.

  L'administration orale unique, chez le rat placé en openfield, de 60, 100, 200 ou 300 mg/kg de 2,4-D sous forme de sel de diméthylamine provoque, à toutes les doses, des troubles du comportement (diminution de la locomo­tion) ; à l'autopsie, une diminution de la sérotonine et une augmentation de l'acide 5 OH-indolacétique au niveau cérébral ont été mises en évidence.

  Il n'a pas pu être défini précisément de dose sans effet neurotoxique aigu chez le rat : cette dose est inférieure à 15 mg/kg.

  Les effets neurotoxiques du 2,4-D butyl ester ont été investigués sur l'embryon de poulet : une exposition unique de 3,1 mg par œuf de poule provoque, chez l'em­bryon, une hypomyélinisation au niveau cérébral ainsi que des altérations de la multiplication cellulaire et de la diffé­renciation.

  Chez le rat, le 2,4-D, administré à la dose de 100 mg/kg par voie intrapéritonéale chez les mères du 15^e au 25^e jour post-partum, provoque chez la progéniture, au travers de la lactation, un déficit myélinique du système nerveux (cerveau).

  Toujours chez le rat, l'administration dans l'alimentation de 70 mg/kg de 2,4-D du 16^e jour de la gestation jusqu'au 23^e jour post-partum provoque un retard du développe­ment du réflexe de redressement, de la géotaxie et de l'appui sur les pattes arrières.

  Ces résultats chez le rat montrent la sensibilité de la pro­géniture à l'exposition au 2,4-D pendant le développe­ment pré- et post-natal.

  Par voie cutanée, la DL50 du 2,4-D acide est supérieure à 2000 mg/kg (test limite) ou supérieure à 2531,3 mg/kg chez le rat et supérieure à 2000 mg/kg (test limite) chez le lapin. Celle du 2,4-D 2EHE est supérieure à 2000 mg/kg chez le lapin. Aucun signe de toxicité systémique n'est observé dans ces études.

  Chez le rat, la CL50 par inhalation après 4 heures d'exposi­tion au 2,4-D est supérieure à 1,79 mg/L. Celle du 2,4-D 2EHE est supérieure à 5,39 mg/L.

  Le 2,4-D et le 2,4-D 2EHE ne sont pas irritants pour la peau du lapin.

  Le 2,4-D est un irritant sévère pour l'œil, induisant des zones d'opacité cornéenne, iritis, inflammation sévère de la conjonctive et hémorragie de la membrane nictitante chez le lapin. Le 2,4-D 2EHE n'est pas irritant pour les yeux du lapin.

  Le 2,4-D a donné des résultats négatifs dans deux tests de Buehler (dont un modifié) chez le cobaye ; le 2,4-D 2EHE n'est pas sensibilisant pour le cobaye (test de Buehler). Toutefois, l'Union européenne a classé le 2,4-D, ses sels et ses esters comme sensibilisants cutanés du fait de l'ab­sence du test de Magnusson et Kligman.

  Toxicité subchronique, chronique [2, 6, 9, 11, 15]

  Les effets du 2,4-D sont essentiellement neurologiques, hépatiques et rénaux.

  2,4-D acide

  Les études de toxicité subchronique chez le rat (90 jours, voie orale), la souris (90 jours, voie orale) et le chien (90 jours et 1 an, voie orale), montrent que les organes cibles sont le rein et le foie, avec augmentation du poids des organes et modification des paramètres biochimiques des fonctions rénales et hépatiques.

  Par voie orale chez le rat, la dose sans effet est de 15 mg/kg/j.

  Par voie cutanée chez le lapin, la dose sans effet est de 10 mg/kg/j pour les effets locaux et de 100 mg/kg/j pour les effets systémiques (étude à 21 jours).

  Chez le rat et la souris, la dose sans effet, après adminis­tration à long terme de 2,4-D dans l'alimentation, est de 5 mg/kg/j, basée sur des modifications de certains para­mètres hématologiques et/ou biochimiques et des modi­fications histopathologiques : 

  • chez le rat, aux deux plus fortes doses testées (75 et 150 mg/kg/j), parmi les effets toxiques à long terme, le 2,4-D entraîne une augmentation du poids relatif de la thyroïde ainsi qu'une diminution des niveaux de T4.
    À la dose de 150 mg/kg/j, une augmentation du poids relatif du cœur et du cerveau, une augmentation de la fréquence des phéochromocytomes des surrénales (mâles seulement) ainsi qu'une opacité bilatérale du cristallin (femelles seulement) sont observées. L'administration de 2,4-D pendant 12 mois (5, 75 ou 150 mg/kg/j) provoque des effets neurotoxiques à toutes les doses.
  • chez la souris, les effets toxiques du 2,4-D à long terme, aux plus fortes doses testées (62,5 et 125 mg/kg/j), se manifestent essentiellement au niveau rénal par une augmentation du poids de l'organe, une diminution de la vacuolisation des tubules proximaux et une dégéné­rescence avec régénération de la portion descendante des tubules proximaux.

  2,4-D 2EHE

  L'étude des effets subchroniques du 2,4-D 2EHE chez le rat (90 jours, voie orale) et le chien (28 et 90 jours, voie orale) montre que l'organe cible est le rein, avec modification du poids de l'organe et des paramètres biochimiques de la fonction rénale.

  Chez le rat, la dose sans effet du 2,4-D 2EHE par voie orale est de 22,6 mg/kg/j ; par voie cutanée chez le lapin, la dose sans effet est de 16,3 mg/kg/j pour les effets locaux et de 162,8 mg/kg/j pour les effets systémiques (étude à 21 jours, voie cutanée).

  Effets génotoxiques [2, 9, 11, 13, 15]

  La plupart des résultats in vitro et in vivo indique que le 2,4-D n’est pas génotoxique, en dehors d’un test sur cellules de mammifères à forte dose et in vivo de résultats équivoques sur cellules germinales.

  In vitro

  Le 2,4-D acide, le 2,4-D 2EHE ou le 2,4-D sous forme de sel d'amine ne provoquent pas de mutations ponctuelles dans le test d’Ames (essais de mutation reverse sur S. typhimurium, avec ou sans activation métabolique).

  Par contre, des résultats positifs de mutations ponctuelles ont été observés avec le 2,4-D acide sur cellules de mam­mifères (L5178Y/TK), en présence d'activation métabo­lique, liés à la dose et significatifs à partir de 625 µg/mL ; aucune information n'est disponible pour le 2,4-D 2EHE avec ce type de test.

  Le 2,4-D et le 2,4-D 2EHE n'induisent pas de synthèse non programmée d’ADN sur hépatocytes primaires de rat in vitro.

  In vivo

  Le test du micronoyau sur souris est négatif avec le 2,4-D et le 2,4-D 2EHE. Le test UDS sur hépatocytes de rats iso­lés ex vivo donne des résultats négatifs avec le 2,4-D.

  Dans un test sur cellules germinales de Drosophila melanogaster (induction de létaux récessifs liés au sexe), le 2,4-D a présenté une activité mutagène à la dose de 1000 ppm. 2,4-D 2EHE sur cellules germinales.

  Effets cancérogènes [2, 3, 9, 11, 15]

  Les études long terme réalisées chez le rat et la souris par administration de 2,4-D dans la nourriture n'ont pas mon­tré de potentiel cancérogène significatif. L'organe cible est le rein (cf. § Toxicité subchronique, chronique).

  Des résultats équivoques ont été obtenus avec le 2,4-dichlorophénol (un des métabolites du 2,4-D) dans une étude des effets cancérogènes chez la souris mâle : lym­phomes au niveau de la rate et du cœur à la plus forte dose de 1000 ppm.

  Effets sur la reproduction [2, 3, 11, 18]

  Le 2,4-D induit une diminution du taux de survie des petits et des poids corporels à des doses materno-toxiques. Il ne provoque pas d’effet tératogène.

  Fertilité

  Dans l'étude sur deux générations chez le rat, le 2,4-D n'entraîne pas de modification des paramètres de la repro­duction (indices de viabilité, durée de la gestation...) aux doses de 5 ou 20 mg/kg/j pour les générations F0 et F1. À la plus forte dose testée (80 mg/kg/j), des effets toxiques sont notés sur la génération F0, avec une diminution de la consommation alimentaire et une augmentation de durée de la gestation.

  Toujours à la plus forte dose, la toxicité du 2,4-D se mani­feste sur les portées de la génération F1 par une diminu­tion du poids corporel des petits F1a et F1b pendant la lactation, par une diminution de la taille des portées et par une mortalité augmentée des F1b.

  Les paramètres des portées F2a et F2b, incluant la survie des petits et la croissance des portées n'ont pas été affec­tés par le traitement jusqu'à la dose de 20 mg/kg/j.

  La dose sans effet sur la fertilité est de 5 mg/kg/j.

  Développement

  Dans les études de tératogénicité avec le 2,4-D chez le rat (0, 8, 25 ou 75 mg/kg/j) ou le lapin (0, 10, 30 ou 90 mg/kg/j), des effets toxiques ont été notés à la plus forte dose chez les mères (diminution du poids corporel et du gain de poids corporel pour les deux espèces et avorte­ments chez le lapin).

  Chez le rat, le 2,4-D provoque chez la progéniture une aug­mentation des variations du squelette à la plus forte dose testée (75 mg/kg/j).

  La dose sans effet sur le développement est de 25 mg/kg/j.

  2,4-D 2EHE

  Les mêmes effets qu'avec le 2,4-D sont observés chez le rat au niveau de la reproduction et du développement.

  Les études de tératogénicité conduites avec le 2,4-D 2EHE chez le rat ou le lapin mettent également en évidence les mêmes effets toxiques qu'avec le 2,4-D, à des niveaux de doses similaires.

  Il existe d'autre part certaines interrogations concernant une possible activité perturbatrice endocrinienne du 2,4-D et de son métabolite le 2,4-dichlorophénol.

• Toxicité sur l’Homme

  Aucune donnée relative à l’exposition aux différents sels et esters du 2,4-D « technique » n’est disponible. Les seules don­nées publiées concernent les effets rapportés chez l’homme lors de l’exposition aux préparations commerciales. La pré­sence de co-formulants dans les préparations est susceptible de modifier le profil toxicologique de la substance active seule. Les effets aigus sont essentiellement neurologiques et digestifs. On ne dispose pas de donnée sur la toxicité chro­nique du 2,4-D pur. Des lymphomes non-hodgkiniens ont été observés dans certaines études ; à cette époque, la contami­nation de certains mélanges par des dioxines était possible.

  Toxicité aiguë [21-23]

  Les préparations à base de 2,4-D sous forme de sels ou d'esters sont en général irritantes pour la peau et les muqueuses, voire caustiques. Le réseau de toxico-vigilance agricole Phyt’Attitude rapporte de nombreux cas d'effets adverses survenus chez des travailleurs agricoles au décours de l’exposition à des préparations contenant des sels et esters du 2,4-D ; il s’agit le plus souvent de phé­nomènes irritatifs affectant les yeux et la sphère ORL : conjonctivite, rhinite, douleurs oro-pharyngées ; ces réac­tions sont parfois accompagnées de signes généraux : ver­tiges, céphalées, asthénie, myalgies ou digestifs : nausées, douleurs épigastriques, diarrhées. Plusieurs cas de rash cutanés, de dermatites de contact, d’eczéma ont été rap­portés.

  De nombreux cas d’intoxications aiguës par ingestion sont décrits dans la littérature, dont plusieurs cas d’évolu­tion fatale. Des signes de toxicité ont été décrits après l’in­gestion de 50 mg/kg de poids corporel, des décès ont été décrits après l’ingestion de 80 mg/kg de poids corporel.

  Les signes cliniques observés comprennent :

  • nausées, vomissements, diarrhée ; des ulcérations diffuses, voire des nécroses des muqueuses buccales, œsophagiennes et gastriques ont été rapportées ;
  • hyperthermie ; myosis ; vertiges, céphalées, paresthé­sies ; crampes musculaires, myoclonies ; coma ;
  • rhabdomyolyse avec atteinte rénale secondaire ;
  • hypotension, tachycardie, troubles du rythme, anoma­lies ECG, état de choc ;
  • dépression respiratoire, OAP.

  Au plan biologique, on peut observer acidose métabo­lique, hypocalcémie, hyperkaliémie, hypophosphatémie, hypoglycémie, thrombopénie, leucopénie, élévation des enzymes hépatiques et des CPK.

  Le traitement est symptomatique avec surveillance cli­nique et biologique.

  Toxicité chronique

  Les données publiées concernent les effets rapportés chez l’homme dans le cadre d’études épidémiologiques, lors de l’exposition aux préparations commerciales le plus sou­vent, très rarement dans des cohortes de travailleurs des usines de fabrication. Ces études apportent des informa­tions limitées par le fait que les sujets sont exposés à un ensemble de produits phytopharmaceutiques ; en outre, l’exposition à ces produits est souvent estimée par des descripteurs sommaires : taille de l’exploitation, nombre de jours ou d’années d’exposition, produits caractérisés par leur appartenance à une « classe » (fongicide, insec­ticide, herbicide), zone de résidence. Il n'est donc pas possible de dégager les effets propres des préparations à base de sels et esters de 2,4-D et a fortiori d'établir une relation dose-réponse.

  Effets génotoxiques

  Aucune donnée publiée.

  Effets cancérogènes [24, 25]

  Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé les herbicides de type chorophénoxy en catégorie 2B en 1987.

  Les études épidémiologiques menées chez des agricul­teurs (parfois leurs conjoints) et les professionnels expo­sés ont abouti à des conclusions contradictoires. Il est difficile de maîtriser tous les facteurs de confusion comme l'exposition à d'autres cancérogènes potentiels (virus animaux, moisissures, solvants, gazole...) dont le rôle dans l'apparition de ces cancers est également suspecté. Cependant, certaines études ont suggéré l'exis­tence d'un lien entre l'exposition aux herbicides de type chlorophénoxy et la survenue de lymphomes non-hodgki­niens. L'étude de Mc Duffie (2001) menée au Canada sur 517 cas et 1506 témoins a montré un OR de 1,32 [IC 1,01­1,73] pour le lymphome non-hodgkinien chez les utilisa­teurs de 2,4-D. De son côté, Kogevinas, étudiant la mortalité par lymphome non-hodgkinien chez 21 863 tra­vailleurs de 12 pays exposés aux herbicides de type chlorophénoxy, a montré un SMR non significatif de 1,39 [0,89-2,06]. Le rôle de la contamination de ces herbicides par des dioxines ne peut pas être écarté.

  Effets sur la reproduction [23]

  Plusieurs études ont été menées chez les vétérans du Vietnam exposés à l’Agent Orange (mélange en quantités égales de 2,4-D et de 2,4,5-T). Quelques études ont mon­tré un lien entre l'exposition et la survenue d'avortements ou de certaines malformations, comme le spina bifida.

• Interférences métaboliques
• Cohérence des réponses biologiques chez l'homme et l'animal