Effets du monoxyde de carbone sur les échanges respiratoires humains

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz incolore et inodore qui est produit lorsque de nombreuses substances sont brûlées et peut être toxique lorsqu’il est inhalé en grande quantité. Il s’agit d’une ressource en anglais qui peut être utile. Le monoxyde de carbone, aussi appelé CO, est un gaz toxique qui ne se voit pas et ne se sent pas. Il n'irrite pas les yeux ni les voies respiratoires. L’odeur est donc un mauvais outil pour prévenir l’intoxication au monoxyde de carbone.

Physiopathologie : comment le CO perturbe le transport de l'oxygène

Quand une personne respire du monoxyde de carbone, le gaz entre dans son sang et y prend la place de l'oxygène. Le monoxyde de carbone inhalé se lie à l’hémoglobine, la protéine présente dans les globules rouges qui donne au sang sa couleur rouge et lui permet de transporter l’oxygène. Le monoxyde de carbone se fixe à la place de l’oxygène sur l’hémoglobine dans le sang. Il est bien connu que le CO se lie de façon compétitive à l’hémoglobine (Hb) pour former la carboxyhémoglobine (COHb), une hémoglobine anormale qui ne peut servir au transport de l’oxygène. Le monoxyde de carbone empêche le sang de transporter l’oxygène, de sorte que les tissus de l’organisme ne reçoivent plus suffisamment d’oxygène. L’intoxication au monoxyde de carbone se caractérise principalement par une hypoxie tissulaire.

La formation de COHb, comme discuté précédemment, ne constitue pas le seul mécanisme impliqué dans l’intoxication au CO et d'autres mécanismes physiopathologiques ont été proposés. Le monoxyde de carbone peut également se lier à la cytochrome oxydase, une enzyme qui représente une étape cruciale de la chaîne de transport d’électron au niveau mitochondrial (respiration cellulaire). Cette liaison a comme conséquence une altération dans la production d'énergie et une acidose intracellulaire. Le monoxyde de carbone se lie à la myoglobine cardiaque à partir d'un niveau de COHb de l’ordre de 2 %. La liaison avec la myoglobine pourrait jouer un rôle majeur dans la dépression myocardique associée à une intoxication au CO, étant donné le rôle important que possède cette protéine dans la diffusion intracellulaire de l’oxygène. L’altération de la fonction de la myoglobine est associée à une diminution de la captation et de la diffusion de l’oxygène ainsi que de la phosphorylation oxydative au niveau du myocarde.

Conséquences sur les organes : neurologie et cardiologie

Les manifestations cliniques d’une exposition aiguë au CO sont multiples et non spécifiques. Les manifestations cliniques non spécifiques les plus fréquentes sont : céphalées, nausées, vomissements, faiblesse généralisée, syndrome pseudogrippal. Une intoxication légère par le monoxyde de carbone provoque des maux de tête, des nausées, des vertiges, une difficulté à se concentrer, des vomissements, de la somnolence et des troubles de la coordination. La plupart des personnes qui présentent une intoxication légère par le monoxyde de carbone se rétablissent rapidement après avoir été portées à l’air libre.

Une intoxication modérée ou grave par le monoxyde de carbone provoque un défaut de jugement, de la confusion, une perte de connaissance, des convulsions, des douleurs thoraciques, un essoufflement, de l’hypotension artérielle et un coma. Ainsi, la plupart des victimes ne sont pas capables de se mouvoir et doivent donc être secourues. Une intoxication grave par le monoxyde de carbone est souvent mortelle. Rarement, quelques semaines après l’apparent rétablissement d’une intoxication grave au monoxyde de carbone, des symptômes tels que des pertes de mémoire, troubles du mouvement, des troubles moteurs, une dépression et une psychose (appelés symptômes neuropsychiatriques tardifs) peuvent se manifester.

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Une exposition significative au CO peut entraîner des séquelles neurologiques qui peuvent persister pendant une période plus ou moins prolongée. Les séquelles neurologiques décrites sont : apathie, troubles de la mémoire, dépression, anxiété, ataxie, apraxie, agnosie, déficits moteurs focaux, altération de la vision, syndrome parkinsonien, changements de personnalité, psychose, démence, neuropathie périphérique.

Il est également essentiel de considérer avec attention les manifestations cliniques cardiovasculaires de l'intoxication au CO. L’exposition au monoxyde de carbone entraîne également une libération d’oxyde nitrique à partir des plaquettes et des cellules endothéliales vasculaires avec diffusion dans les tissus périvasculaires. L’oxyde nitrique est un médiateur physiologique majeur et un radical libre de très courte durée de vie qui possède un potentiel cytotoxique. La dépression myocardique combinée avec une vasodilatation périphérique secondaire à l’augmentation des concentrations d'oxyde nitrique au niveau de l’endothélium vasculaire peut avoir comme conséquence une hypotension artérielle avec réduction de la perfusion cérébrale pouvant conduire à une perte de conscience et, subséquemment, à l'apparition des manifestations neurologiques de l'intoxication.

Les manifestations cardiovasculaires possibles de l'intoxication au monoxyde de carbone comprennent la syncope et les arythmies comme le flutter et la fibrillation auriculaire, la tachycardie ventriculaire et la fibrillation ventriculaire. L'intoxication au CO peut entraîner une ischémie myocardique chez les jeunes patients sans facteurs de risque cardiovasculaire lors d'une intoxication sévère avec manifestations neurologiques majeures. Dans une étude publiée en 2005, Satran et coll. suggèrent que l'ischémie myocardique est fréquente à la suite d’une intoxication significative au CO. Dans cette étude, 30 % des patients ont présenté de l'ischémie à l'électrocardiogramme et 44 % des patients ont présenté une élévation des enzymes cardiaques. Dans cette cohorte, la présence d'une ischémie myocardique consécutive à une intoxication au CO prédit un excès de mortalité à long terme.

Sources d'exposition et situations à risque

La fumée des incendies contient généralement du monoxyde de carbone, particulièrement lorsque la combustion des carburants est incomplète. Les automobiles, bateaux à moteur, les fours, les chauffe-eau, les chaudières à gaz ou à kérosène et les poêles (dont les poêles à bois ou à charbon de bois) improprement ventilés peuvent provoquer une intoxication par le monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone provient de la combustion incomplète de tous types de combustibles : bois, butane, charbon, essence, fuel, gaz naturel, pétrole, propane. Et il se répand très rapidement dans l’environnement.

Des sources de monoxyde de carbone existent également à l’intérieur des locaux : les appareils de chauffage et de production d’eau chaude peuvent, lorsqu’ils sont défectueux ou mal utilisés, conduire à des niveaux très élevés à l’intérieur des logements et provoquer des intoxications sévères. Les principales causes d’intoxications au monoxyde de carbone dans les logements sont : appareils de chauffage et de production d’eau chaude mal entretenus ; mauvaise ventilation dans le logement ; conduits de fumée obstrués ou pas ramonés régulièrement ; utilisation incorrecte d'appareils (chauffages d’appoint, groupes électrogènes, appareils à combustion détournés de leur usage) ; incompatibilité des installations présentes dans un même logement.

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L’inhalation de fumée de tabac produit également du monoxyde de carbone dans le sang, mais généralement pas suffisamment pour provoquer des symptômes d’intoxication. Les automobiles, bateaux à moteur, les fours, les chauffe-eau, les chaudières à gaz ou à kérosène et les poêles improprement ventilés peuvent provoquer une intoxication par le monoxyde de carbone. Tout le monde risque d'être intoxiqué en présence de sources de monoxyde de carbone. Toutefois, le risque est plus élevé pour certaines personnes : celles atteintes de maladie cardiaque chronique, d'anémie ou de problèmes respiratoires ; celles âgées de 65 ans et plus ; les enfants de moins de 2 ans ; celles qui fument ; les femmes enceintes et leur fœtus.

Détection et diagnostic

L’intoxication par le monoxyde de carbone est dépistée en mesurant son taux dans le sang. Comme les symptômes peuvent être vagues et variables, une intoxication légère par le monoxyde de carbone peut être confondue avec une grippe. Si des personnes d’un même foyer, tout particulièrement un foyer chauffé, présentent toutes en même temps de vagues symptômes pseudo-grippaux, les médecins peuvent suspecter une exposition au monoxyde de carbone. Même si elle ne constitue pas un marqueur fiable de sévérité de l’exposition, une élévation significative de la COHb chez un non-fumeur permet de confirmer la suspicion clinique d’une exposition. Il est nécessaire de consulter un médecin pour traiter une intoxication au monoxyde de carbone.

Traitement des intoxications

L’administration d'oxygène à forte concentration est le traitement habituel. Pour une intoxication légère par le monoxyde de carbone, de l’air frais peut être suffisant. Le traitement d’une intoxication plus grave consiste à délivrer de hautes concentrations d’oxygène généralement à l’aide d’un masque facial. L’oxygène accélère l’élimination du monoxyde de carbone du sang et soulage les symptômes. Le monoxyde de carbone est expulsé des poumons et disparaît du sang au bout de quelques heures. L’utilité du traitement par oxygène sous haute pression (en chambre hyperbare) reste incertaine. Les médecins envisagent généralement une oxygénothérapie hyperbare chez les personnes présentant une intoxication modérée ou grave et chez les femmes enceintes, même si le taux de monoxyde de carbone dans le sang de ces dernières n’est pas aussi élevé. Si l'état de la personne est plus grave, le médecin peut prescrire un traitement en chambre hyperbare.

Prévention et mesures domestiques

Pour éviter les intoxications, les sources de combustion domestique, telles que les chaudières à gaz et les poêles à bois, doivent être installées avec une ventilation correcte. Si la ventilation est impossible, une fenêtre ouverte peut limiter l’accumulation de monoxyde de carbone en lui permettant de s’échapper du bâtiment. Les tuyaux d’échappement des chaudières ou autres appareils de chauffage doivent être régulièrement inspectés pour détecter les fissures et les fuites. Il existe des capteurs chimiques pour les résidences, pouvant détecter le monoxyde de carbone dans l’air et déclencher des alarmes sonores en cas de détection. Quand on suspecte que du monoxyde de carbone se trouve dans l’atmosphère d’une résidence, il faut ouvrir les fenêtres et évacuer les lieux, puis rechercher la source du gaz.

Une surveillance permanente préventive du monoxyde de carbone par de tels capteurs peut éviter le développement de l’intoxication. Tout comme les détecteurs de fumée, les détecteurs de monoxyde de carbone sont conseillés dans toutes les maisons. Il existe sur le marché français des détecteurs de monoxyde de carbone à fixer ou portables conforme à la norme NF EN 50291. Cependant, peu de données sur la fiabilité de ces détecteurs sont pour l’instant disponibles. Il est donc primordial de maintenir un suivi régulier des installations et d'effectuer les contrôles de sécurité requis.

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Recommandations pratiques saisonnières

Pendant tout l’hiver : Aérez votre logement 10 min tous les jours ; Ne bouchez jamais les entrées et les sorties d’air (grilles et bouches d’aération) permettant à l’air de circuler ; Respectez les consignes d’utilisation des appareils à combustion selon le mode d'emploi du fabricant. En période de grands froids ou en cas de coupure d’électricité : Ne jamais utiliser appareils non destinés à se chauffer : cuisinière, brasero, réchaud de camping, four… ; Limitez l'utilisation des chauffages d'appoint (bois, charbon, gaz, essence, fuel, éthanols non raccordés à l’extérieur), à 2h de fonctionnement continu maximum. Installez impérativement les groupes électrogènes à l’extérieur des bâtiments et jamais dans des lieux clos (garages, caves, buanderies…) ; Ne laissez pas couver le feu de votre poêle si un redoux est prévu.

Impact en santé publique et données épidémiologiques

L’intoxication par le monoxyde de carbone représente chaque année l’une des principales causes de mortalité par intoxication dans les pays industrialisés; de 1000 à 2000 décès sont reliés au CO chaque année aux États-Unis. En France, près de 4 000 intoxications au monoxyde de carbone sont dénombrées chaque année. Depuis des décennies, les intoxications au monoxyde de carbone (CO) font partie des préoccupations de santé publique. Les dangers du monoxyde de carbone. Brochure simple et illustrée de la collection "Pour comprendre", conçue dans une démarche d'accessibilité de l'information à tous. Retrouvez ici les outils (vidéos, spots TV, spots radio) et documents de prévention mis à la disposition des professionnels de santé et du grand public.

Les concentrations en monoxyde de carbone ont baissé de façon sensible, notamment à proximité du trafic routier, de l'ordre de 90 % sur les 30 dernières années en Île-de-France. Les concentrations ont tendance à se stabiliser. Cette baisse est due au remplacement progressif de véhicules anciens par des véhicules plus récents, plus réglementés et beaucoup moins émetteurs de polluants de l'air. Les principales activités émettrices de monoxyde de carbone en air extérieur en Île-de-France sont les véhicules thermiques au diesel et à essence, et le chauffage au bois, ainsi qu'au fioul et au gaz dans une moindre mesure.

Tableau récapitulatif : symptômes selon la sévérité

Il est nécessaire de consulter un médecin pour traiter une intoxication au monoxyde de carbone. Au Québec, l'intoxication au monoxyde de carbone est une maladie à déclaration obligatoire (MADO). Les cas d'intoxication au monoxyde de carbone doivent donc obligatoirement être déclarés aux autorités de santé publique par un médecin ou un laboratoire.

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