Propylène glycol, glycérine végétale, arômes… : revue des études toxicologiques

Cigarette électronique : danger ou innocuité ?

Cigarette électronique : danger ou innocuité ?

Après avoir fait le tour de la question sur la nicotine seule et fait le point sur les études d’analyse chimique des composés de la cigarette électronique, retour sur la synthèse des travaux scientifiques sur la ecigarette des Docteurs Farsalinos et Polosa. On va maintenant s’intéresser à décrypter les études sur la toxicologie de la vapeur de cigarette électronique à partir d’études dont le protocole expérimental est délicat car il faut reproduire des situations réalistes par rapport au vapotage des utilisateurs. Le moins que l’on puisse dire c’est que malheureusement bon nombre d’études ont vraisemblablement voulu jouer sur le sensationnalisme au détriment de la rigueur scientifique. C’est ce que mettent en exergue les auteurs qui critiquent souvent un protocole inadapté. Heureusement certaines études sont plus réalistes et fournissent de nombreux enseignements sur le potentiel danger de la cigarette électronique.

Cet article constitue le 4ème épisode de la reprise de la méta-analyse des Docteurs Polosa et Farsalinos publiée en février 2014. Les autres thématiques traitées sont disponibles ici :

Introduction et méthodologie (épisode 1),
Nicotine, cigarette électronique et dépendance (épisode 2),
- Les études sur la composition chimique des produits (épisode 3),
- Les études toxicologiques (épisode 4 = l’article que vous êtes en train de lire),
Les études cliniques et les enquêtes (épisode 5),
Tabagisme et vapotage passif (épisode 6),
Risques de la ecigarette : tabagisme des jeunes, intoxication à la nicotine, explosion (épisode 7),
- La cigarette électronique : positive pour certaines pathologies ? (épisode 8).
Synthèse et conclusion de la revue de littérature sur la ecigarette (épisode 9).

L’étude est disponible en intégralité en anglais sur ce site en téléchargement  : Safety evaluation and risk assessment of electronic cigarettes as tobacco cigarette substitutes: a systematic review.

À ce jour, seule une poignée d’études toxicologiques ont été effectués sur les cigarettes électroniques, principalement sur la cytotoxicité d’un type de cellule. Cette approche a aussi ses défauts. Les résultats ne peuvent pas être directement appliquée à la situation in vivo et il y a toujours un risque  de sur- ( aussi bien que sous- ) estimer l’interprétation des effets toxiques sur ces modèles expérimentaux. Un grand degré de variabilité des résultats est à prévoir à partir de différents types de cellules et, parfois, également sur une même famille de cellule. La comparaison de la cytotoxicité potentielle de la vapeur de la cigarette électronique avec celle résultant de l’exposition de la fumée de cigarette devrait être obligatoire, mais aucune norme pour la production de vapeur et de protocole d’exposition n’ont été clairement définis.

Bahl et ses collègues [ Bahl et al. 2012] ont réalisé des tests de cytotoxicité sur 36 liquides de cigarette électronique, sur des cellules embryonnaires humaines, des cellules souches neurales de souris et des fibroblastes pulmonaires d’humains et constaté que les cellules souches sont plus sensibles aux effets des liquides, avec 15 échantillons modérément cytotoxiques et 12 échantillons très cytotoxiques. Le propylène glycol et le glycérol (glycérine végétale) (glycérine végétale) ne sont pas cytotoxiques,mais une corrélation entre la cytotoxicité et le nombre et la hauteur des pics d’arômes obtenus  via de la chromatographie de haute performance des liquides a été noté. Certaines études ont se sont cantonnées à l’effet des liquides de cigarette électronique et non à leurs vapeurs, limitant ainsi l’intérêt de leurs résultats, ce n’est pas une question triviale considérant que l’utilisation normale de ces produits est seulement l’inhalation et qu’il est peu probable que les substances aromatisantes des liquides de cigarette électronique seront toujours présents dans la vapeur aux mêmes niveaux du fait des différences de températures d’évaporation.[Romagne et al. 2013]. Malheureusement, aucune expérience sur des extraits de fumée de cigarette comme point de comparaison n’a été inclus.

 

Une machine à fumer pour identifier les composés produits par l'évaporation du propylène glycol de la glycérine végétale et des arômes.

Une machine à fumer pour identifier les composés produits par l’évaporation du propylène glycol de la glycérine végétale et des arômes.

En remarque, les auteurs souligne que l’étude pourrait avoir sous-estimé la cytotoxicité de 100 fois parce que, au moment où ils ont ajouté les liquides de cigarette électronique aux cellules, la concentration moyenne finale était de 1%. Cependant, les cellules étaient cultivées pendant 48 heures avec une exposition continue avec le liquide. Lors d’une utilisation réelle seule la vapeur est en contact avec les poumons et pas le liquide, le contact dure de 1 à 2 secondes par bouffée et la majeure partie de la vapeur est visiblement expirée. Enfin, la cannelle Ceylan, le seul liquide jugé cytotoxique dans cette étude, n’était pas un eliquide, mais un arôme concentré qui n’est jamais utilisé seul dans les cigarettes électroniques mais est dilué à 3-5 %. Romagna et ses collègues [ Romagna et al. 2013] a effectué la première étude de cytotoxicité de la vapeur de cigarette électronique sur des cellules de fibroblastes. Ils ont utilisé un protocole normalisé ISO 10993-5, qui est utilisé pour des raisons de régularité des dispositifs médicaux et des produits. Ils ont testé la vapeur de 21 échantillons de eliquides contenant la même quantité de nicotine (9 mg/ml ), générée par une cigarette électronique disponible dans le commerce. Les cellules ont été incubées pendant 24 heures avec chacune de ces vapeurs et de la fumée de cigarettes classiques. Seul un échantillon a été jugé marginalement cytotoxique, alors que la fumée de cigarette a été très cytotoxique (environ 795 % plus cytotoxique), et ce même lorsque l’extrait était dilué jusqu’à 25% de la concentration originale.

Le même groupe a également examiné la cytotoxique potentielle de 20 échantillons de liquides de la cigarette électronique sur des cardiomyoblastes [ Farsalinos et al. 2013a ]. La vapeur est produite en utilisant une cigarette électronique disponible dans le commerce. Les échantillons contenaient un large éventail de concentration de nicotine. Un mélange de liquide de base de propylene glycol et de glycérol (pas de nicotine et aucun arôme) était également inclus comme un contrôle expérimental supplémentaire. Quatre des échantillons examinés ont été fabriqués à l’aide de tabac séché via un processus de trempage, permettant d’imprégner un mélange de propylène glycol et de glycérol pendant plusieurs jours avant d’être filtré et mis en bouteille pour être utilisé. Remarquons que c’est la première étude qui a évalué un nombre limité d’échantillons avec une cigarette électronique délivrant une tension plus élevée à l’atomiseur (dispositif de troisième génération). Au total, quatre échantillons se sont révélés être cytotoxiques ; trois d’entre eux ont été réalisés en utilisant des liquides avec du  tabac séché (cytotoxicité observée à la fois sur des concentrations à 100 % et 50% de la concentration de l’extrait), alors que l’un des échantillons (saveur cannelle ) était légèrement cytotoxique et seulement à 100 % de concentration. A titre de comparaison, la fumée de trois cigarettes de tabac a été très cytotoxique avec une toxicité observée, même lorsque l’extrait a été dilué à 12,5 %. Les échantillons réalisés avec des feuilles de tabac étaient trois fois moins cytotoxique que la fumée de cigarette, ce qui était probablement lié à l’absence de combustion et à une température d’évaporation significativement inférieure avec l’utilisation de la cigarette électronique.

 En ce qui concerne l’utilisation à haute tension de la cigarette électronique, les auteurs ont constaté qu’elle a légèrement réduit la viabilité des cellules sans qu’aucun des échantillons ne soient  cytotoxiques selon la norme ISO 10993-5. Enfin, aucun lien na été trouvé entre la survie des cellules et la quantité de nicotine présente dans les liquide.

 

Cannelle

Les arômes cannelle de cigarette électronique au cœur de la tourmente ?

Une étude récente a évalué plus en détail la cytotoxicité potentielle de huit saveurs à la cannelle de liquide de cigarette électronique sur des cellules souches embryonnaires humaines et des fibroblastes pulmonaires humaines [ Behar et al. 2014]. Les auteurs ont constaté que la substance aromatique  dominante était le cinnamaldehyde, qui est approuvée pour un usage alimentaire. Ils ont observé un important effets cytotoxique, principalement sur les cellules souches, mais aussi sur les fibroblastes, avec une cytotoxicité associée à la quantité de cinnamaldéhyde présente dans le liquide. Cependant, des problèmes méthodologiques majeures apparaissent dans cette étude. Une fois de plus, la mesure de la cytotoxicité était uniquement réservée aux liquides de cigarette électronique et non à leurs vapeurs. De plus, les auteurs ont mentionné que le montant de l’aldéhyde cinnamique différait jusqu’à 100 fois entre les liquides, et cela soulève la suspicion de test sur des arômes concentrés plutôt que sur des liquide pour cigarette électronique. A partir de recherches sur internet et en contactant des fabricants sur la base des noms des échantillons et des fournisseurs mentionné dans le manuscrit, il a été constaté qu’au moins quatre de leurs échantillons ne sont pas des liquides pour recharger les cigarettes électroniques mais des arômes concentrés. De manière surprenante, les niveaux de cinnamaldéhyde jugés cytotoxique étaient environ 400 fois plus faibles que ceux qui sont actuellement approuvés pour être utilisés [ Environmental Protection Agency, 2000].

Peu d’études sur des animaux ont été effectuées pour évaluer le risque potentiel d’humectants des liquides de cigarette électronique (c’est à dire le propylène glycol et la glycérine pour l’inhalation. Robertson et ses collègues ont testé les effets sur les primates de l’inhalation de propylène glycol pendant plusieurs mois et n’ont  trouvé aucune preuve de toxicité sur les organes (y compris les poumons ) après un examen post – mortem des animaux [ Robertson et al. 1947 ]. Des observations similaires ont été faites dans une étude récente chez les rats et les chiens [ Werley et al. 2011]. Des craintes ont été soulevées dpour les être humains, basées sur des études de personnes exposées au brouillard dans les théatres [ Varughese et al. 2005; américain Chemistry Council, 2003] ou le propylène glycol utilisé dans l’industrie de l’aviation [ Wieslander et al.2001 ]. Une irritation des voies respiratoires a été trouvé, mais pas de lésions pulmonaires permanentes ou d’autres implications sur la santé à long terme. Il convient de rappeler que, dans ces circonstances, le propylène glycol utilisé n’est pas d’une pureté pharmaceutique et dans certains cas, des huiles sont ajoutés, ce qui rend difficile l’extrapolation de ces résultats au contexte de l’utilisation de la cigarette électronique.

La preuve d’un potentiel risque  de l’inhalation du glycérol (glycérine végétale) est parcellaire. Une étude utilisant des rats Sprague-Dawley a trouvé un niveau minime à léger de métablasie épidermoïde de l’épithélium de l’épiglotte dans le groupe à dose élevée seulement, sans aucune modification observée dans les poumons ou d’autres organes [ Renne et al.1992 ]. Aucune expérience comparative avec la fumée de cigarette n’a été menée, mais il est bien connu que l’exposition à la fumée de tabac chez des animaux similaires conduit à des changements dramatiques dans les poumons, le foie et les reins [ Czekaj et al. 2002 ].

En conclusion, les études toxicologiques ont montré des effets indésirables significativement plus faibles pour la vapeur de cigarette électronique par rapport à la fumée de cigarette classique. De façon  caractéristique, les études réalisées sur des liquides dans leur forme d’origine ont trouvé des résultats moins favorables, mais aucune comparaison avec la fumée de tabac n’a été effectuée dans de ces études et elles ne peuvent pas être considérées comme pertinentes pour l’utilisation de la cigarette électronique car les échantillons n’ont pas été testés sous la forme consommée par les vapoteurs. Davantage de recherches sont nécessaires,y compris des études sur différentes familles cellulaires telles que des cellules épithéliales pulmonaires. En outre, il est probablement nécessaire d’évaluer un grand nombre de liquides avec des saveurs différentes, puisqu’une minorité d’entre elles, et d’une manière imprévisible, semblent soulever certaines préoccupations lorsqu’elles sont utilisées sous la forme de vapeur produites par l’utilisation d’une cigarette électronique.

Comme on le voit il y a eu une certaine désinformation des médias autour des composants de la cigarette électronique ces dernières années alors même que les études scientifiques vont toutes dans le même sens : ecigarette = très nettement moins toxique que la cigarette classique. Les études par financement public sont indispensable pour obtenir une vision la plus objective possible sur l’impact toxicologique des E-liquides de cigarette électroniques. Cependant, il paraît aujourd’hui indispensable (d’autant plus que c’est maintenant prévu dans la directive européenne qui vient d’être approuvée) que les fabricants de liquide, à l’instar du fabricant italien Flavour Art mettent la main à la poche pour faire analyser leurs liquides par des chercheurs ou des laboratoires indépendants. Il en va de la réputation de la cigarette électronique.

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Sylvain Filatriau

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