L'intoxication au cadmium peut être « aiguë » ou « chronique ». Elle engendre des lésions (cancers, notamment) qui touchent les poumons, le système osseux, le foie et les reins et probablement le pancréas.
Le cadmium (comme le plomb et le mercure) est l'un des rares éléments n'ayant aucun rôle physiologique dans le corps humain et chez l'animal. De même que ses composés, il est extrêmement toxique, même à faibles concentrations. Sa toxicité est modulée par la dose, la durée d’exposition, la voie d’entrée dans l’organisme, mais aussi selon des facteurs individuels comme l’âge, le sexe, l’alimentation, l’état de santé, le mode de vie, les prédispositions familiales et l’exposition simultanée à d’autres substances.
Il tend à s'accumuler dans le plancton, les plantes, les champignons et dans certains organes animaux (foie, reins principalement), avec un phénomène de bioconcentration dans les écosystèmes via la chaine alimentaire. Dans certains pays , certains aliments (pomme-de-terre et produits à base de blé cultivés en agriculture intensive) en contiennent des doses dépassant les seuils de toxicité, à cause d'engrais phosphatés contaminés.
Physiopathologie Le cadmium est un cation (bivalent) qui a des effets très différents selon les organes, mais qui déclenche partout un même mécanisme (noyau) de perturbations moléculaires : en imitant des métaux essentiels comme le zinc ou le calcium, il provoque une dyshoméostasie générale des ions métalliques dans les organismes. Cela active des gènes de stress et de détoxification dans les cellules pulmonaires, hépatiques et neuronales, tandis que les différences de réponse observées ensuite reflètent des signatures transcriptomiques (propres à chaque tissu), à l’origine de pathologies variées..
Comme le calcium auquel il se substitue dans le cristal osseux en en modifiant les propriétés mécaniques de l'os et en dégradant à la fois les ostéoblastes et les ostéoclastes. Au niveau moléculaire, il perturbe l'homéostasie calcique, induit un stress oxydatif via la voie MAPK et déclenche l'apoptose des ostéoblastes ; son accumulation dans le squelette est hétérogène, présentant une affinité supérieure pour l'os spongieux par rapport à l'os cortical.…
Une partie du cadmium ingéré s'accumule dans le tissu adipeux.. Il y perturbe profondément le fonctionnement des adipocytes : il modifie leur métabolisme et leur expression génique, dérègle l’homéostasie du zinc, induit un état pro‑inflammatoire et altère des fonctions clés comme le stockage des lipides et la signalisation de l'insuline, ce qui en fait un contributeur potentiel aux troubles métaboliques liés à l’obésité..
Dans le liquide extracellulaire, le calcium est normalement maintenu à un taux précis et stable par la régulation du métabolisme calcique. Le cadmium perturbe fortement cet équilibre : même à de très faibles niveaux d’exposition, il provoque une perte importante de calcium dans les selles en réduisant son absorption intestinale. De plus, comme le plomb, le mercure et l'arsenic, il affecte négativement le microbiote intestinal..
Le cadmium n'est pas un oligoélément et il est démontré, depuis les années 1950, qu'il est hautement toxique, sous toutes ses formes (solide, vapeur, sels, composés organiques). Il faut éviter son contact avec des aliments et boissons et avec la peau. La toxicité spécifique de ses isotopes est moins connue, mais l'IRSN a produit une fiche pédagogique sur le radionucléide Cadmium-109 et l'environnementIRSN, Fiche pédagogique sur le radionucléide cadmium 109 et l'environnement..
Chez l'animal Chez les animaux, le rein et le foie sont principalement touchés. Certains animaux (équins en particulier) semblent, avec l'âge, concentrer fortement le cadmium dans le foie est surtout les reins. C'est pourquoi des législations spécifiques peuvent concernent les abats des animaux « tardivement abattus », de cheval en particulier.
La teneur moyenne en cadmium (notation « Cd ») des abats d'équidés (cheval, âne, mulet, baudet) est environ de /g de cadmium. La dose journalière tolérable temporaire (« DJTT ») de cadmium ayant été réglementairement limitée au maximum de , toute commercialisation d'abats d'équidés « tardivement abattus » est interdite. En effet, même si ces abats étaient la seule source alimentaire de cadmium pour les humains, cette interdiction serait justifiée car une consommation moyenne hebdomadaire de seulement d'abats conduirait à exposer le consommateur à /semaine, soit pour quelqu'un de , plus du double de la DJTT, laquelle le limite à une ingestion de Cd inférieure à par jour, soit /semaine.
Le cadmium s'accumule dans les organes tout au long de la vie.
Chez l'humain Selon l'Ineris et selon le profil toxicologique du cadmium publié par le ministère américain de la santé en 2012 (487 pages, relu par des pairs et réalisé dans le cadre du programme fédéral CERCLA (Superfund) qui impose d’évaluer les substances dangereuses les plus fréquemment rencontrées sur les sites prioritaires et présentant un risque important pour la santé humaineU.S. Department of health and human services (2012) Toxicological profile for cadmium ; Pubic Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry ; spet 2012 https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp5.pdf. et selon diverses études postérieures.
Chez l'embryon, le fœtus Chez la femme enceinte, le cadmium est environ deux fois moins concentré dans le sang du cordon que dans le sang maternel, mais il s’accumule fortement dans le placenta, où ses niveaux peuvent être jusqu’à dix fois supérieurs à ceux du sang maternel.
Dans l’organisme, le cadmium se lie préférentiellement aux métallothionéines, dont la synthèse est induite par l’exposition, mais aussi à des ligands de faible poids moléculaire comme le glutathion ou la cystéine ; il est ensuite excrété dans la bile via la vésicule biliaire sous forme liée au glutathion ou relargué dans le plasma sous forme liée aux métallothionéines, tandis que la fraction libre est responsable de la toxicité.
Chez l'enfant et l'adolescent Les taux de cadmium dans le sang, l'urine, et les selles sont normalement nuls à la naissance, puis ils augmenteront progressivement avec l’âge et selon les contextes alimentaire et environnemental.
Le cadmium peut être présent dans le lait maternel (à des concentrations représentant environ 5 à 10 % de celles du sang maternel, le transfert au nourrisson dépendra du niveau d’exposition de la mère). Dans le foie de l'enfant, il passera de valeurs quasi nulles à 1–2 mg/kg vers 20–25 ans puis continuera de s'y accumuler lentement, tout au long de la vie.
Les effets pédiatriques du cadmium sont globalement similaires à ceux observés chez l’adulte, notamment les atteintes rénales et pulmonaires. Aux doses contemporaines d'exposition, le développement physique ou le comportement semblent n’être pas ou peu affectés, mais les données sur les enfants sont limitées et des études animales suggèrent que : les jeunes absorbent proportionnellement plus de cadmium que les adultes ; ils sont plus sensibles à la perte osseuse et à la diminution de la solidité du squelette induites par ce métal ; des expositions élevées chez l’animal pendant la gestation entraînent des atteintes du système nerveux, des troubles du comportement et de l’apprentissage, ainsi qu’une réduction du poids corporel et des anomalies du squelette chez les jeunes.
Les effets tératogènes ne sont pas démontrés chez l’enfant.
Réduire le risque d’exposition repose sur l’arrêt du tabac (y compris passif), la limitation des expositions professionnelles des parents (dont par des mesures d’hygiène adaptées), l’évitement des zones contaminées (certaines friches industrielles en particulier, dont mines de phosphates et usines métallurgiques), la consommation prudente de poissons et fruits de mer issus de milieux pollués, et dans certains pays de pain, céréales et autre produits à base de céréales surtout s'ils proviennent de l'agriculture industrielle (les produits bio contiennent moins de cadmium).
Chez l'adulte Certains organes de l’homme adulte atteignent 30 à 40 milligrammes/kg, voire plus chez ceux qui y ont été exposés durant leur vie, car l'élimination naturelle de ce métal dans les excrétas (urine, excrément, et moindrement règles, sperme, perte de phanères [ongles, cheveux]) ne compense généralement pas les apports. Le cadmium s'accumule d'abord et provisoirement dans le foie chez les enfants et les jeunes avant de s’accumuler durablement dans les reins (environ 40 à 50 mg/kg de poids sec vers 50–60 ans et parfois jusqu'au-delà de par kg. Il y provoque des lésions irréversibles.
Sa demi‑vie est très longue (6 à 38 ans dans le rein ; 4 à 19 ans dans le foie ; environ 30 jours dans le sang).
Cancérogenèse et mutagenèse On a montré sur le modèle animal que plusieurs composés inorganiques du cadmium causent des tumeurs malignes.
Chez l'humain, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a jugé qu'il y a assez de preuve de la cancérogénicité du cadmium et de ses composés. L'exposition professionnelle à ce métal est associée à une hausse significative du risque de cancer du poumon, et l'exposition non professionnelle (habitation dans des zones proches d'une industrie utilisant du cadmium) semble aussi augmenter ce risque Nawrot T, Plusquin M, Hogervorst J Environmental exposure to cadmium and risk of cancer: a prospective population-based study, Lancet Oncol, 2006;7:119-126..
Le cadmium perturbe aussi le génome en modifiant l’expression des gènes, en altérant les voies de réparation de l'ADN et en induisant des signatures transcriptomiques anormales dans les cellules exposées..
Historique Préhistoire On a peu de données anciennes sur les intoxications au cadmium, mais de nombreuses analyses de plomb et de cadmium ont été faites sur des dents et des os de chasseurs-cueilleurs et humains du Néolithique préhistoriques et des humains jusqu'au 18e siècle. Ces taux sont souvent considérés comme pas ou peu altérés par le temps si les os ou dents n'ont pas été fossilisés (dans ce dernier cas la diagénèse modifie les teneurs en métaux et minéraux)Millard AR (2001) Deterioration of bone. In: Brothwell DR, Pollard AM, editors. Handbook of archaeological sciences. Wiley 33–43., notamment dans les contextes de forte contamination sédimentaire..
Des travaux de préhistoriens, d'archéologues et géochimistes montrent que les dents et les os de toutes ces populations étaient bien moins contaminées (10 à /kg à la Préhistoire, soit 0,01 à de poids sec, des niveaux souvent proches des limites de détection des instruments d'analyse) que ceux de l'Homme moderne (compris entre 500 et , soit 0,5 à /kg pour les personnes non exposées professionnellement).
L'analyse fine de prémolaires nubiennes vieilles de et des dents groenlandaises vieilles de montrent que les taux de plomb ont été multipliés par 10 à 100 depuis ces périodes, ce qui est proportionnellement plus que le cadmium qui a lui augmenté d'un facteur 30 entre ces deux populations et les populations du ..
Par exemple, les ossements préhistoriques humains datés du Mésolithique/Néolithique tournent autour de 80 à /kg (/kg en moyenne, teneurs comparables à celles des animaux préhistoriques ≈70 µg/kg) et six fois inférieures à celles des humains modernes (≈517 µg/kg).. L'analyse des restes osseux des Indiens Pecos (datés de vers 1400 apr. J.-C.) révèle que la concentration biologique naturelle de cadmium s'élevait en moyenne à /g (poids sec ; environ moins que dans les populations contemporaines (estimé à /g)..