La face cachée des piscines désinfectées par chloration

La natation est un sport dont les effets bénéfiques sur les fonctions respiratoire et cardiovasculaire sont indéniables. Lorsqu'elle est pratiquée dans des piscines désinfectées au chlore, ces effets bénéfiques ne doivent cependant pas occulter les risques qui peuvent découler de l’accumulation des résidus de chloration dans l’air et l’eau des piscines qu’elles soient intérieures ou extérieures, publiques ou privées.

Lors d’une pratique intensive, outre le stress mécanique qu'elle provoque sur les voies respiratoires, l’hyperventilation augmente considérablement les doses de produits de chloration inhalés tandis que le passage à la respiration buccale permet aux composés normalement retenus par le filtre nasopharyngé de descendre plus profondément dans les poumons. Les jeunes enfants constituent un groupe particulièrement à risque en raison de l’immaturité de leurs voies respiratoires et de leur système immunitaire. La prudence est donc de mise d’autant plus qu’avec le réchauffement climatique et la crise énergétique, l’exposition de la population risque de croître en durée et en intensité.

La France est le pays de l’Union européenne qui compte le plus de piscines privées (> 3 millions) et publiques (> 4 000). Les étés caniculaires dans le futur vont inévitablement augmenter la fréquentation de ces lieux de baignade. La crise énergétique, elle, entraîne en hiver un surcoût de ventilation tel que certains gestionnaires de piscine pourraient être tentés de faire des économies sur le renouvellement de l’air, d’autant plus que les contrôles réglementaires de la qualité de l’air sont épisodiques, voire inexistants. Quant aux piscines privées, leur gestion est tout simplement laissée à l’appréciation des propriétaires qui, bien évidemment, sont incapables de contrôler la qualité de l’air.

L’objectif de cet article est d’attirer l’attention sur les risques des produits de chloration en faisant la synthèse des observations issues des études épidémiologiques menées chez les enfants qui constituent le groupe de nageurs le plus vulnérable.

Un cocktail d’innombrables produits toxiques

Biocide peu coûteux et très efficace, le chlore est utilisé pour désinfecter pratiquement toutes les piscines privées ou publiques. Ajouté sous forme de gaz dichlore, d’hypochlorite de soude ou de calcium ou de chloro-isocyanurates (forme stabilisée de chlore utilisée dans les bassins privés), il libère de l’hypochlorite et de l’acide hypochloreux lesquels constituent le chlore libre. L’acide hypochloreux (chlore actif) est le biocide capable de détruire les germes pathogènes (cf. Figure 1). Le chlore sous ces différentes formes présente deux inconvénients liés au caractère non sélectif de son pouvoir biocide :

• le premier est, qu’ajouté à trop fortes concentrations dans l’eau, il réagit avec les muqueuses des baigneurs provoquant des signes d’irritation oculaire, cutanée ou respiratoire.
• le second est que le chlore réagit avec les matières organiques apportées par les nageurs sous forme d’urine, de salive ou de sueur pour libérer un mélange extrêmement complexe de sous-produits de chloration.
   

On dénombre actuellement plus de 600 sous-produits de chloration parmi lesquels on trouve de nombreuses substances toxiques. La réaction de l’acide hypochloreux avec les matières azotées débouche sur la formation, successivement de la monochloramine, la dichloramine et la trichloramine. Les mono- et dichloroamines sont solubles dans l’eau et constituent le chlore combiné. La trichloramine, en revanche, est un gaz insoluble dans l’eau et très volatil qui est immédiatement libéré dans l’air, conférant aux piscines intérieures leur odeur si caractéristique.
La réaction de l’acide hypochloreux avec les matières carbonées engendre un cocktail d’innombrables sous-produits de chloration dont les plus connus sont les trihalométhanes (chloroforme) [1, 2].

Figure 1 - Formation des sous-produits de chloration dans les piscines intérieures ou extérieures désinfectées au chlore [1]

Les voies et niveaux d’exposition

Les nageurs sont exposés aux produits de chloration essentiellement par inhalation qui est dès lors la voie d’exposition la plus critique. Les gaz ou vapeurs solubles dans l’eau ainsi que les aérosols inhalés à la surface de l’eau se déposent dans les voies respiratoires supérieures du moins lorsque la respiration reste nasale.

Lorsque les nageurs adoptent une respiration buccale, ce qui est systématiquement le cas dans la pratique intensive de la natation, les dérivés chlorés normalement retenus par le filtre nasopharyngé peuvent pénétrer plus profondément dans les poumons. La trichloramine dans l’air des piscines intérieures est le sous-produit de chloration le plus dangereux, car en raison de son insolubilité dans l’eau, ce gaz irritant ne peut être retenu par les voies respiratoires supérieures. Il peut donc descendre dans le poumon profond où il exerce son action toxique.

L’absorption cutanée est une voie significative d’exposition aux composés peu volatils et peu solubles dans l’eau comme les trihalométhanes.

Enfin, l’ingestion est une voie d’exposition qui peut se révéler importante chez les jeunes enfants et, en particulier, chez les bébés nageurs.

Dans l’eau, les irritants les plus concentrés sont le chlore libre et la somme des mono- et dichlochloramines (chlore combiné). Dans les établissements ouverts au public, ces dérivés chlorés sont bien réglementés et font l’objet de contrôles réguliers. En revanche, les contrôles de trichloramine dans l’air sont épisodiques, voire inexistants alors qu’il s’agit du gaz toxique le plus concentré auquel la population générale peut être exposée.

Dans les piscines publiques aux heures de forte affluence, la concentration de trichloramine peut dépasser 500 µg/m³, voire même 1 000 µg/m³ si le renouvellement de l’air est insuffisant. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande une valeur maximale de 500 µg/m³ qui est cependant trop élevée au regard des études qui ont décrit des risques d’irritation ou d’asthme en dessous de cette concentration. Aussi, certains pays comme la France, la Suède et la Suisse ont adopté des normes plus sévères de 200 µg/m³ ou 300 µg/m³. Précisons que ces normes correspondent à des concentrations moyennes sur deux heures mesurées à 1,5 m de hauteur. Elles sous-estiment sans doute celles des irritants dans l’air à la surface de l’eau que les nageurs inhalent activement.

Quant aux piscines privées, les contrôles de la qualité de l’eau et l’air (en intérieur) sont laissés à l’appréciation des propriétaires. Les concentrations maximales de chlore libre recommandées pour les piscines privées sont largement supérieures à celles imposées aux établissements publics. 

Les effets irritants sur les muqueuses et la peau

Les irritations des yeux (yeux rouges), du nez, de la gorge et des voies respiratoires sont les symptômes les plus fréquents chez les nageurs et le personnel des piscines intérieures. L’apparition de ces symptômes d’irritation après une courte séance de natation est habituellement le signe d’un excès de chloramines dans l’eau et/ou l’air.

La natation récréative entraîne aussi des changements transitoires, mais significatifs des propriétés de la surface de la peau. La sécheresse de la peau, les démangeaisons et l'érythème sont des plaintes non spécifiques chez les personnes fréquentant les piscines. En outre, des cas de dermatite allergique de contact et d’urticaire de contact dus à l'eau chlorée des piscines ont été rapportés [2].

Les effets chroniques

Alors que la population, y compris les groupes les plus vulnérables, fréquente des piscines chlorées depuis plus de cinquante ans, les études épidémiologiques consacrées aux risques de la chloration sont relativement récentes et surtout elles sont très peu nombreuses au regard de celles portant sur les effets sanitaires des polluants de l’air ambiant. Les risques mis en évidence sont essentiellement des effets irritants transitoires et des affections respiratoires chroniques se développant avant l’âge adulte. On manque cruellement de données pour s’assurer que les innombrables sous-produits de chloration irritants, génotoxiques ou reprotoxiques ne comportent aucun risque à long terme pour les nageurs les plus vulnérables [2].

Asthme allergique

Les études épidémiologiques menées depuis le début des années 2000 montrent que les  produits de chloration exercent un effet adjuvant sur le  développement des affections allergiques (asthme, rhume des foins et rhinite allergique), et ce, même en l’absence d’antécédents familiaux. Elles décrivent des associations avec la fréquentation cumulée des piscines chlorées qui sont d’autant plus fortes que l’exposition est précoce et que les concentrations de trichloramine dans l’air des bassins sont élevées.

Des travaux menés en Belgique et plus récemment en Suède ont démontré que ce risque d’asthme résultait d’une interaction avec un terrain atopique, le risque de développer un asthme augmentant avec la fréquentation cumulée des piscines chlorées uniquement chez les enfants ou adolescents sensibilisés aux aéroallergènes ou avec des IgE sériques totales élevées (1, 2, 3, 4, 5, 6). Chez ces derniers, le risque d’asthme augmente en moyenne de 1 % par heure passée en piscine chlorée intérieure ou extérieure. Celui de rhinite allergique associé aux piscines chlorées résulte également d’une interaction avec un terrain atopique avec des délais de survenue qui apparaissent cependant inférieurs à ceux de l’asthme [4].

La principale difficulté des études épidémiologiques menées sur les risques des piscines chlorées est de constituer un groupe témoin puisqu’en raison de la natation scolaire obligatoire, pratiquement tous les enfants et in fine l’ensemble de la population sont exposés aux produits de chloration des piscines publiques. L’intérêt des études les plus récentes menées en Belgique est qu’elles comportent un groupe témoin qui n’avait fréquenté qu’une piscine non chlorée désinfectée par le procédé cuivre-argent.

À défaut d’un groupe témoin, la stratification des sujets en fonction de l’exposition nécessite une quantification très précise de la fréquentation de tout type de piscine chlorée pendant la petite enfance qui est la période la plus critique. Des données d’exposition lacunaires pendant cette période expliquent très probablement les études qui n’ont pas pu mettre en évidence des associations entre piscines chlorées et asthme [7, 8].

Sensibilisation aux aéroallergènes

L’impact des piscines chlorées sur la marche atopique pourrait être plus important que ne le suggèrent les associations observées avec l’asthme [8]. Plusieurs études suggèrent que la baignade précoce dans des piscines chlorées augmente les risques de sensibilisation aux aéroallergènes perannuels comme les acariens [2, 9, 10]. Cette sensibilisation, constatée même en l’absence d’antécédents familiaux d’allergie, peut survenir chez les très jeunes enfants, y compris les bébés nageurs, après seulement quelques dizaines d'heures passées dans des piscines intérieures ou extérieurs désinfectées au chlore.

En d'autres termes, l'irritation des voies respiratoires par les produits de chloration pourrait exercer un effet adjuvant non seulement sur l'expression clinique des allergies respiratoires, mais aussi sur le processus de sensibilisation allergique lui-même, c'est-à-dire sur le développement de l'atopie. Cette sensibilisation résulte très probablement d’altérations des barrières épithéliales de l’arbre respiratoire causées par le chlore actif et/ou les chloramines.

Des études expérimentales menées au moyen de biomarqueurs sériques de l’intégrité épithéliale des voies respiratoires ont démontré que la trichloramine pouvait augmenter la perméabilité de l'épithélium pulmonaire et, de ce fait, faciliter la transmission transépithéliale des allergènes aux cellules dendritiques [2]. Les chloramines dans l’eau au contact de l’épithélium nasal ou de la peau agissent probablement de la même façon.

Infections respiratoires

La baignade dans des piscines intérieures chlorées pendant la petite enfance a été également associée à un risque accru de bronchiolite et d'infections respiratoires récurrentes, principalement chez les enfants ayant des antécédents familiaux de maladies atopiques. Les risques de bronchiolite ont été décrits aussi bien lors de la fréquentation des piscines privées extérieures que des piscines publiques intérieures [10, 11, 12] (cf. Figure 2).

Figure 2 - Apparition des affections respiratoires et allergiques
en fonction de l’âge et de la fréquentation cumulée
des piscines chlorées intérieures ou extérieures, publiques ou privées

Les effets non respiratoires

Plusieurs études ont rapporté un risque accru d’eczéma chez les jeunes enfants exposés aux piscines chlorées intérieures ou extérieures [2, 13, 14]. Comme pour les affections allergiques respiratoires, l’association de l’eczéma avec les piscines chlorées ne ressort que chez les sujets atopiques et pour être bien mise en évidence, elle requiert un ajustement pour la dureté de l’eau du robinet qui est un facteur de risque confondant.

Parmi les sous-produits de chloration, on dénombre une centaine de composés génotoxiques parmi lesquels une vingtaine de composés cancérogènes chez l’animal. Chez l’homme, les preuves épidémiologiques sont insuffisantes pour conclure que l’exposition aux sous-produits de chloration comporte des risques de cancer. Il convient cependant de noter que la majorité des études se sont intéressées à l’eau potable et non à l’eau chlorée des piscines. Quelques-unes ont toutefois rapporté des associations entre la fréquentation de piscines chlorées et le développement du mélanome et du cancer de la vessie [2]. La plausibilité de ces associations est appuyée par le fait qu’une action génotoxique a été mise en évidence chez des nageurs dans une piscine chlorée [15]. 

Il n’existe pas davantage de données concernant les sous-produits de chloration susceptibles de perturber le système endocrinien. On notera cependant cette étude menée en Belgique qui a mis en évidence une diminution hautement significative de la concentration sérique de l’inhibine B, un marqueur de la spermatogenèse, chez des adolescents ayant fréquenté des piscines publiques chlorées comparés à des adolescents ayant fréquenté uniquement une piscine désinfectée par la méthode cuivre-argent. La réduction d’inhibine B chez ces adolescents était étroitement associée à la fréquentation de piscines chlorées pendant l’enfance (avant 10 ans). Cette association pourrait s’expliquer par la pénétration des produits de chloration au travers du scrotum dont on connaît la grande perméabilité [16].

À propos d'Alfred Bernard

Avec son équipe de chercheurs, Alfred Bernard a mis au point de nouveaux tests permettant de dépister à un stade précoce des lésions du rein ou de l’arbre respiratoire. Il a notamment développé le test de la « club cell protein » (CC16) qui permet, à partir d’une prise de sang, une évaluation non invasive de l’intégrité épithéliale du poumon profond. Il a mené de nombreuses études expérimentales ou épidémiologiques pour évaluer les risques toxiques des métaux lourds (cadmium, plomb, mercure), de l’arsenic, des dioxines et PCBs, des polluants de l’air (ozone, particules fines, amiante, fumées...) ou encore des produits de chloration en piscine. Il a participé à de nombreux comités d’experts parmi lesquels le conseil scientifique de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses).