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Exposition unique

Effets sensoriels pulmonaires Une diminution de la fréquence respiratoire est considérée comme une réponse caractéristique à l’irritation des voies respiratoires supérieures chez les animaux expérimentaux et a été observée chez les animaux expérimentaux exposés au HCl. D’autres indications d’effets sensoriels n’ont pas été rapportées pour les animaux expérimentaux exposés au HCl.

Les souris Swiss-Webster (quatre par groupe) exposées au HCl à 40, 99, 245, 440 ou 943 ppm pendant 10 min ont montré une diminution de la fréquence respiratoire liée à la dose à toutes les concentrations (Barrow et al. 1977). À 99 ppm et plus, la réponse a commencé dès la première minute d’exposition et a atteint un plateau en 5 à 7 minutes. À 40 ppm, la diminution de la respiration a été observée au cours de la deuxième minute d’exposition, la réduction de la fréquence respiratoire était minime et le retour à la ligne de base était rapide. À 245 ppm et plus, le retour à la ligne de base était lent. La RD50 (concentration qui a diminué la fréquence respiratoire de 50 %) pour le HCl a été calculée à 309 ppm pour une exposition de 10 minutes.

Une valeur RD50 de 560 ppm a été calculée pour des rats Sprague-Dawley (trois par groupe) exposés à du HCl à 200-1 538 ppm pendant 30 minutes (Hartzell et al. 1985a). La concentration de HCl calculée pour provoquer une diminution de 50 % du volume minute respiratoire était de 605 ppm. Les valeurs de RD50 indiquent que la souris (RD50 de 10 min à 309 ppm) est plus sensible que le rat (RD50 de 30 min à 560 ppm) à l’irritation sensorielle induite par le HCl.

Les cobayes semblent également moins sensibles que les souris au HCl. Lorsque des groupes de quatre cobayes ont été exposés à du HCl à 320, 680, 1,040 ou 1,380 ppm pendant 30 min, il a fallu 6 min pour que des signes d’irritation sensorielle (réduction de la fréquence respiratoire) apparaissent à 320 ppm (Burleigh-Flayer et al. 1985). L’irritation sensorielle aux concentrations plus élevées était immédiate. Le temps moyen d’exposition pour passer de l’irritation sensorielle à l’irritation respiratoire était d’environ 13 min supplémentaires.

Malek et Alarie (1989) ont exposé des cobayes à du HCl à 107, 140, 162 et 586 ppm pendant une durée allant jusqu’à 30 min pendant qu’ils s’exerçaient sur un appareil de course. Ceux exposés à 140 ppm ou plus ont présenté une irritation légère à sévère (toux et halètement).

Contrairement aux souris et aux cobayes, les babouins ont augmenté la fréquence respiratoire de l’exposition au HCl (Kaplan 1987). Des groupes de trois babouins juvéniles anesthésiés (kétamine) exposés à du HCl à 5 000 ou 10 000 ppm ont d’abord retenu leur respiration pendant 10 à 20 secondes, puis ont rapidement augmenté leur fréquence respiratoire. Les animaux exposés à 500 ppm ont également augmenté leur fréquence respiratoire mais avec un léger retard de 1 à 2 min, après quoi un plateau a été rapidement atteint (environ 1 min).

L’ordre des espèces les plus à moins sensibles à l’inhalation de HCl était la souris, le cobaye, le rat et le babouin.

Effets sur la fonction et la morphologie respiratoires Lucia et al. (1977) ont exposé des souris Swiss-Webster à des concentrations de HCl allant de 17 à 7 279 ppm pendant 10 min. Vingt-quatre heures plus tard, les voies nasales ont été examinées pour déceler des signes de dommages histologiques. De petits ulcères superficiels ont été observés dans l’épithélium respiratoire des souris exposées à 17 ppm. À 493 ppm, l’épithélium squameux des narines externes était gravement endommagé. A 723 ppm, plus des deux tiers de l’épithélium étaient détruits et à 1 973 ppm, la totalité de la muqueuse était détruite.

Barrow et al. (1979) ont également exposé des souris Swiss-Webster à du HCl pendant 10 min à des concentrations allant de 20 à 20 000 ppm et ont constaté une ulcération de l’épithélium nasal à des concentrations de 120 ppm et plus.

Stavert et al. (1991) ont étudié les effets du HCl à 1 300 ppm (30 min) sur des rats respirant par le nez ou par la bouche via un tube endotrachéal. Les animaux respirant par le nez ont développé une rhinite nécrosante sévère et certains animaux présentaient des lésions dans la trachée proximale. Les lésions nasales étaient absentes chez les rats respirant par la bouche, mais des changements inflammatoires étaient présents dans la trachée et les poumons.

Kolesar et al. (1993) ont exposé des rats à du HCl à 1 500 ou 3 000 ppm pendant 1 heure par le nez uniquement. Les rats ont été sacrifiés à 24 h, 48 h, 7 j ou 24 j après l’exposition et examinés pour les changements de poids des organes et pour les changements pathologiques et histopathologiques grossiers. Le HCl a endommagé l’épithélium de surface et les tissus sous-jacents aux deux concentrations. Au 14e jour, la muqueuse avait été restaurée, mais des tissus cicatriciels étaient présents chez les animaux exposés aux deux concentrations.

Dans une autre étude, des groupes de quatre à huit cobayes ont été exposés à du HCl à 320, 680, 1 040 ou 1 380 ppm pendant 30 min (Burleigh-Flayer et al. 1985). Une diminution de la fréquence respiratoire et un allongement de la phase expiratoire ont été interprétés comme des signes d’irritation sensorielle ; une augmentation initiale de la fréquence respiratoire suivie d’une diminution due à une pause après chaque expiration a été interprétée comme un signe d’irritation respiratoire. Deux des huit animaux sont morts pendant l’exposition à 1 380 ppm. Un animal du groupe exposé à 1 380 ppm et deux des huit animaux du groupe exposé à 1 040 ppm sont morts après l’exposition. Après les expositions, la fonction pulmonaire a été évaluée à différents intervalles jusqu’à 15 jours en exposant les animaux à l’air ambiant puis en les stimulant avec du CO2 à 10 %. Les auteurs ont conclu que les volumes courants pendant l’exposition à l’air ambiant et au CO2 n’étaient pas affectés par le HCl. Cependant, des diminutions marquées des taux respiratoires par rapport aux taux de base avant l’exposition ont été observées dans les deux groupes les plus exposés à l’air ambiant ou à 10 % de CO2. Ces changements ont persisté tout au long de la période d’observation de 15 jours. Aucune modification du poids des poumons par rapport au poids corporel n’a été observée dans les groupes d’exposition. L’examen histopathologique des poumons du groupe exposé au HCl à 1 040 ppm a révélé des changements inflammatoires, notamment une alvéolite avec congestion et hémorragie 2 jours après l’exposition, et une inflammation, une hyperplasie et une bronchite légère 15 jours après l’exposition. Aucun autre groupe n’a été examiné.

Des groupes de trois babouins mâles ont été exposés sous anesthésie à la kétamine à des concentrations cibles de HCl à 500, 5 000 ou 10 000 ppm pendant 15 min (Kaplan et al. 1988). Les données analytiques ont indiqué que les expositions réelles se situaient à moins de 20 % des concentrations cibles dans toutes les expériences, sauf une où la différence était d’environ 30 %. Les taux respiratoires pendant les expositions ont augmenté par rapport aux taux de base de façon proportionnelle à la dose : environ 30 % à 500 ppm, 50 % à 5 000 ppm et 100 % à 10 000 ppm. Les volumes courants n’ont pas été affectés par l’exposition au HCl. La PaO 2 (gaz du sang artériel) a diminué d’environ 40 % pendant l’exposition de 15 minutes aux deux concentrations les plus élevées, mais pas à la plus faible, et est restée plus faible pendant au moins 10 minutes après les expositions avant de revenir aux taux de base au moment de l’analyse suivante, le troisième jour. Les tests de la fonction pulmonaire effectués 3 jours et 3 mois après les expositions n’ont pas révélé de changements par rapport aux valeurs de base. Les réponses des animaux stimulés le troisième jour avec 10 % de CO2 n’étaient pas différentes de celles des animaux stimulés avant l’exposition au HCl. Cependant, la fréquence respiratoire a semblé augmenter à la suite d’une provocation au CO2 3 mois après l’exposition au HCl dans les groupes 5 000 et 10 000 ppm mais pas dans le groupe 500 ppm.

Incapacité et létalité Crane et al. (1985) ont étudié le potentiel d’incapacité du gaz HCl (2 000-100 000 ppm) chez des rats Sprague-Dawley alors que les rats se trouvaient dans une cage cylindrique tournant à 6 tours par minute (rpm). Le temps d’incapacité était de 3 heures à 2 000 ppm et de 5,5 minutes à 94 000 ppm. Des équations de régression ont été ajustées à deux points finaux de toxicité (temps d’incapacité et temps de décès) en utilisant une technique non linéaire des moindres carrés. Le modèle a indiqué que 300 ppm était un seuil pour une exposition infiniment longue, et que 3 min était le temps le plus court jusqu’à la mort à une concentration d’exposition infinie. L’examen nécropsique a indiqué une destruction presque totale des narines et du pharynx et peu de dommages sous la trachée chez les rats incapacités. Les équations de réponse pour l’incapacité et la létalité sont présentées ci-dessous :

ti = 3 + 336/ (HCl -0,3) pour l’incapacité ;

td = 3 + 411/(HCl -0,4) pour la létalité.

Des groupes de deux à quatre cobayes conditionnés à l’exercice ont reçu une exposition du corps entier en courant dans un air contenant du HCl à 107,140, 162 ou 586 ppm (Malek et Alarie 1989). Les expositions ont duré 30 minutes ou jusqu’à ce que les cobayes soient incapables de courir (c’est-à-dire qu’ils ne pouvaient plus courir et n’ont pas recommencé à courir). Les animaux exposés au HCl à 107 ppm ont terminé le protocole de course de 30 minutes ; les autres groupes ont été incapables de courir après une moyenne de 16 minutes (140 ppm), 1,3 minute (162 ppm) et 0,6 minute (586 ppm). Le groupe à faible exposition a montré des signes d’irritation légère, et les autres groupes ont montré des signes d’irritation grave, de toux et de halètement avant l’incapacité. La fréquence respiratoire a diminué en moyenne de 80 % par rapport aux valeurs de base sédentaires chez les animaux incapables. Tous les animaux du groupe le plus exposé sont morts dans un délai moyen de 3 minutes après le début de l’exposition. Aucun décès n’est survenu dans les autres groupes, bien que les animaux n’aient pu être observés que brièvement après l’exposition, et que tout effet retardé n’ait pas été détecté. Les examens pathologiques bruts n’ont révélé aucune indication d’obstruction des narines, d’hyperinflation des poumons ou d’hémorragie pulmonaire externe. Aucun examen histopathologique n’a été effectué. En l’absence de changements pathologiques, les auteurs ont conclu que les décès pourraient avoir résulté d’un renforcement des réflexes respiratoires protecteurs dû à l’exercice, entraînant une toxicité accrue du HCl par rapport aux expositions sédentaires.

Des groupes de 10 souris CF-1 dérivées de l’ICR et de 10 rats CFE dérivés de Sprague-Dawley ont été exposés à du HCl gazeux ou en aérosol pendant 5 ou 30 min afin de comparer la toxicité de chaque forme du composé (Darmer et al. 1974). L’analyse des aérosols a indiqué qu’aucune gouttelette n’avait un diamètre supérieur à 5 µm. Les animaux ont été observés pendant 7 jours après l’exposition. L’examen pathologique brut des animaux morts pendant l’exposition a révélé des changements modérés à sévères dans les poumons et les voies respiratoires supérieures. Les animaux ayant survécu 7 jours après l’exposition ont présenté des effets pulmonaires, y compris des indications de dommages alvéolaires. Des changements histopathologiques non spécifiés ont également été observés. Les valeurs de la CL50 pour l’exposition au HCl sous forme d’aérosol ou de gaz étaient similaires (tableau D-2). Chez les souris, la moyenne des deux valeurs de la CL50 à 5 minutes était de 12 500 ppm et à 30 minutes, de 2 400 ppm. Chez les rats, la moyenne des deux valeurs de la CL50 à 5 minutes était de 36 000 ppm et à 30 minutes, de 5 200 ppm. Ainsi, les données de Darmer et al. (1974) indiquent également que les souris sont plus sensibles que les rats au HCl par inhalation.

Les signes cliniques comprenaient des cheveux fragiles et décolorés, des dis1974) respiratoires. Le pic de mortalité est survenu en 24 h, mais des décès différés ont été observés 3 à 4 jours plus tard. Les animaux exposés présentaient un œdème pulmonaire de gravité variable, et une hémorragie pulmonaire a été observée aux concentrations létales. Aucun autre détail n’a été donné.

Anderson et Alarie (1980) ont rapporté une valeur de CL50 (exposition de 30 minutes, observation de 3 heures) de 10 137 ppm chez des souris normales et de 1 095 ppm chez des souris à la trachée canulée.

Wohlslagel et al. (1976) ont déterminé des valeurs de CL50 (exposition de 1 heure, observation de 14 jours) pour des souris CF-1 (1 108 ppm) et des rats CFE (3 124 ppm). L’exposition simultanée à l’alumine n’a pas modifié les valeurs de la CL50, et l’exposition simultanée au fluorure d’hydrogène (HF) n’a entraîné que des effets additifs. L’autopsie des animaux mourants a révélé une congestion pulmonaire et des hémorragies intestinales chez les rats et les souris et des hémorragies thymiques chez les rats.

Kirsch et Drabke (1982) ont rapporté une CL50 de 30 minutes d’environ 2 500 ppm pour les cobayes. Les cobayes affectés par le HCl avaient une fréquence respiratoire élevée, toussaient, avaient une respiration sifflante, avaient un écoulement nasal mousseux, se lissaient fréquemment et se déplaçaient lentement.

Les lapins et les cobayes exposés au HCl à 4 291 ppm pendant 30 min ou 670 ppm pendant 6 h sont morts (Machle et al. 1942). L’exposition de lapins et de cobayes à 3 687 ppm pendant 5 minutes est la concentration la plus élevée qui n’a entraîné aucune mort. La plus longue exposition des lapins et des cobayes qui n’a entraîné aucun décès a été de 6 h par jour pendant 5 jours à 67 ppm.

Hartzell et al. (1985b) ont déterminé que les valeurs de la CL50 de 5, 10, 15, 22,5, 30 et 60 minutes pour le gaz HCl chez les rats Sprague-Dawley mâles étaient respectivement de 15 900, 8 370, 6 920, 5 920, 3 715 et 2 810 ppm. Les valeurs de L(CT)50 (le produit de la concentration et du temps qui entraîne la mort de 50 % des animaux testés) pour le HCl (tableau D-3) varient d’environ 80 000 ppm min (exposition de 5 minutes à environ 16 000 ppm) à environ 170 000 ppm min (exposition de 60 minutes à environ 2 800 ppm).

MacEwen et Vernot (1974) ont combiné les données de Darmer et al. (1974) avec leurs propres données sur la CL50 du HCl gazeux pendant 60 minutes et ont calculé les valeurs de L(CT)50 pour les rats et les souris (tableau D-4). Ils ont conclu que la loi de Haber semblait être applicable au HCl pour ces temps d’exposition.

Effets oculaires Des souris exposées à des vapeurs de HCl pendant 10 min ont été étudiées pour leurs effets oculaires (GEOMET Technologies 1981). Des infiltrations importantes de cellules inflammatoires ont été observées à 490 ppm dans les conjonctives palpébrales et oculaires. Une nécrose de la cornée et des infiltrations de cellules inflammatoires dans les paupières ont été observées à 1 074 ppm. Des dommages étendus à l’œil et aux paupières ont été observés à une concentration de 1 946 ppm et plus.

Des souris Swiss-Webster ont été exposées à du HCl à 20-20 000 ppm pendant 10 min (Barrow et al. 1979). Des dommages oculaires indiqués par une infiltration de leucocytes polymorphonucléaires dans la conjonctive ont été observés chez les animaux exposés au HCl à 480 ppm, une nécrose cornéenne a été observée à 700 ppm et des dommages sévères aux globes ont été observés à 3 000 ppm.

Des opacités cornéennes ont été observées chez les cinq cobayes exposés au HCl à 1 380 ppm, chez quatre des six cobayes exposés à 1 040 ppm et chez un des quatre cobayes exposés à 680 ppm (Burleigh-Flayer et al. 1985). Une opacité cornéenne n’a pas été observée chez les cobayes exposés à 320 ppm.

Les lésions oculaires semblent se produire à des concentrations de HCl similaires chez les souris et les cobayes. Le niveau sans effet pour les dommages oculaires semble se situer à 400-500 ppm.

Effets neurocomportementaux Des babouins célibataires ont été exposés à du HCl à 190, 810, 890, 2 780, 11 400, 16 570 ou 17 290 ppm pendant 5 min (Kaplan 1987). Les animaux avaient été conditionnés à un test de fuite relativement simple, conçu pour simuler la fuite humaine, qui a commencé après l’exposition de 5 minutes. Le nombre de tentatives d’évasion a augmenté après l’exposition par rapport à celui d’avant l’exposition, ce qui indique une réponse irritative chez les animaux. Les tentatives d’évasion ont augmenté à 190 ppm. D’autres signes d’irritation étaient la toux et l’écume à la bouche à 810 ppm, progressant vers une salivation profuse, le clignement et le frottement des yeux, et les secousses de la tête à des concentrations plus élevées. Les animaux exposés à 16 570 et 17 290 ppm ont présenté une dyspnée sévère qui a persisté après l’exposition, puis sont morts plusieurs semaines plus tard d’infections bactériennes. L’examen histopathologique de ces animaux a révélé une pneumonie, un œdème pulmonaire et une trachéite avec érosion épithéliale.

Kaplan et al. (1984) ont utilisé un test opérant (boîte navette) pour évaluer la performance d’évasion chez les rats exposés au HCl. Les rats ont été exposés pendant 5 min à des concentrations allant de 11 800 à 87 660 ppm. Aux concentrations allant jusqu’à 76 730 ppm, mais pas à 87 660 ppm, les rats ont pu s’échapper. Les rats exposés à 11 800 et 14 410 ne sont pas morts, mais ceux exposés à 15 250 ppm et plus sont morts après l’exposition et le rat exposé à la concentration la plus élevée est mort pendant l’exposition.