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    Monoxyde de Carbone

    Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. La formule chimique s'écrit CO, la molécule est composée d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène. Ce corps composé est à l'état gazeux dans les conditions normales de pression et de température.

    Le monoxyde de carbone a été et reste un gaz industriel. Rappelons que le monoxyde de carbone CO participe à la combustion : les fours à gazogène à la fin du dix-neuvième siècle, du type générateurs Siemens, le brûlent essentiellement. Il reste un grand combustible, un agent réducteur ou d’addition industriel.

    Le monoxyde de carbone est incolore, inodore et très toxique pour les mammiferes. Il est la cause d’intoxications domestiques extrêmement fréquentes, parfois mortelles en cas d'absence de détection ou de survenue brutale dans l'air respirable de l'homme .

    Son émanation provient fréquemment d'un chauffage déréglé. Le mélange avec l’air est facile puisque sa densité est proche de celle de l’air. Ce gaz ici indésirable résulte de la combustion de matière carbonée dans des conditions spécifiques de combustion incomplète. L'oxygénation du foyer reste insuffisante pour brûler complètement les gaz formés à partir de la matière, mais la réaction est assez exothermique pour élever et maintenir la température au delà de 950°C. Le monoxyde de carbone se forme alors préférentiellement au dioxyde de carbone, selon l'équilibre de Boudouard. En dessous de ce seuil, la molécule CO est métastable, a fortiori à température et pression ambiantes. Elle se décompose toutefois très lentement, et surtout au contact de surfaces pour former du dioxyde de carbone et du carbone. C'est selon cette réaction réversible que le carbone est transporté au coeur des procédés sidérurgiques ou, plus surprenamment, au coeur de mécanismes biochimiques in vivo.

    Intoxication au monoxyde de carbone

    Toxicologie : Les risques

    L’intoxication par le monoxyde de carbone représente en France 6 à 8 000 cas par an dont 90 (en 2006) à 300 décès. C'est la première cause de décès par intoxication en France. En revanche la mortalité hospitalière est inférieure à 1%.

    Ses causes sont le plus souvent accidentelles, par mauvais fonctionnement ou mauvaise utilisation de moyens de chauffage ou de moteurs thermiques.

    Les signes cliniques les plus fréquents sont des céphalées (environ 80 % des cas), des vertiges (75 % des cas), nausées (51 % des cas). Le malaise est aussi fréquent. L’asthénie, l’impotence musculaire surtout des membres inférieurs sont aussi classiques.

    Une exposition plus importante provoque des signes neurologiques et sensoriels : excitation, agitation, ataxie, confusion, et plus graves, perte de connaissance (16 % des cas) et coma (3 à 13 % des cas).

    Le monoxyde de carbone est émis par les automobiles quand la température est insuffisante pour une oxydation complète des hydrocarbures de l'essence en eau et en CO2, température insuffisante du fait d'une durée insuffisante dans la chambre de combustion ou du fait d'une présence insuffisante d'oxygène. Il est généralement plus difficile de créer une combustion à faible rejet de CO qu'à faible rejet d'imbrûlés. La première source de CO pour l'homme est la cigarette. Le CO a une forte affinité (230 fois supérieure à celle du dioxygène) pour l'ion fer de l'hémoglobine, le principal transporteur d'oxygène dans le sang. De ce fait, peu de CO dans l'air inspiré conduit rapidement à la formation de carboxyhémoglobine qui remplace l'oxyhémoglobine. La capacité de transport de l'oxygène est diminuée et devient rapidement insuffisante pour apporter l'oxygène nécessaire aux tissus. Par ailleurs, le CO bloque des enzymes de la chaîne respiratoire mitochondriale : il s'ensuit une impossibilité pour la cellule d'utiliser l'oxygène qui lui parvient. Ainsi, l'organisme souffre rapidement d'une hypoxie généralisée : hypoxie "de transport" (dite hypoxie hypoxémique) et hypoxie "d'utilisation" (dite hypoxie histotoxique). Les tissus les plus sensibles au manque d'oxygène sont ceux qui en utilisent le plus, surtout si leur réserve énergétique est faible : le système nerveux central et le cœur sont les plus touchés. Une exposition suffisante peut rendre une personne inconsciente simplement en réduisant l'apport d'oxygène au cerveau, et provoquer des dommages cérébraux jusqu'au décès par anoxie. La carboxyhémoglobine a une teinte rouge vif de tel sorte qu'un empoisonnement au CO peut provoquer une teinte rose au niveau des joues. Cette coloration dite "teinte cochenille" est rarement observée en clinique. Elle est parfois constatée dans les intoxications massives, lors de l'autopsie.

    Principales causes d'intoxication

    La principale cause d'intoxication aigüe est l'utilisation de chaudières et cheminées à l'entretien imparfait ou trop espacé dans des pièces mal ventilées (hiver) et de chauffages d'appoints. Les chauffages d'appoint (gaz, pétrole,...) fonctionnant de façon prolongée (plus de 2 heures) sont une cause de plus en plus fréquente : ils consomment l'oxygène de la pièce où ils fonctionnent et y rejettent la totalité des gaz brûlés. La baisse du taux d'oxygène entraîne une combustion incomplète du gaz, au lieu du dioxyde, c'est alors du monoxyde de carbone qui est rejeté dans la pièce. Plus les occupants des lieux sont exposés à cette atmosphère nocive, plus leur état évoluera vers l'intoxication grave voire aiguë. Chez les survivants, d'importantes séquelles peuvent survenir.

    Ces risques se multiplient souvent en cas de mauvais temps ou de tempête, où le vent refoule bien souvent le gaz à l’intérieur du bâtiment ou de mauvais entretien des chaudières.

    Parmi les multiples sources de monoxyde de carbone, on peut notamment citer :

    • tous les moteurs à explosion quel que soit le combustible (automobiles, groupes électrogènes, motopompes, ...).
    • les systèmes fixes de chauffage avec combustion.
    • les appareils de chauffage d'appoint avec combustion (qui d'une part consomment l'oxygène de la pièce où ils fonctionnent et, d'autre part, y rejettent les gaz brulés, dont le monoxyde de carbone).
    • les appareils de production d'eau chaude avec combustion.
    • tout appareil ou outillage avec combustion (décolleuse à papiers-peints, ...).
    • la combustion du tabac, principale source d'exposition chronique.

    On recense également l'utilisation du monoxyde de carbone comme méthode de suicide, notamment à l'époque de l'arrivée du gaz de ville.

    L'écrivain Émile Zola est une des victimes les plus célèbres d'intoxication au monoxyde de carbone. Il est mort à son domicile parisien, le 29 septembre 1902, à cause d'un mauvais tirage de la cheminée de sa chambre conjugale. Sa femme, plus proche de la fenêtre, a été réanimée au petit matin.

    Physiologie

    La molécule CO est un poison pour les vertébrés, elle forme un complexe stable avec l’hémoglobine sanguine en se fixant sur le fer ou hème. Ce complexe perturbe l’activité des autres globines voisines. L’hème fixe de manière réversible l’oxygène cédé aux cellules du corps, ainsi que le dioxyde de carbone repris et expiré. Empêchant la circulation d’oxygène et l’élimination de CO2, le CO provoque étouffement et paralysie.

    Le corps produit pourtant naturellement du monoxyde de carbone par des processus biochimiques. L'hème de l'hémoglobine est le substrat d'une enzyme (oxygénase) qui va produire du monoxyde de carbone et de la biliverdine. La biliverdine peut alors être réduite en bilirubine qui sera excrétée par le foie. Au niveau du cerveau, on a pu mettre en évidence un rôle de neurotransmetteur au monoxyde de carbone.

    Les algues brunes marines, proches des kelps géants, fixées sur des rochers stockent le monoxyde de carbone produit par des mécanismes biochimiques encore mal connus dans des vésicules de gaz. La teneur des algues peut atteindre une concentration globale de 5 % de CO, soit une quantité capable de tuer un être vivant qui ingérerait ces algues.

    Symptômes

    Les symptomes varient selon l'exposition :

    • à faible exposition : mal de tête frontal, nausées ;
    • à exposition moyenne : mal de tête frontal persistant avec sensation de battements, nausées, vertiges ou étourdissements, somnolence, vomissements, pouls rapide, baisse des réflexes et du jugement ;
    • à exposition très importante : faiblesse, évanouissement, convulsions, coma, décès.

    Mal de tête et nausées sont les symptômes les plus fréquemment rencontrés. Ils sont inconstants et non spécifiques. Les femmes enceintes, les personnes âgées et les enfants de moins de deux mois sont plus fragiles face au monoxyde de carbone.

    Le CO agit comme un gaz asphyxiant très toxique qui, absorbé en quelques minutes par l’organisme, se fixe sur l’hémoglobine :

    • 0,1 % de CO dans l’air tue en une heure ;
    • 1 % de CO dans l’air tue en 15 minutes ;
    • 10% de CO dans l’air tue immédiatement.

    Dans la fumée de cigarette, le CO peut varier en fonction de l'aération du milieu, cependant, il peut être présent en grande quantité car il se dégage de la combustion incomplète des composants de la cigarette. Il faut savoir que le non-fumeur est plus exposé à de nombreuses toxines (dont le CO fait partie) que le fumeur lui même.

    Traitement

    L'antidote de l'intoxication par le monoxyde de carbone est l'oxygène. Le plus souvent utilisé en normobarie, il est, dans les cas les plus graves, utilisé en hyperbarie dans un caisson d'oxygénothérapie hyperbare.

    Sécurité

    Les premiers secours pour une intoxication au monoxyde de carbone consistent à retirer la personne de la pièce d'exposition (sans se mettre en danger, le CO est inodore donc indétectable sauf par l'utilisation d'un appareil spécifique), appeler les secours, masser en cas d'arrêt cardiaque, voire défibriller si l'on dispose de l'équipement adéquat, insuffler (bouche à bouche, ballon). L'apport d'oxygène, antidote de l'intoxication, est souhaitable, aussi rapidement que possible. Dans certains cas, une hyperoxygénation en caisson hyperbare sera prescrite.

    En cas d’accident, les consignes de sécurité en cas d’accident dû au monoxyde de carbone sont simples :

    1. Aérer immédiatement les locaux en ouvrant portes et fenêtres.
    2. Faire évacuer les locaux et vider les lieux de leurs occupants.
    3. Appeler les secours.
    4. Ne réintégrer les locaux qu’après le passage d’un expert qui recherchera la cause de l’intoxication et proposera les travaux à effectuer.

    Référence ONU pour le transport de matières dangereuses :

    • Nom (français) : Monoxyde de carbone comprimé
    • Classe : 2
    • numéro : 1016

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