Intérêt et limites de l'examen minéralogique du liquide de lavage broncho-alvéolaire dans le diagnostic des broncho-pneumopathies professionnelles

Int6r t e t l imi tes de r e x a m e n m i n 6 r a l o g i q u e du l iqu ide de lavage broncho-alv olaire

dans le d iagnos t ic des b r o n c h o - p n e u m o p a t h i e s p r o f e s s i o n n e l l e s

P. B R O C H A R D *, J. BIGNON, P. SEBASTIEN * D~partement de M~decine du Travail, 40, avenue de Verdun, 94010 Cr~tei/Cddex (France)

Interest and limits of the mineralogic study of alveolar washings in the diagnosis of occupational broncho-pneumopathy

RI~SUMI~

L ' in t roduct ion de la technique de lavage broncho-alv6olaire (LBA) en pneumologie a permis d 'acc6der fac i lement au secteur endo-alv6olaire. Les analyses min6ralogiques effectu~es sur le liquide recueilli (LLBA) cont r ibuent "~ mieux compren- dre les relations entre particules min6rales inhalables et diverses pathologies broncho-pulmonaires . L ' amian t e est actuellement l '~l~ment le plus 6tudi~ par LBA. Apr~s avoir rappel6 les principales techniques analytiques, la s ignif icat ion des r6sultats obtenus est d iscut6e: relat ion charge endo-alv6olaire/charge tissulaire, relat ion charge endo-alv~ola i re /exposi t ion, relat ion charge endo-alv6olai re /effe t pathog6ne. L'int6r& de la biom6trologie (d6termination d 'un pol luant en r6tent ion dans un 6chanti l lon biologique b, un instant donn6) s'6tend 6galement aux autres particules min6rales, f ibreuses ou non fibreuses. Enfin, les implications m6dico-l~gales du LBA sont envisag6es dans le cadre des maladies professionnelles indemnisables (article L 499 du Code de la S6curit6 Sociale) ou non (article L 500 du Code de la S6curit~ Sociale).

S U M M A R Y

The broncho-alveolar lavage / laid (BALF) provides a s imple .~antple o/ the endo-alveolar space. The mineralogical attalysis o] the B A L F is determinant in the study o/ the relationships between inhaled mineral particles and lung diseases. Asbeste has been extensively s tudied by BAL. The main analytical technics are reported and results are discussed : relationships between endo-alveolar burden and lung burden, endo-alveolar burden and exposure, endo-alveolar burden and pathogenic et]ects. Biometrology (analyMs o/ the polluant burden o / a biological ,~ample) is also available /or other f ibrous and non fibrous mineral particles. The use/ullness o/ B A L is al.~o discussed /or compensatory determination o[ occupational lung disease.

Contrairement ~ d'autres organes contribuant l '6puration de substances toxiques e t /ou exog~nes (foie, reins), le poumon est difficilement accessible

la biopsie. Celle-ci n6cessite une intervention chi- rurgicale qui, parfois indispensable au bilan initial, ne peut &re r6p6t6e s6quentiellement. Aussi a-t-on mis au point, grace au d6veloppement des techniques d'investigations endoscopiques, une m6thode d'explo- ration dtt secteur endo-alv6olaire : le /avage broncho- alv~olaire (LBA). Le LBA, initialement appliqu6 aux 6tudes cxp6rimentales, est maintenant devenu un examen de routine en pneumologie. II permet d'ap- porter des informations qualitatives et quantitatives sur les constituants du secteur endo-alv~o/aire (6rude cytologique, ~tude biochimique, recherche de particules inhal6es en r6tention dans l'alv6ole). Ces

connaissances se d6veloppent dans 3 directions principales :

- - compr6hension des m~canismes physiopathog~- niques d'affections respiratoires, en particulier dans le cadre de la pathologie pulmonaire interstitielle [18, 24] ;

- - aide au diagnostic en pratique pneumologique par la mise en 6vidence de profils cytologiques e t / ou biochimiques 6vocateurs, et par la d6couverte d'agents 6tiologiques [22] ;

- - 6 t a b l i s s e m e n t d 'une biomOtrologie du LBA, c'est-'~-dire 6tude qualitative et quantitative de pol- luants sp6cifiques en r6tention dans l 'alv6ole au moment de l 'examen [6].

C'est ce dernier aspect qui sera discut6 ici.

Tir6s h part : P. B R O C H A R D , D6par tement de M6decine du Travail, Service de Pneumologie , 40, avenue de Verdun, 94010 Cr6teil Ccdex (France).

Mots-clds : lavage broncho-alv6olaire, b r o n c h o p n e u m o p a - thies professionnelles.

Key-words : alveolar washing, occupat ional b roncho- pneumopathy .

Acta Endoscopica Vo lume 12 - N ~ 5-6 - 1982 421

En effet l '6valuation pr6cise d 'une exposi t ion pro- /essionnelle n6cessite la connaissance des concentrations des particules respirables dans l'air recueilli au niveau des voies a6riennes sup6rieures de chaque sujet (pr61~vement individuel), pendant l 'ensemble de sa vie professionnelle. Cette situation id6ale n'existe pas et les 6tudes 6pid6miologiques ont extrapol6 les niveaux d'exposition sur des pr616vements d'atmo- sph6re effectu6s soit directement sur les lieux de travail (pr61bvement d'ambiance), soit surtout par analogie avec les quelques documents m6trologiqucs disponib!es 5- des postes de travail jugfs 6quivalents ou par reconstitution de certaines situations de travail. Pour les fortes expositions, observ6es autrefois, ce facteur d'impr6cision ne modifie pas l'appr6cia- tion de l 'effet pathogbne d 'une poussi6re. Par contre, pour les p/us faibles niveaux d'expositions, observ6es actuellement apr~s l'am61ioration des techniques de lutte contre les poussi~res, cette marge d 'erreur peut 6tre consid6rable, notamment quand on cherche 5- 6valuer avec pr6cision la relation entre la dose d'exposi t ion et la r~ponse pathogkne, n6cessaire 5. la d6termination de recommandations, e t / ou de rfgle- mentations ayant pour but de pr6venir la survenue d 'une alt6ration de la sant6 des travailleurs expos6s

des a6rosols toxiques.

C'est pourquoi, depuis quelques ann6es, de nombreuses 6quipes int6ress6es par la pathologie professionnelle d6veloppent ce concept de biom6tro- logie, qui sans se substituer 5- la notion de contr61e de l 'atmosph~re (aux postes de travail ou dans l 'environnement g6n6ral), apporte une information suppl6mentaire sur ,la charge individuelle, c'est-5-- dire la quantit6 d'un polluant sp6cifique en r6tention dans l '6chantillon biologique analys6 5- un instant donn6 [3, 4].

Dans le cadre des particules min6rales qui nous intfressent plus particuli6rement, cette biom6trologie doit contribuer 5- r6pondre aux questions auxquelles sont confront6s pneumo~ogues et m6decins du travail, devant un sujet atteint d 'une affection respiratoire, lorsque la nature de cette affection peut relever d'une origine professionnelle :

- - E x i s t e - t - i l r6ellement une exposition 5- des poussibres ? Quelle en est leur nature et quelle a 6t6 l'intensit6 de cette exposition ?

- - Dans quelle mesure existe-t-il un rapport entre l'exposition et la pathologie observ6e ?

Nous envisagerons successivement les probl~mes pos6s par les aspects techniques du LBA, et par l 'interpr6tation des r6sultats concernant les particules min6rales fibreuses ou non.

I. T E C H N I Q U E D U L A V A G E B R O N C H O - A L V E O L A I R E

Le LBA est une m6thode simple, effectu6e apr6s examen macroscopique des bronches, 6ventuellement accompagn6 de prises de biopsies (biopsie d'6peron, de 16sions suspectes endobronchiques, de parenchyme pulmonaire par voie transbronchique). Les seules contre-indications demeurent le trouble venti- latoire obstructif s6v6re (V EMS /CV 45 %), l'insuf- fisance respiratoire s6v~re (PAO., 50 mm Hg) et les p6riodes de surinfection. Les incidents de cette technique (5- l 'exclusion des prises biopsiques) sont rares et sans gravit6 si les contre-indications sont respec- t6es ( 1 % des syndromes f6briles spontan6ment r6so- lutifs en 24 5- 48 heures [7]).

En vue d 'un examen min6ralogique, on introduit dans une bronche sous-segmentaire du lobe moyen ou de la lingula 150 ~ 300 ml de sdrum physiologi- que ti6de. Le recueil se fait par siphonage ou surtout par aspiration douce 5- la seringue. Une aliquote (au minimum 40 ml du liquide de lavage broncho- alv6olaire (LLBA) est recueillie sur flacon de formol d6poussi6r6 pour 6tude min6ralogique, le reste est destin6 aux analyses biochimiques et cytologiques. Le probl~me de la reproductibilitd de l'6chantillon- nage a 6t6 6tudi6 dans un protocole effectu6 sur 5 sujets diff6remment expos6s a l 'amiante : 300 ml de s6rum physiotogique ont 6t6 inject6s par fractions de 50 ml avec recueil 5- la seringue s6par6 par 6 aliquotes. La fraction n ~ 1 6tait la plus pauvre en corps ferrugineux (CF), les autres fractions avaient une concentration en CF 6quivalente avec cependant un rendement maximum pour la fraction n ~ 3 (tableau I). Une standardisation des prdl6ve- ments 5- vis6e min6ralogique pourrait donc ~tre propos6e utilisant pr6f6rentiellement le 3 ~ 6chantillon afin d'assurer une meilleure homog6n6it6 des r6sultats min6ralogiques.

TABLEAU I

CONCENTRATIONS EN CORPS FERRUGINEUX DANS LES 6 FRACTIONS SUCCESSIVES DE LIQUIDE RECUEILLI PAR UN PROCI~D,~. DE LAVAGE ITF.RAT1F

Patients

Rendement moyen sur les 5 patients . . . . . . . . .

0 3,7 0

15 0,05

0,13

0,06 19 0,25

134 0,75

1,20

Fractions successives de lavage

3 4

0 0 22 20

1,20 1 104 85

0,60 0,30

1,44 1,08

0,10 11

1,1 I1 0,30

1,12

0 8,7

0,95 152

0,55

1,17

Moyenne des fractions

0,03 14 0,73

83 0,42

422 Volume 12 - N o 5-6 - 1982 Acta Endoscopica

II. A N A L Y S E M I N E R A L O G I Q U E DU L I Q U I D E DE L A V A G E

B R O N C H O - A L V E O L A I R E

2.1. LES AMIANTES

2.1.1. Choix de la technique d'observation [21].

Deux mdthodes principales sont utilis6es:

a) Analyse en microscopie optique.

Apr6s digestion des 616ments organiques de l'6chantillon par l 'hypochlorite de sodium, filtration sur membrane Millipore | (25 mm de diambtre, 3 tt de porosit6), clarification du filtre par le Toluene et montage entre lame et lamelle, on 6tablit h • 250 la numeration des corps [errugineux (CF). Ceux-ci r6sultent de i 'enrobage des fibres d'amiante par un mat6riel ferroprot6iquc pendant le s6jour intra- macrophagique de ces fibres. II s'agit d 'une m6thode simple, peu cofiteuse et bien reproductible. Elle doit donc 6tre la technique de base utilisable en routine. En effet la sp6cificit6 de ces CF a 6t6 bien 6tablie par la d6termination de la nature de la fibre centrale cn microscopie dlectronique.

On distingue les CF typiques, avec une gaine ferro- prot6ique jaune d 'or et une partie centrale claire, qui sont form6es dans plus de 90 % des cas sur des amphiboles ; ccs CF typiques peuvent donc 6tre assimil6s ?~ des corps asbestosiques bien que r6cem- ment nous ayons observ6 des corps z6olitiques iden- tiques aux corps asbestosiques au microscope optique [23]. L'identification des CF atypiques a montr6 qu'ils sont form6s sur des poussi6res tr~s diverses (carbone, silicate feuillet6, terre des diatomfes [12, 13, 14].

b~ Analyse en microscopie (lectronique.

La plupart des fibres non gain6es sont de taille inframicroscopique et ne peuvent 6tre identifi6es en microscopic optique. Aussi doit-on avoir recours h la microscopique 61ectronique [21].

La pr6paration du pr61~vement se fait par digestion par l 'hypochlorite de sodium, puis filtration sur membrane Nucl6opore | (diam/~tre de 47 mm, porosit6 de 0,4 la), suivi d 'un transfert des particules sur les grilles d'observations (technique du sandwich). La caractdrisation individuelle des particules (fibres nues ou CF) se fait au microscope 61ectronique ~ transmission ~t • 33 000 (morphologie, analyse cristallo- graphique par diffraction 61ectronique, analyse chimique par spectrom6trie dispersive en 6nergie de rayons X). I1 s'agit lh d 'une m6thode beaucoup plus astreignantes et cofiteuse, r6serv6e h certains cas particuliers ou dans le cadre de protocoles d'6tudes sur les caract6ristiques des fibres inhal6es.

2.1.2. Signification des rdsultats.

La discussion peut s'articuler autour de 3 questions cl6s :

- - quelle est la relation entre la charge endo- alv6olaire et la charge tissulaire ?

- - quelle est la relation entre la charge min6rale (endo-alv6olaire ou tissulaire) et l 'exposition ?

quelle est la relation entre la charge min6rale et la pathologie observ6e ?

a) Charge endo-alv~olaire, charge tissulaire.

Une corr61ation entre la num6ration des CF dans la LLBA et dans le parenchyme pulmonaire a 6t6 6tablie h partir des couples d'6chantillons obtenus sur 41 sujets expos6s ou non ~ l 'amiante (figure 1). Cette m6me 6tude a 6t6 effectu6e entre la num6ration des CF dans l 'expectoration et dans le poumon. I1 en r6sulte que le L L B A est plus sensible que l 'expectoration puisqu'il permet d'explorer les faibles char- ges parenchymateuses (inf6rieures b. 103 C F / c m 8 de tissu fix6). Mais dans cette gamme de concentration, il n 'apparait pas de corr61ation forte entre la charge pulmonaire et la charge endo-alv6olaire mesur6e par le LBA. A I'inverse, I 'expectoration est moins sensible que le L L B A puisqu'il existe une valeur seuil correspondant ~t 10 a C F / c m "~ de tissu fix6, en de~z~t de laquelle on ne retrouve plus de CF dans l 'expectoration. Par contre, la sp6cificit6 de l 'expectorat ion pour des concentrations tissulaires sup6rieures 10 a C F / c m :~ de tissu fix6 est meilleure que celle du LLBA, ainsi qu 'en t6moigne la corr61ation forte observ6e entre charge parenchymateuse et charge de I'expectoration.

Par ailleurs, afin de confirmer les hypotheses for- mul6es par J. Bignon et coll. [2] selon lesquelles 1 % des fibres non gain6es et des CF se t rouvent dans I'alv6ole, un poumon entier du sujet asbestosique a fait I'objet d 'un lavage broncho-alv6olaire Iors de I'autopsie. Les donn6es reproduites dans le ta- bleu II confirment les hypotheses test6es. I1 apparai t 6galement que les CF repr6sentent 1 % de l 'ensemble des fibres, aussi bien dans le LLBA que dans le poumon. Nous verrons que ce dernier r6sultat d6pend des caract6ristiques des fibres inhal6es.

b) Charge endo-alv~olaire, exposition.

Deux probl~mes se posent, I'un qualitatif, l 'autre quantitatif.

- - Aspect qualitati[. Si nous avons montr6 que l'on peut assimiler CF typique et corps asbestosique, il faut savoir que la formation de la gaine ferro- prot6ique d6pend de la nature et de la morpho- Iogie des fibres d 'amiante inhal6es [1]. Les amphiboles, les fibres les plus 6paisses et les plus longues sont 6gafement plus ais6ment transform6s en CF. Ainsi une exposition exclusive au chrysotile peut-elle ~tre m6connue par la recherche exclusive de CF. Enfin. Churg a soulign6 l'int6r~t de d6terminer la nature exacte de la fibre d'amphibole gain6e, qui peut orienter vers une origine professionnelle (crocidolite, amosite) ou environnementale (tr6molite, antrophyllite) [111.

Acta Endoscopica Volume 12 - N ~ 5-6 - 1982 423

TABLEAU II

CARACTI~RISTIQUES DES FIBRES RECUEILLIES PAR LAVAGE ET DES FIBRES DE LA PII~CE APRILS LAVAGE

V o l u m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nombre de corps ferrugineux en microscopic optique . . . . . . . . . . . .

Nombre de fibres non gaindes cn microscopie 61ectronique . . . . . . .

T y p e s d e f i b r e s . . . . . . . . . . . . . . . .

Longuenr moyenne (tim) . . . . . . .

Diam~tre moyen 0tin) . . . . . . . . . .

Totalit6 du liquide de lavage Totalit6 broncho-alv6olaire de la piece tissulaire

In jec t6 :4 litres (injections rdp6t6es) Recueilli: 2,55 litres

3,5 107

4 3 26 31

2,2 (1,9) 4,4 (3,7)

0 ,11 (0 ,02 ) 0,25 (0,30)

2,5 litres, volume mesur6 au CHIC

1,5 10 'a

2,1

Crocidolite Amosite Non identifiables

Crocidolite Amosite

1 Crocidolite Amosite

10 9 2,4 10 H

Crocidolite 38 Amosite 34 Non identifiables 28

Crocidolite 3,7 (1,9) Amosite 4,7 (3,8)

Crocidolite 0,11 (0,02) Amosite 0,21 (0,15)

I! r6sultc de ces donn6es qu'une recherche n6ga- tive de CF clans le LLBA doit faire pratiqucr une dtude pr6cisc en microscopic 61cctronique si le doute pcrsiste sur la nature de I'exposition.

- - A s p e c t quantitati[. L'interpr6tation quantitative d'une num6ration des CF dans le LLBA a 6t6 6ta- blie sur plusieurs 6tudes comparant la biom6trologie du LLBA et I 'appr6ciation de I'exposition par un questionnaire professionnel standardis& Lorsque I'on compare deux groupes fortement contrastds (exposition forte et certaine, absence certaine d'exposition) on ne retrouve pas de recouvrement des valeurs des num6rations de CF dans ces deux groupes. Par contre I'analyse des fibres non gain6es en microscopie 61ectronique ne permet pas de distinguer clairement ces deux groupes [20]. De m~me, dans une 6tude portant sur 80 sujets class6s en trois groupes (exposition certaine, absence certaine d'exposition, et exposition ind6termin6e sur les donn6es du questionnaire) la recherche de CF a 6t6 constamment n6gative chez les t6moins volontaires non expos6s, positive dans 29 cas sur 33 sujets certainement expos6s. Dans les 40 cas interm6diaires, 25 cas sont rest6s n6gatifs alors que I'on retrouvait des CF dans 15 cas, t~moi- gnant d'une exposition m6connue par le seul interrogatoire [15].

Ces r6sultats soulbvent trois remarques :

1. Une recherche nOgative de C F (inf6rieure 5. 0,05 CF/ml de LLBA, correspondant ft. la limite de la m6thode d'observation) effectu6e dans des conditions techniques satisfaisantes ne peut dliminer une exposition professionnelle ~i l 'amiante : rappelons les particularitfs des expositions exclusives aux fibres de chrysotile qui peuvent 6tre mdconnucs en raison de la faible proportion de CF sur ce type dc fibre.

2. La notion de valeur seui l de C F dans lc LLBA permettant d 'affirmer une exposition professionnelle h I'amiante n'est pas 6tablie. N6anmoins, 1'6tude des

correspondances entre l 'exposition appr6ci6e par le questionnaire et la numeration des CF montre que les patients non expos6s n 'ont pas de concentration sup6rieure b. 0,1 1 C F / m l de LBA alors que Its patients fortement expos6s ont des concentrations sup6rieures ~l 0,3 C F / m l avec des valeurs extr6mes atteignant 10 000 CF/ml .

3. Rappelons les diHicultds d'apprdciation des n iveaux d 'exposi t ion sur les donndes d'un quest ion- naire : tous lcs caractbres de l'exposition ne peuvent 6tre obtenus 5. partir d ' informations r6trospectives (intensit6 exprim6e en concentration de fibres inhalables dans I'air au voisinage des voies a6riennes sup6rieures du sujet ; dur6e de I'exposition et p6riode de la vie du sujet ofa intervient l'exposition par rapport it l'instant de l 'observation ; nature des fibres inhal6es; variables individuelles ou environnemen- tales susceptibles de modifier la ddposition, I'dpura- tion et la rdtention de fibres inhat6es). La charge endo-aiv6olaire r6sulte de l'int6gration de cet ensemble de donn6cs h l'instant o/1 elle est mesur6e.

c) Charge endo-alv~olaire , e[]et pathogEne.

Des 6tudes exp6rimentales fitudient les modifications de param6tres cytologiques et biochimiques du LLBA en fonction des donn~es min6ralogiques d'une part et de I'apparition d 'une pathologie chez l'animal d'autre part. Les ~tudes cas-eontr~le mendes chez I 'homnte sont encore tr6s insuffisantes ct ne permet- tent pas de corr61er les donn6es min6ralogiques et la patho[ogie observ6e : il n'existe pas de seuil dans la num6ration des fibres inframicroscopiques, s6pa- rant les sujets expos6s avec une pathologic sp6ci- fiqt, c des sujcts cxpos6s sans pathologic sp6cifique [171. Par contre, l 'association des informations min6- ralogiques, cytologiques ct biochimiques du LLBA sera peut&tre chez I 'homme un moyen d'approcher la relation exposition-r6ponse pathog6ne [191. II faut souligner I'int6r6t de la technique du LBA qui

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contribue, avec les autres moyens de la fibroscopie bronchique, au diagnostic positif de l 'asbestose (for- mule cellulaire, biopsie pulmonaire transbronchique) ou du cancer bronchique (cytologie, biopsie bronchique).

2.2. AUTRES PARTICULES MINI~RALES FIBREUSES

Les modules d '6tude 6tablie pour l 'amiante sont applicables 5. toutes les particules min6rales fibreuses.

Mais il reste h connaitre le devenir biologique de chaque type de fibre afin de d6terminer la variable la plus repr6sentative dans l '6chantillon 6tudi6 (fibre nue, fibre gain6e). Les r6sultats d6jh obtenus dans ce domaine restent tr~s fragmentaires. Seule une 6tude concernant les fibres d 'at tapulgite dans le L L B A a 6t~ r6cemment publi~e [5].

Le domaine est n6anmoins tr~s important en raison de l 'utilisation industrielle de nouvelles fibres synth6tiques se substituant 5. l ' amiante (tableau III) .

TABLEAU III

APPLICATIONS INDUSTRIELLES DES FIBRES SYNTHs 1NORGANIQUES INTERVENANT COMME SUBSTITUT AUX FIBRES D'AMIANTE

Utilisation Type de fibres

Textiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Isolation thermique en g6n6ral de 1260 ~ h 1400 ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . .

au-delh de 1400 ~ --~ 1600 ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Plaques igni/ug~es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ciments et plastiques ren/orcds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Matdriel de friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Isolation ~lectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- - 300 ~ fibres de verre au-delb, de 300 ~ fibres c6ramiques et fibres de silice

- - fibres de verre, laine de roche, laine de verre - - fibres r6fractaires c6ramiques (silicate d'alumine comprenant

au moins 20 % ALOe) - - f i b r e s de silicium et de zirconium

- - fibres c6ramiques

- - fibres de verre, fibres d'acier

- - fibres de carbone - - fibres d'acier - - fibres de verre, laine de verre

- - au-dessus de 200 "C fibres de verre - - au-dessus de 560 "C fibres c6ramiques - - jusqu'~ 1 000 ~ fibres de silicium

2.3. PARTICULES MINI~.RALES NON FIBREUSES

La biom6trologie des particules non fibreuses est beaucoup plus complexe, car, s'il est facile de d6ter- miner la nature d 'une poussi~re dans le LLBA, sa signification passe par une dOtermina t ion quant i ta - t ive . Cette approche doit ~.tre faite par les m6thodes d 'absorpt ion atomique (analyse chimique globale) et de diffractom6trie des rayons X (analyse cristal- line globale).

II reste h 6tablir une banque de donn6es sur un 6chantillonnage repr6sentatif des divers niveaux d'expositions qui permet t ra de calibrer ces m6thodes. En effet, l 'exposition au quartz est ubiquitaire et la raise en 6vidence q u a l i t a t i v e de cristaux de quartz dans le L L B A est identique dans une population t6moin et dans une popula t ion expos6e (sableurs) [22]. De plus l 'analyse ponctuelle des particules par les m6thodes utilis6es pour les fibres min6rales, est applicab!e fi l '6tude des poussi~res contenues dans les macrophages alv6olaires observ6es en microscopie 61ectronique ~ transmissions sur des coupes ultra- fines du culot de centrifugation du LLBA. Une appr6ciation semi-quanti tat ive des particules obser- v6es peut 6tre tent6e. A noter 6galement que cette m6thode permet de r6v61er des expositions professionnelles inhabituelles : la d6couverte de particules

de C d r i u m dans les macrophages alv6olaires d 'un L L B A a permis de d6couvrir cette exposition m6- connue par l ' interrogatoire professionnel. L 'enqu6te sur les lieux de travail a permis de confirmer a posteriori la r6alit6 de l 'exposition.

1II. I N T E R E T E T L I M I T E S D U L A V A G E B R O N C H O - A L V E O L A I R E

E N M E D E C I N E D U T R A V A I L

3.1. MALADIES PROFESSIONNELLES INSCRITES AUX TAULEAUX inscrits dans le d6cret mis 5- jour du 31-12-1946 du code de la S6curit6 sociale.

Les constatations pr6c6dentes doivent ~tre discu- t6es sur le plan m6dico-16gal. En effet, les personnes qualifi6es en mati~re de pneumoconioses sont ame- ndes h envisager chaque cas sous deux angles :

3.1.1. Existe-t-il nne e x p o s i t i o n professionnelle la substance incriminde ?

a) La valeur de la d6termination des CF typiques a ~t6 envisagae plus haut. I1 serait donc Iogique d 'en tenir comptc dans 1'6tablissement de l 'exposition, en sachant n6anmoins qu'elle ne peut remplacer l ' inter-

Acta Endoscopiett Volume 12 - N ~ 5-6 - 1982 425

roga to i re et l ' e n q u & e sur les l ieux de t ravai l en raison de l ' ex i s tence de faux n6gatifs et des nombreuses possibili t6s d ' expos i t ion ext ra-profess ionnel les . I1 faut 6ga lement insister sur la n6cessit6 d ' e f f ec tue r la nu- m6ra t ion des C F visibles en mic roscop ie op t ique dans des l abora to i res entrain6s qui devra ien t ~tre soumis ~t un agr6ment par les pouvoi rs publics. Ce t te condi- t ion doi t pe rme t t r e d ' accep te r la sp6cificit6 des CF typ iques sans recours aux m6thodes complexes et cofi teuses de la mic roscop ie 61ectronique.

b) La r eche rche des autres par t icules min6rales non f ibreuses est encore du d o m a i n e de la recherche et ne peut ~tre q u ' u n 616ment d ' o r i en t a t i on d 'unc enqu6te 6t iologique.

3.1.2. Exis te- t - i l une p a t h o l o g i e en rappor t avec cette expos i t ion ?

Nous avons d6jh envisag6 les limites du L B A dans la pa thologie li6e h l ' amian te . La f ib roscopie b ron- chique est n6anmoins une m6thode d iagnos t ique de base en mat i6re de pa tho log ie pu lm ona i r e interstitielle et de cance r b ronch ique , quel le q u ' e n soit l '6tiologie.

3.2. MALADIES A CARACTI~RE PROFESSIONNEL

non inscrites aux tab leaux (h d6clarat ion obl iga to i re selon l 'ar t ic le L 500 du code de la S6curit6 sociale).

Les donn6es b iom6t ro log iques do iven t 6tre des 6!6ments c o m p l 6 m e n t a i r e s de grande va leur dans I '6tude de ces affect ions ne donnan t pas encore droi t "~ r6parat ion. El les pou r ron t cont r ibuer ?a la cr6at ion de nouveaux t ab leaux de ma lad ie profess ionnel le .

RI~FI~RENCES

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Contrary to other organs which aid in eliminating toxic and /oreign substances (liver, kidneys), the lungs are di]]icult to biopsy. This demands a sur- gical procedure, which sometimes indispensable to the initial evaluation, cannot be regularly repeated. Today, thanks to the development o/ endoscopic investigation, there exists a technique /or exploring the alveolar level : the alveolar washing (AW) .

The A W was initially used in experimental studies, but is now become a routine exam in pneumology. It brings qualitative and quantitative information about components o/ the alveolar level (cytology, bioche- mistry, and inhaled particles retained in the alveolus). This knowledge is developing in three principal directions :

- - understanding physiopathogenic mechanisms in respiratory diseases, especially /or interstitial pathology [18, 24] ;

- - help to diagnose in pneumologic practice by cytologic profiles, biochemical traces and by un- covering etiological agents [ 2 2 ] ;

- - establishing a biometrology o/ A. Washings, i.e. quantitative and qualitative study of specific pollutants retained in tire alveolous [6].

It is this last aspect that we will discuss here.

In /act , to have a precise evahtation of proJessional exposure, one needs to know ttre concentration o/ particles, in the air collected in the upper respiratory system of each subject (individual sample), through his pro[essional liIe. This is never the case, epidemio- logic studies have extrapoled levels of exposure, either by collecting atmosphere samples on working places mainly using the Jew metrologic documents available in working places considered as equivalent, or by reconstitution o / s o m e working conditions. For high exposures, as observed in the past, these inde- finite data doest not modi/y the appreciation of tire pathogen impact of a dust. Thanks to better technique in dust prevention, levels of exposure are lower ; but this /act increases the range o/ error, especially i/ you try to estimate accurately the relationship between the degree of exposure and the pa thogenic r e s p o n s e : this relationship is necessary to settle recommandations and~or rules of prevention ]or workers exposed to toxic aerosols.

Therefore, a few years, many groups interested

in occupational pathology have developed this concept o/ biometrology; this does not replace the notion o/ environment control (in working stations or in general environment) but gives more information about individttal load, i.e. the amount o/ a specific pollutant retained in a biologic sample at a precise moment [3, 4].

For what concerns mineral particles which is the subject o/ our research, that biometrology must contribute to answer the questions Pneumologists and Occupational doctors are confronted with, in front of a patient with a respiratory disease, when a pro[essional origin is considered :

- - Is there really dust exposure ? o/ what nature and what intensity ?

- - To which extend is there a relationship between exposure and pathology ?

We'll discuss the technical aspects o/ A W and the interpretation o/ the results about mineral particles, fibrous or not.

I. T E C H N I Q U E O F A L V E O L A R W A S H I N G

It's a simple technique, perJormed after a macro- scopic bronchial examination, occasionally accompa- nied with biopsy samples (o/ spur, of suspect endo- bronchial lesions, pulmonary parenchyma). The only contra-indications are severe obstructive disease (MESS/ I , 'C 45 % ) and severe respiratory insuffi- ciency (PAO~ 50 m m Hg) and surin/ection episodes. Complications with this technique (to the exclusion ol biopsy) are unusual and harmless if contra- indications are respected ( 1 % of the subjects has a passing [ever, vanishing spontaneously within 24 to 48 hours) [7].

To proceed to a mineralogic examination, 150 to 300 ml o/ lukewarm physiologic serum are instilled into a subsegmental bronchia oJ the middle lobe or the lingula. Tire liquid is recovered by siphonning or mainly by soft aspiration with a syringe. One sample (at least 40 ml oJ alveolar washing liquid) is collected on a clean flask of formol /or examination o /minera l contents, the remainder is set aside [or cytological and biochemical analysis. The sample reproducibility


has been studied in 5 subjects diHerently exposed to asbestos : 300 ml o[ physical serum were instilled in /ractions o[ 50 rid, and recovered with a syringe in order to prepare 6 samples. Sample n ~ 1 had the

lowest contents o[ [errous bodies (FB), [or the other ones, it was more or less the same concentration, though with a maximal e[[iciency [or sample n" 3 (table 1).

TABLE I

FB CONCENTRATION 1N 6 SUCCESSIVE FRACTIONS OF LIQUID RECOVERED BY REPEATED WASHINGS

Patients

Patient sensibility . . . . ]

0 3.7 0

15 0.05

0.13

Successive fractions of washing

0.06 19 0.25

134 0.75

1.20

; 0 I 22

1.20 104

i 0.60

1.44

0 20

1 85

0.30

1.08

0.10 11

1.1 11 0.30

1.12

0 8.7 0.95

152 0.55

1.17

Fractions average

0.03 14 0.73

83 0.42

Thus when exposure to minerals is considered, a standardization of sampling could lead to collecting pre[erably the third sample in order to guarantee a better homogeneity o] the results.

II. M I N E R A L O G 1 C A N A L Y S I S O F A L V E O L A R W A S H I N G S

2.1. ASBESTOS.

2.1.1. Choice of the observa t ion techn ique [21].

Two methods are essentially used :

a) Optic microscop ica l analysis .

Al ter digestion of the organic components o] the sample by Natrium Hypochlorite, [iltration on a Millipore | membrane (diameter 25 mm, porosity 3), clari[ication o[ the filter by Toluene and setting up [or microscopy, one begins n u m e r a t i o n of FB at a magni[ication 250. These FB are the result o[ asbestos [ibers, encoated with a [erroproteic substance, during the intramacrophagic stay o[ these [ibers. This method which is simple, cheap and well reproducible must there[ore become a basic technique routinely used ; since the FB speci[icity has been well established by determination o[ central f iber nature by electron microscopy.

One describes typical FB composed o[ a light central part and a gold-yellow [erroproteic coat orga- nized in more than 90 % o[ the cases on amphiboles ; these typical FB can be assimilated to asbes tos bodies, though recently zeolitic bodies identical to A B have been observed on optic microscopy [23]. Identification of these atypical FB indi- cates that they are [ormed on various dusts (carbon, pu[[ silicate, earth [rom the diatomees) [12, 13, 14].

b) Elcc t ron microscop ica l analysis .

Since most o[ the uncoated [ibers have an in[ra- microscopical size, one cannot identi[y them in optic microscopy. There[ore, electron microscopy is necessary [21].

One prepares a sample by digestion with Natrium Hypochlorite, then [iltration on a Nucleopore | membrane (diameter 47 mm, porosity 0.4), [ollowed by a trans[er o[ particles on an observation grid (sandwich technique). One defines an ind iv idual specif icity o] particles (plain fibers or FB) with electronic transmission microscope at magnification 33 000 (morphology, cristallographic analysis by electron di[- [ration, chemical) analysis by X-rays scattering spectometry. This a much heavier and more expensive technique to be used in a ]ew speci[ic cases or in studies or inhaled fiber's characteristics.

2.1.2. Signif icance of results.

Three main questions are discussed : - - r e l a t i o n s h i p between int'raalveolar load and

tissue load ;

- - relationship between mineral load (alveolar or tissular) and exposure ;

- - relationship between mineral load and disease.

a) Alveola r load, t issular load.

A correlation between FB numeration in alveolar washings and in pulmonary parenchyma has been established [rom samples paired obtained on 41 subjects exposed to asbestos or not (fig. 1). The same study has been carried out ]or comparison between FB in expectoration and in lung. It appears that alveolar washing liquid provides a more sensitive index than expectoration, since very low tissue loads

428 Volume 12 - N ~ 5-6 - 1982 Acta Endoscopica

( lO~FB/cm "~ of fixed tissue) can be assessed. But in that range of concentration, there isn't a high correlation between pulmonary and alveolar load mea- suring by A W. On the opposite, expectoration is less sensitive than alveolar washing liquid since there is a threshold value corresponding to 10 z F B / c m ~ of fixed tissue, below which, FB cannot be found anymore in the expectoration.

On the other hand, the specificity of expectoration for tissular concentration higher than 103 F B / c m ~ of fixed tissue is better than the one of alveolar

washings as a high correlation is observed between tissue and expectoration load.

J. Bignon and coll. [2] suggested that 1 % of uncoated fibers and FB are found in the alveolus and to confirm this, an alveolar washing of a whole lung was performed during the autopsy of a patient exposed to asbestos. Data given in table 11 confirm the hypothesis examined ; in addition, FB represent 1 % of all the fibers in alveolar washings as well as in the lung. We'll see that this last result depends on characteristics of inhaled fibers.

TABLE II

C H A R A C T E R I S T I C S OF FIBERS R E C O V E R E D BY W A S H I N G A N D OF T H E SPECIMEN FIBERS A F T E R W A S H I N G

Volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Number of ferrous bodies in optic microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Number of non coated fibers in electron microscopy . . . . . . . . . . . .

Types of f ibers . . . . . . . . . . . . . . . .

Mean length (~m) . . . . . . . . . . . . . .

Mean diameter 0xm) . . . . . . . . . . . .

Totali ty of thee liquid of alveolar washing Total i ty of the tissular specimen

Instilled : 4 litres (repeated instillations) 2.5 litres, volume measured by C H I C Recovered : 2.55 litres

3.5 10 r

Crocidoli te Amosi te Unident i f ied

Crocidoli te Amosi te

Crocidoli te Amosi te

2.1 10 ~

Crocidolite 43 Amosite 26 Unident i f ied 31

Crocidolite 2.2 (1.9) Amosite 4.4 (3.7)

Crocidolite 0.11 (0.02) Amosite 0.25 (0.30)

1 . 5 109

2.4 1011

38 34 28

3.7 (1.9) 4.7 (3.8)

0.11 (0.02) 0.21 (0.15)

b) A l v e o l a r l o a d , e x p o s u r e .

Qualitative and quantitative aspects : - - q u a l i t a t i v e a s p e c t . We have shown that typical

FB and asbestos bodies can be assimilated, therefore, one should know that formation of the ferroproteic coat depends on nature and morphology of inhaled asbestos fibers [1] . Amphiboles, the largest and longest fibers, are easily turned into FB. Thus an exclusive exposure to chrysotile can go unnoticed by an exclusive screening for FB. A t last, Churg insisted on the interest to determine the exact nature of the coated amphibole fiber, which can lead to a professional (crocidolite, amosite) or environmental origin (tremolite, antrophyllite) [11] .

From these data, it results that in absence oJ FB in alveolar washings, one should proceed to an accu- rate study by electron microscopy, if doubt persists about nature of exposure ;

- - q u a n t i t a t i v e a s p e c t . Quantitative interpretation of ferrous body numeration in A Ws was established on several studies comparing biometrology of A Ws and appreciation of the exposure by a professional standardized quiz. If you compare two groups highly contrasted (high exposure, absence of exposure) you won't find any similar value of FB numeration in these two groups [20] . So, in a study treating of

80 subjects separated in 3 groups (definite exposure, absence of exposure, or exposure of undetermined extend from the questionnary) screening for FB was always negative in unexposed volontary subjects and positive in 29 cases out of 33 certainly exposed. In these 40 cases with undetermined exposure, 25 re- mained negative, whereas FB were found in 15 cases, providing evidence of an unknown exposure by the quiz only [15] .

These results give rise to three remarks :

1. A n e g a t i v e s c r e e n i n g f o r F B (less than 0.05 F B / ml in A. Washings, corresponding to the limit of detection) despite adequate technical condition, does ~not allow to exclude a professional exposure to asbestos : for remind, in case of exclusive exposure to chrysotile fibers, this exposure can escape observation because of the low proportion of FB on this type of fiber.

2. The concept of t h r e s h o l d v a l u e of F B in A Ws allowing to assert a professional exposure to asbestos, is not confirmed. Nevertheless, the study of the cor- respondance between exposure determined by quiz and FB numeration shows that in non exposed patients, you won't f ind a concentration higher than 0.11 F B / m l in A W s whereas in patients highly

Acta Endoscopica Volume 12 - N ~ 5-6 . 1982 4 2 9

exposed, concentration higher than 0.3 F B / m l can be found, with values reaching 10 000 F B / m l .

3. For remind, p r o b l e m s r a i s e d b y a p p r e c i a t i o n of e x p o s u r e l eve l s o n d a t a o f a q u i u z : one cannot obtain all the characteristics oJ the exposure from retrospective information (intensity expressed as concentration of inhalable fibers in the air at the vicinity of the subject 's upper respiratory system ; and age of the subject with respect to the moment ol observation ; nature of inhaled fibers ; individual or environmental variants which could influence de- posit, elimination and retention of inhaled fibers). Alveolar load results f rom integration of all these processes at the time the measurement is carried out.

c) A l v e o l a r l o a d , p a t h o g e n i c e f fec t .

Experimental studies analyse the modifications oJ cytologic and biochemical data of A Ws, according to mineralogic data on the one hand and apparition of a disease in the animal on the other hand. Studies concerning groups oJ patients in man are still very insufficient and do not allow a correlation between mineralogic data and the observed disease : there is not a threshold value in numeration of inJramicro-

scopic fibers, separating exposed subjects with a specific disease from those without [17] . On the other hand, the association oJ mineralogic, cytologic and biochemical information ol A Ws could lead to correlation between exposure and pathogenic response in man [19] . One should stress the interest of A W technique which contributes, with bronchial fibro- scopy, to a positive diagnosis of asbestosis (cellular count, transbronchial lung biopsy) or bronchial neoplasia (cytology, bronchial biopsy).

2.2. OTHER MINERAL FIBROUS PARTICLES.

The study features established for asbestos are applicable to all mineral f ibrous particles. The biologic future oJ each type of fiber remains to be known in order to determine the most representative variant in the studied sample (plain fiber, coated fiber). Results already obtained in this direction remain very partial, apart for a study recently pu- blished about attapulgite fibers in A Ws [5] .

The field is nevertheless very wide because of industrial utilization of new synthetic fibers replacing asbestos (table 111).

TABLE I l l

I N D U S T R I A L A P P L I C A T I O N OF I N O R G A N I C S Y N T H E T I C FIBERS USED AS SUBSTITUTES FOR ASBESTOS FIBERS.

Ut i l iza t ion Type of f ibers

Textiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Thermic isolation generally f rom 1 260 "C till 1 400 "C . . . . . . . . . . .

above 1 4 0 0 ~ till 1 6 0 0 " C . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fire proof sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Rein[orced concrete and plastics" . . . . . . . . . . . . . . . . .

Plant oJ friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Electrical isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- - 300 ~ glass fibers above 300 "C ceramic fibers and silica fibers

- - g l a s s fibers, rock wool, glass wool - - fire proof ceramic fibers (a lumina silicate contained at least

20 % of Ale O:0 - - silicon and zirconium fibers

--- ceramic fibers

- - glass fibers, steel fibers

- - carbon fibers - - steel fibers - - glass fibers, glass wool

--- above 200 "C glass fibers - - above 560 oC ceramic fibers - - till 1 000 "C silicon fibers

2 .3 . NON FIBROUS MINERAL PARTICLES.

Biometrology oJ non fibrous particle is much more complex ; indeed, if it is quite easy to determine the nature of a dust in A Ws, its signi[icance requires a q u a n t i t a t i v e d e t e r m i n a t i o n . This approach must be done by atomic absorption method (global chemical analysis) and by X - R a y s diffraction (global crystal- line analysis).

For this purpose, a data bank should be constitu- ted from a representative sampling of the various levels of exposure, in order to calibrate these me-

thods. In fact, quartz exposure is ubiquitous and a qualitative determination of quartz crystals in A Ws is identical in a group control and a group of exposed people (sanding man) [22] . Moreover, punctual analysis of particles with method used for mineral fibers is applicable to study of dusts contained in alveolar macrophages, observed with electron transmission microscope on very thin sections from a cent rifugate of A Ws. A semi-quantitative appreciation of the observed particles could be tried. Thanks to this method, professional over exposure can be determined : finding of C e r i u m particles in alveolar macrophages from A Ws revealed that exposure un-

4 3 0 Volume 12 - N ~ 5-6 - 1982 Acta Endoscopica

known by the professional history taking only. Equiry on working places allowed the a posteriori confirmation of exposure.

III . I N T E R E S T A N D LIMITS OF AW IN O C C U P A T I O N A L M E D I C I N E

3 . 1 . PROFESSIONAL DISEASES NOTED IN TABLES in the decree brought up to date of the 31-12-1946 in Social Security act.

The medical legal implication of these findings remain to be discussed. Indeed people qualified in pneumoconiosis have to consider each case under two angles :

3.1.1. Is there really a professional exposure to the incriminated substance ?

a) The value of determination of typical FB has been studied above. It would therefore be logical to take it into account to establish the exposure, but knowing however that it cannot replace a carefull history taking and enquiry in the work site, because false negatives and the many possibilities of extra- professional exposures. One should also take into

account the necessity of the carrying out of visible FB in optic microscopy in specialized laboratories which should be recognized by the public authorities. This condition should facilitate an acceptance of the FB specificity without using complex and expensive method of electron microscopy.

b) Screening for other non fibrous mineral particles is only done in research and can only be an orientation item in an etiologic enquiry.

3.1.2. Is there really a disease following this exposure ?

We have already discussed the limits of A W in diseases linked with asbestos. Nevertheless, bronchial [ibroscopy is a basic method of diagnosis, concerning interstitial lung disease and bronchial neoplasia, whatever the etiology.

3.2. PROFESSIONAL DISEASES not noted in the tables (subject on obligatory declaration under clause L 500 of the Social Security act).

Biometrologic data should be elements of great contribution in the study of these affections not giving right as yet to compensation. They might lead to the establishment of new tables for professional disease.


Documents

Intérêt et limites de l'examen minéralogique du liquide de lavage broncho-alvéolaire dans le diagnostic des broncho-pneumopathies professionnelles