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PhytoChemia Acta

Vulgarisation

Le toluène dans les huiles essentielles

1 novembre 2017

Alexis St-Gelais, M. Sc., chimiste

Il y a quelques temps, j’ai mentionné dans un billet sur l’huile essentielle de  Boswellia serrata qu’elle contenait presque toujours du toluène. Ce composé a tendance à déclencher de l’inquiétude chez certains revendeurs et consommateurs d’huiles essentielles, puisque le toluène est effectivement un solvant d’origine pétrolière plutôt répandu. Il en découle une présomption que l’huile a été contaminée d’une façon ou d’une autre.

Permettez-moi de vendre la mèche de ce billet dès le départ: le toluène se retrouve naturellement chez certaines plantes, et semble également communément présent (et donc attendu) dans beaucoup d’huiles essentielles. Blâmer les producteurs sur la base de la mention de toluène dans leur huile est injuste, en raison de l’apparente fréquence du phénomène, que nous découvrons progressivement. La véritable question à se poser devrait revenir à savoir si les niveaux de toluène observés sont dangereux, ce qui n’est pas le cas.

Jetons un œil plus attentif à la situation. En résumé:

Découverte

Pourquoi le toluène porte-t-il ce nom? Un nom plus formel serait méthylbenzène (qui est, par le fait même, également accepté). Comme pour la plupart des noms communs de composés volatils, le mot commun « toluène » découle de la plante dont la molécule a d’abord été isolée.

Vous avez bien lu, le toluène a d’abord été découvert dans des substances d’origine végétale. Mais les distillations mentionnées à l’époque réfèrent à des distillations à sec, ou pyrolyses. Cela signifie que la matière végétale (le plus souvent de la résine ou du bois) a été chauffée suffisamment pour provoquer la décomposition et le réarrangement des molécules d’origine. De fait, le toluène isolé de résines de pins, du baume de Tolu (Myroxylon balsamum) ou de distillats de bois pourrait tirer son origine de la dégradation thermique d’autres substances, et n’est pas présent à l’origine dans la plante fraîche. Néanmoins, le nom toluène provient du baume de Tolu.

Présence du toluène dans les plantes et les huiles

Les aiguilles de pin et d’épinette émettent toutes deux du toluène une fois tombées au sol en forêt [1]. Il a également été démontré que des tournesols et des pins vivants pouvaient spontanément émettre du toluène en réaction à un stress environnemental [2].

L’huile essentielle de Ferulago angulata est réputée contenir 0.1% de toluène [3]. Des traces (0.01 ppm) du composé ont également été rapportées dans le fruit de Genipa americana [4]. Jusqu’à 0.7% de toluène a été trouvé dans l’huile de racines de Cynanchum paniculatum, bien que le fait que les auteurs mentionnent également le xylène puisse suggérer une contamination externe n’étant pas du ressort de la plante [5]. Une étude crédible sur les volatils de la moutarde (Sinapis arvensis) mentionne également 0.1% de toluène [6]. Plusieurs publications dans des journaux chinois semblent également faire référence à du toluène dans les huiles essentielles, mais nous n’avons pas été en mesure d’accéder aux textes.

Récemment, des travaux préliminaires sur un système d’analyse plus sensible nous a menés à détecter du toluène à des niveaux compris entre 0.01 et 0.11% dans au moins un échantillon des huiles essentielles suivantes: encens de type serrata, encens de type carterii, encens de type fréréana, lime, mélèze, thé du Labrador, graines de carotte, absinthe, bois d’agar, bois de cèdre, origan, élémi, camomille romaine, lavende, cumin, basilic à méthylchavicol, et amyris. Des analyses de routine plus anciennes nous poussent à considérer comme normale la présence de toluène dans les pins (diverses espèces), la plupart des encens, le cyprès toujours vert, le ciste (ou labdanum), la pruche, la racine d’angélique, le curcuma, le cèdre, le gingembre, les baies de genévrier, les sapins, les épinettes, et les cannelles. Ces huiles provenaient de dizaines de fournisseurs et producteurs, dont nous avons pu juger de la probité en personne dans certains cas, et même de quelques huiles ayant été distillées par nos soins en laboratoire. La liste continuera sans doute à s’allonger au fur et à mesure que nous prenons conscience de l’étendue du phénomène.

Lorsqu’une substance est retrouvée dans autant d’endroits en même temps, la conclusion la plus logique est qu’il s’agit d’un phénomène normal et attendu, plutôt que du résultat d’incidents isolés.

Nous entendons poursuivre la documentation plus systématique de la présence de toluène dans les huiles essentielles commerciales à l’aide de notre système plus sensible à compter des prochains mois.

Pourquoi ce phénomène n’a-t-il pas été rapporté auparavant

Il y a au final assez peu de publications mentionnant le toluène dans des huiles essentielles. Deux explications principales sont possibles:

A) Bien des laboratoires diluent les huiles essentielles dans un solvant avant l’analyse par GC. Habituellement, ils « négligent » ensuite les premières minutes du chromatogramme pour omettre les signaux des solvants qu’ils ont ajouté. Le toluène sera élué dans cette portion du chromatogramme, et ne sera donc pas remarqué (ou sa présence sera attribuée à une impureté du solvant utilisé, et donc omise).

B) Beaucoup de laboratoires n’intègrent pas, et ne prennent pas en considération, les pics représentant moins de 0.05% du signal total. Puisque le toluène est, selon notre expérience, fréquemment retrouvé dans cette gamme de concentration, le pic pourrait simplement être ignoré par les analystes.

Origine

Le toluène peut être émis de sources tant naturelles qu’anthropologiques. Il se retrouve dans les carburants et beaucoup de biens de consommation (par exemple, les vernis à ongles, les colles et les peintures), et il est présent dans l’air tout particulièrement dans les édifices. D’un autre côté, tel que nous l’avons vu plus tôt, certaines plantes ont montré la capacité d’émettre du toluène, et ce dernier se dégage également de matière en décomposition au sol en forêt. Bref, le toluène environnemental a de multiples origines.

À ce stade, il est quasiment impossible de dire avec certitude d’où provient le toluène dans les plantes. Dans certains cas, il a été montré qu’il peut être passivement absorbé de l’air dans les tissus gras ou cireux des plantes, comme les pelures d’agrumes [7]. De nouveau, des tournesols vivants sont capables d’émettre du toluène en réponse à un stress. Le toluène pourrait être produit par la décomposition d’autres molécules, que ce soit dans le cadre du métabolisme actif des plantes, ou après la mort pendant la digestion par des bactéries et champignons.

Il serait possible d’imaginer que le toluène provienne des émissions d’engins à combustion sur les sites de distillation. Le toluène se retrouve effectivement dans les émanations de moteurs à essence ou à diesel. Le toluène pourrait alors être graduelement absorbé par les huiles essentielles pendant la production ou l’entreposage. Toutefois, cette hypothèse est la moins probable puisque les émissions provenant de moteurs à combustion contiennent aussi des xylènes et, plus notablement, du benzène [8]. Ainsi, si le toluène tirait son origine d’émanations de moteurs, d’autres substances l’accompagneraient probablement: ce n’est pas ce que nous observons pour le moment.

Ainsi, on peut difficilement tirer de conclusions sur l’origine du toluène. Le grand nombre de possibilités devrait nous rendre enclins à donner le bénéfice du doute aux producteurs, du moment que la concentration de toluène demeure constante entre différents lots d’une même huile (bien entendu, un lot en particulier pourrait dévier significativement de la « ligne de base » habituelle en raison d’une contamination problématique).

Mettre les chiffres en perspective: combien de toluène absorberez-vous par vos huiles?

Mais donc, ce toluène dans les huiles essentielles représente-t-il un problème? De nouveau, vendons la mèche: même en considérant des scénarios dramatisés, les niveaux naturels de toluène dans les huiles essentielles ne sont pas dangereux.

La Food and Drug Administration (FDA), aux États-Unis, a émis des recommandations (non-liantes) pour les teneurs maximales de solvants résiduels dans les préparations pharmaceutiques. Dans le cas du toluène, la limite est soit de 8.9 mg/jour pour la personne moyenne, ou 890 ppm de toluène dans un produit fini [9].

Typiquement, au sein des huiles essentielles, le pic de toluène représente moins de 0.15% du signal total, tel qu’obtenu par la méthode de normalisation interne. Bien que cela ne puisse être directement converti en une concentration en ppm sans calibration formelle, on peut estimer que c’est équivalent à un maximum situé entre 100 et 300 ppm.

Absorption orale

Les huiles essentielles ne devraient typiquement pas être prises en doses massives. Nous considérerons d’abord la méthode d’absorption la plus directe: la consommation orale d’une huile. Pour les calculs ci-dessous, une dose de 30 gouttes sera considérée comme équivalant à 1 mL d’huile. Une huile contenant 300 ppm de toluène, prise à raison de 30 gouttes par jour (ce qui est une dose très importante, plusieurs huiles étant dangereuses sans égard au toluène à des doses bien plus faibles) équivaudra à 0.30 mg de toluène. C’est 30 fois moins que le maximum recommandé par la FDA.

Un scénario plus habituel impliquerait la consommation de 5 gouttes par jour d’une huile contenant 150 ppm de toluène, ce qui nous mène à près de 360 fois moins que la dose maximale acceptable, selon la FDA.

Absorption cutanée

Le toluène peut être absorbé par la peau, mais de façon moins efficace que par voie orale. Une étude des années 60 a estimé l’absorption cutanée du toluène à partir d’eau contenant de faibles concentrations de la molécule. Grosso modo, pour chaque ppm de toluène, le taux d’absorption augmentait de 1 µg par heure par centimètre carré de peau exposée [10]. Tisserand & Young [11] recommandent qu’une huile essentielle soit diluée à au plus 5% dans une huile végétale pour application cutanée. Dans le cas d’un massage corporel complet, cela équivaudrait à l’application de 1.5 mL d’huile essentielle.

Une estimation grossière à partir des paramètres ci-haut laisse présager que le potentiel d’absorption cutané de toluène est supérieur à la dose totale de toluène appliquée, ce qui signifie que tout le toluène pourrait être absorbé, soit 0.45 mg (ce qui est 20 fois moins que la dose maximale recommandée par la FDA). Il faut garder en tête que les huiles essentielles, tout comme leur véhicule d’huile végétale ou minérale, peut faciliter la pénétration du toluène par la peau comparativement à un véhicule à base d’eau. D’un autre côté, une portion significative du toluène pourrait simplement s’évaporer au contact de la peau chaude, bien avant d’être absorbé. Il est donc probable qu’en réalité, la quantité de toluène absorbée par la peau dans ce scénario représenterait moins de 100% du contenu de l’huile essentielle appliquée, diminuant d’autant plus les préoccupations pour la santé.

Diffusion

Au Québec, le toluène est considéré comme sécurité lorsqu’il est présent sur un milieu de travail à hauteur de 50 ppm au plus, pour des cycles de 8 h, pendant 40 h hebdomadairement [12], ce qui est en phase avec la réglementation de plusieurs autres pays incluant les États-Unis [13]. L’irritation des yeux et du nez, ainsi que les étourdissements, ne se produisent qu’à partir d’une exposition à 100 ppm pendant 6 h [12].

Supposons qu’on vaporise 15 gouttes de notre huile essentielle théorique dans une assez petite (et un peu claustrophobique) pièce de 13.8 m3 (ce qui équivaut à une pièce cubique de 8′ x 8′ x 8′, ou de 2.4 m de côté), le tout sans aucune ventilation. Nos 0.15 mg de toluène, distribués dans l’air de la pièce, donnent une concentration de 10.9 µg/m3, soit 0.003 ppm (voir [13] pour le facteur de conversion). Ceci est loin d’être préoccupant.

Il y a assurément un certain nombre de suppositions dans les scénarios ci-haut, qui ne sont en aucun cas précis. Ils donnent toutefois une bonne idée de l’amplitude du problème – ou, plus formellement, démontrent qu’il n’y a en réalité pas vraiment de problème. Même si les chiffres s’avéraient être un peu plus élevés, le niveau de risque demeurerait au mieux négligeable.

Notez en outre que dans tous ces scénarios, vous pourriez sentir le toluène bien avant l’atteinte d’un niveau à risque. L’odeur de ce composé étant poignante et désagréable, il y a de fortes chances pour que vous soyez poussés à réagir de manière appropriée avant que la dose ne devienne problématique.

Le toluène dans la vie quotidienne

Une étude coréenne de 2002 a observé des concentrations médiannes de 164 µg/m3 (entre 32 et 836) de toluène dans des voitures lors des heures de pointe en banlieue, contre 114 µg/m3 dans les autobus publics [14]. Ces niveaux s’expliquent par les émanations des véhicules à essence. En comparaison de notre hypothèse sur la diffusion, ci-haut, les conducteurs sont donc exposés à des niveaux de toluène 15 fois plus élevés.

Une comparaison de la qualité de l’air intérieur dans un environnement urbanisé à Hanovre comparativement à un environnement présumé plus sain en milieu rural à Wedemark a été réalisée en Allemagne au début des années 2000. Le toluène a été détecté dans les deux cas autour de 15 µg/m3 en été. En hiver, les teneurs augmentaient à 20-25 µg/m3, avec un niveau un peu plus élevé en ville [15]. De façon similaire, à La Plata en Argentine, les concentrations de toluènes observées à l’intérieur sont autour de 15-17 µg/m3 en milieu urbain, semi-urbain ou résidentiel, augmentant à 36 µg/m3 en zone industrielle [16]. On se tient donc très près des valeurs théoriques de notre scénario de diffusion, ce qui signifie que le niveau habituel de toluène dans nos maisons est similaire à ce qui serait obtenu après diffusion d’une huile en milieu fermé.

L’application de vernis à ongle provoque une exposition à 4000-14 000 µg/m3 de toluène pendant les 10-20 minutes que durent l’opération, dans un environnement domestique à ventilation limitée [13]. Ce niveau a été considéré comme sécuritaire au sein de l’Union Européenne, juridiction habituellement plutôt stricte relativement aux niveaux d’exposition acceptables.

En outre, à titre de rappel, la norme au travail la plus communément appliquée tolère, pour 40 h par semaine, une exposition à 50 ppm de toluène, soit 187 970 µg/m3 [12, 13]. Ce niveau est volontairement fixé sous le seuil à compter duquel des problèmes de santé peuvent survenir.

Tout ceci ne constitue évidemment par une revue exhaustive de la littérature scientifique, mais tend à bien démontrer que les niveaux de toluène découlant d’une exposition aux vapeurs d’huiles essentielles sont plutôt négligeables. Elles se rapprochent en fait beaucoup du niveau d’exposition habituel rencontré dans la maison moyenne.

Conclusion: le toluène des huiles essentielles n’est pas dangereux

Pénaliser les producteurs et distributeurs d’huiles essentielles sur la base de critères déraisonnables d’absence de toluène pourrait mener à la réduction de l’offre sur le marché et une augmentation des prix, ce qui pourrait à son tour provoquer d’autres problèmes comme l’adultération des produits. Corrompre l’équilibre actuel du marché par surprécaution n’est pas désirable. Nous ne pouvons donc que recommander que les consommateurs tiennent compte du fait que la présence de toluène dans les huiles essentielles à moins de 300 ppm est présumément sans risques pour la santé, du moment que les huiles essentielles soient utilisées conformément aux pratiques sécuritaires habituellement recommandées.

Références

[1] Isidorov, V. A.; Vinogorova, V. T.; Rafałowski, K. HS-SPME Analysis of Volatile Organic Compounds of Coniferous Needle Litter. Atmos. Environ. 200337 (33), 4645–4650, doi: 10.1016/j.atmosenv.2003.07.005

[2] Heiden, A. C., Kobel, K., Komenda, M., Koppmann, R., Shao, M. Wildt, J. (1999) Toluene emissions from plants, Geophys. Res. Let., 26(9), 1283-1286, doi: 10.1029/1999GL900220

[3] Rustaiyan, A.; Sedaghat, S.; Larijani, K.; Khossravi, M.; Masoudi, S. Composition of the Essential Oil of Ferulago Angulata (Schlecht.) Boiss. from Iran. J. Essent. Oil Res. 200214 (6), 447–448, doi: 10.1080/10412905.2002.9699917

[4] Pino, J.; Marbot, R.; Vazquez, C. Volatile Constituents of Genipap (Genipa Americana L.) Fruit from Cuba. Flavour Fragr. J. 200520 (6), 583–586, doi: 10.1002/ffj.1491

[5] Zhang, F.; Fu, S.; Xu, Q.; Zhang, X.; Xiao, H.; Liang, X. The Essential Oil of Cynanchum Paniculatum (Bge.) Kitag (Asclepiadaceae). J. Essent. Oil Res. 200517 (6), 630–631, doi: 10.1002/ffj.1491

[6] Bendimerad, N.; Bendiab, S. A. T.; Breme, K.; Fernandez, X. Essential Oil Composition of Aerial Parts of Sinapis Arvensis L. from Algeria. J. Essent. Oil Res. 200719 (3), 206–208, doi: 10.1080/10412905.2007.9699261

[7] Ligor, M.; Buszewski, B. Study of VOC Distribution in Citrus Fruits by Chromatographic Analysis. Anal. Bioanal. Chem. 2003376 (5), 668–672, doi: 10.1007/s00216-003-1946-6

[8] Kerchich, Y.; Kerbachi, R. Measurement of BTEX (Benzene, Toluene, Ethybenzene, and Xylene) Levels at Urban and Semirural Areas of Algiers City Using Passive Air Samplers. J. Air Waste Manag. Assoc. 201262 (12), 1370–1379, doi: 10.1080/10962247.2012.712606

[9] Food and Drug Administration. Q3C – Tables and list guidance for industry, 2017, https://www.fda.gov/downloads/drugs/guidances/ucm073395.pdf

[10] Dutkiewicz, T.; Tyras, H. The Quantitative Estimation of Toluene Skin Absorption in Man. Int. Arch. Gewerbepathol. Gewerbehyg. 196824 (3), 253–257, doi: 10.1007/BF00345921

[11] Tisserand, R.; Young, R. Essential Oil Safety, 2nd ed.; Churchill Livingstone Elsevier, 2014.

[12] Commission des normes, de l’équité, de la santé et de la sécurité du travail (CNESST). Toluène, 2016, http://www.csst.qc.ca/prevention/reptox/Pages/fiche-complete.aspx?no_produit=1545

[13] Scientific committee on consumer products (European Commission). Opinion on toluene (its use as a solvent in nail cosmetics), 2006, https://ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/04_sccp/docs/sccp_o_076.pdf

[14] Lee, J. W.; Jo, W. K. Actual Commuter Exposure to Methyl-Tertiary Butyl Ether, Benzene and Toluene While Traveling in Korean Urban Areas. Sci. Total Environ. 2002291 (1–3), 219–228, doi: 10.1016/S0048-9697(01)01101-9

[15] Ilgen, E.; Levsen, K.; Angerer, J.; Schneider, P.; Heinrich, J.; Wichmann, H. E. Aromatic Hydrocarbons in the Atmospheric Environment – Part II: Univariate and Multivariate Analysis and Case Studies of Indoor Concentrations. Atmos. Environ. 200135 (7), 1253–1264, doi: 10.1016/S1352-2310(00)00490-8

[16] Massolo, L.; Rehwagen, M.; Porta, A.; Ronco, A.; Herbarth, O.; Mueller, A. Indoor–Outdoor Distribution and Risk Assessment of Volatile Organic Compounds in the Atmosphere of Industrial and Urban Areas. Environ. Toxicol. 201025 (4), 339–349, doi: 10.1002/tox.20504

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