Le rein est le principal organe visé par une exposition chronique au cadmium. La néphrotoxicité du cadmium peut suivre une inhalation ou une ingestion chronique. Les données issues des études humaines suggèrent une période de latence d’environ 10 ans avant l’apparition clinique des lésions rénales, selon l’intensité de l’exposition. Cependant, des altérations subtiles de la fonction rénale ont été décrites après une exposition aiguë chez les animaux, et il existe de rares rapports de nécrose corticale rénale après une exposition aiguë à forte dose chez l’homme.
Classiquement, l’exposition chronique au cadmium est associée à un dysfonctionnement tubulaire rénal progressif. Le premier signe d’anomalies rénales apparaît à 2 μg/g de créatinine et correspond à une protéinurie tubulaire microscopique – les biomarqueurs sont la β2-microglobuline, la ά1-microglobuline. À des niveaux de cadmium urinaire de 4 μg/gCr, des enzymes telles que la N-acétyl-B-glucosaminidase (NAG) sont élevées dans l’urine et on observe des signes de dommages glomérulaires, notamment une augmentation de l’albumine dans l’urine et une diminution du taux de filtration glomérulaire. Aux derniers stades de la néphropathie cadmiale, on observe une glycosurie, une déperdition de calcium et de phosphate et une altération du métabolisme calcique avec des effets secondaires sur le squelette d’ostéoporose et d’ostéomalacie (Roels et al. 1999 ; Jarup et al. 2000).
Certains experts pensent que la microprotéinurie liée à l’exposition au cadmium n’est pas invariablement progressive et que le niveau auquel la néphropathie induite par le cadmium devient progressive et irréversible, même après la fin de l’exposition se produit à des niveaux de cadmium urinaire de >4 ug Cd/g c réatinine ou à des valeurs de B2-microgloburie de > 1 000 µg/g créatinine (Ikeda et al. 2005 ; Kobayashi et al. 2006). D’autres experts estiment que le dysfonctionnement tubulaire rénal associé au cadmium est irréversible (Iwata et al. 1993). La néphropathie au cadmium est un déterminant important de la mortalité chez les travailleurs du cadmium.
Les effets toxiques sur le rein sont liés à la dose (Mueller et al. 1992). Pour les travailleurs, le risque de néphropathie clinique augmente significativement avec des expositions totales dans l’air supérieures à 300 mg/m3, des niveaux de cadmium dans l’urine supérieurs à 10 µg/g de créatinine et des niveaux de cortex rénal supérieurs à 200 ppm (Roels et al. 1999).
Des signes précoces de lésions rénales ont été signalés chez des membres de la population générale à des niveaux d’urine compris entre 2 et 4 nmol/mmol de créatinine. Un certain nombre d’études au fil des ans ont examiné les effets du cadmium sur le rein chez les personnes exposées à l’environnement, notamment
Ces études ont révélé que même des niveaux très faibles de cadmium peuvent avoir des effets indésirables sur le rein. L’OMS déclare actuellement que des niveaux de 200 μg/g de poids humide dans les reins provoquent des changements indésirables chez 10 % de la population (Satoh et al. 2002). Par le passé, plusieurs études portant sur des populations exposées dans le cadre de leur travail ou de l’environnement ont montré que le seuil des lésions rénales se situait à des niveaux de cadmium urinaire de 2 à 4 nmol/mmol de créatinine (Buchet et al. 1990) ; toutefois, l’étude OSCAR a révélé que les personnes ayant un niveau de cadmium urinaire de 1 nmol/mmol de créatinine présentaient un risque trois fois plus élevé d’ά-1 microglobuline (Jarup et al. 2000). Cependant, à l’heure actuelle, on ne sait pas si ces changements subcliniques précoces des biomarqueurs rénaux associés à de faibles niveaux d’exposition au cadmium dans l’environnement ont une corrélation quelconque avec le déclin continu de la fonction rénale jusqu’à des niveaux cliniques préoccupants (Noonan et al. 2002).
De nombreux travaux sont en cours pour définir la « concentration rénale critique » à laquelle les dommages rénaux induits par le cadmium se produisent. Des études récentes menées au Japon estiment que la dose de cadmium tolérable au cours de la vie est de 2,0 grammes pour les hommes et les femmes (Trzcinka-Ochocka et al. 2004 ; Watanabe et al. 2004). Il existe une très faible marge de sécurité entre le fait d’atteindre la concentration rénale critique et les charges corporelles trouvées chez les fumeurs (Satarug et Moore 2004). Des travaux récents suggèrent également que les enfants exposés pourraient constituer une population sensible (Trzcinka-Ochocka et al. 2004).
A des niveaux d’exposition professionnels modérés et habituels, l’excrétion accrue de protéines de poids moléculaire élevé, telles que l’albumine et la transferrine, sont des signes précoces de dommages glomérulaires dus au cadmium. Une fois commencé, le dommage glomérulaire est considéré comme irréversible et le degré de dommage est dépendant de la dose (Jarup 2002). Le taux de filtration glomérulaire (GFR) diminue lentement mais progressivement, ce qui suggère que le cadmium accélère le déclin normal de la fonction rénale lié à l’âge. L’urémie clinique est rare, mais une diminution de la capacité de réserve de filtration peut être démontrée chez les travailleurs du cadmium avec un GFR de base et une créatinine sérique normaux. L’exposition au cadmium peut également potentialiser le développement de la glomérulopathie dans les populations diabétiques (Buchet et al. 1990).
Une exposition suffisante au cadmium peut également entraîner une diminution du DFG et une insuffisance rénale chronique se manifestant par :
- aminoacidurie,
- glucosurie,
- hypercalcurie,
- hyperphosphaturie,
- polyurie, et
- réduction du pouvoir tampon des acides (Jarup 2002).
Les calculs rénaux sont plus fréquents dans les populations exposées au cadmium, notamment chez les travailleurs exposés. Des taux de prévalence à vie de 18%à 44% ont été trouvés, par rapport à des taux inférieurs à 5% dans les populations témoins. La formation de calculs résulte probablement de lésions rénales induites par le cadmium entraînant une hypercalciurie et une hyperphosphaturie, mais d’autres facteurs contributifs peuvent inclure une acidurie urique, une réduction du citrate urinaire et une acidose tubulaire rénale.
