Vapotage et arômes : une étude utilisant l'IA révèle une bombe à retardement pour la santé publique

La cigarette électronique ou e-cigarette, apparue en 2007, est souvent présentée comme une aide au sevrage du tabagisme. Les puffs, cigarettes électroniques jetables, contenant ou non de la nicotine, aux arômes sucrés, de fruits, de chocolat ou de barbe à papa, sont particulièrement prisées des jeunes. Une récente étude montre que ces arômes, s'ils ne présentent pas de danger dans l'alimentation, peuvent être nocifs lorsqu'ils sont chauffés lors du vapotage. Le vapotage, ou inhalation de vapeur produite par le chauffage des e-liquides, a émergé  comme une alternative à la cigarette traditionnelle. Initialement conçus pour contenir principalement de la nicotine, du propane-1,2-diol, du propane-1,2,3-triol et de l'eau, les e-liquides ont rapidement évolué pour inclure une vaste gamme d'arômes chimiques, suscitant des préoccupations quant à leur décomposition thermique et aux risques pour la santé associés. La décomposition par pyrolyse de ces arômes pourrait en effet produire un grand nombre d’entités chimiques secondaires, dont certaines pourraient présenter des risques accrus pour la santé. Une équipe de chercheurs composée d'Akihiro Kishimoto (IBM Research - Tokyo) et de Dan Wu et Donal F. O’Shea (Département de chimie, Royal College of Surgeons - Irlande) s'est intéressée au sujet. Pour eux, "l’exposition prolongée à ces produits chimiques et à leurs produits de pyrolyse rend plausible que nous soyons sur la ligne de départ d’une nouvelle vague de maladies chroniques qui n’émergera que dans 15 à 20 ans". Ils ont étudié 180 produits chimiques utilisés pour créer divers arômes. L’examen détaillé de leurs composés a identifié 66 esters, 46 cétones et aldéhydes, 27 alcools et acétals, 26 composés aromatiques, hétérocycles et carbocycles, ainsi que 15 acides carboxyliques et amides ce qui, selon eux, indique clairement le potentiel d’une large gamme de réactions de pyrolyse.

Méthodologie

Pour évaluer ces risques, une approche combinant apprentissage profond et données expérimentales de spectrométrie de masse (MS) a été utilisée. Un réseau neuronal convolutif (NN) a été entraîné pour prédire la réactivité à la pyrolyse de ces 180 produits. Les résultats ont généré 7307 produits de pyrolyse potentiels. Pour valider ces prédictions, la masse moléculaire des produits a été corrélée avec les données de fragmentation obtenues par MS, permettant d'identifier 1169 correspondances avec une priorité pour une analyse approfondie. Ils ont ensuite appliqué des classifications du Système général harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques (SGH) pour évaluer la toxicité des composés identifiés, en se basant sur des critères tels que la toxicité aiguë, le danger pour la santé et l’irritation.

Résultats

Sur ces 1169 composés, 127 ont été classés comme toxiques aigus, 153 comme dangereux pour la santé et 225 comme irritants. Les chercheurs soulignent que bien que le vapotage partage certaines caractéristiques avec le tabagisme traditionnel, il présente un ensemble distinct de risques pour la santé en raison de composés potentiellement plus dangereux. Comparer uniquement le vapotage au tabagisme "peut donner un faux sentiment de sécurité, en particulier pour les jeunes non-fumeurs de tabac". Ils estiment essentiel d’adopter des réglementations qui protègent à la fois les fumeurs cherchant à se sevrer et les jeunes générations. Ils recommandent une limitation stricte des substances chimiques dans les e-liquides pour la sécurité de tous. Références : Forecasting vaping health risks through neural network model prediction of flavour pyrolysis reactions". Sci Rep 14, 9591 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-59619-x.

Auteurs et affiliations

Akihiro Kishimoto, IBM Research - Tokyo, Shin-Kawasaki, Japon Dan Wu et Donal F. O’Shea, Département de chimie, Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI), Dublin 2, Irlande