Methodological considerations of the Canadian job-exposure matrix and the evaluation of the risk of brain cancer in relation to occupational exposure to metallic compounds

Abstract

Le cancer du cerveau est associé à une morbidité importante et à un fardeau économique considérable pour les systèmes de santé, les patients et leur famille. Malheureusement, on en sait toujours très peu sur l’étiologie de cette maladie. Les métaux, les métalloïdes et les fumées de soudures constituent une grande famille de cancérogènes professionnels potentiels à laquelle des millions de travailleurs sont exposés. La littérature scientifique fournit certains éléments de preuve que l’exposition professionnelle à quelques composés métalliques pourrait augmenter le risque de cancer du cerveau, mais la plupart des études publiées étaient limitées dans leur taille d’échantillons et en leurs capacités de mesurer efficacement l’exposition professionnelle à vie. Cette thèse a pour objectif de fournir de nouveaux éléments de preuve concernant l’association entre l’exposition professionnelle à certains composés métalliques et les deux principaux sous-types histologiques du cancer du cerveau, le gliome et le méningiome. Deux projets existants constituent la base de cette thèse: INTEROCC, une grande étude internationale cas-témoins sur l’association entre l’exposition professionnelle et le cancer du cerveau, incluant 2 054 cas de gliome, 1 924 cas de méningiome et 5 601 témoins, ainsi que CANJEM, une nouvelle matrice emplois-exposition basée sur plus de 30 000 emplois. CANJEM est un tableau croisé de trois axes: un axe de codes professionnels, un axe de périodes de temps et un axe d’agents chimiques. CANJEM fournit diverses mesures d’exposition à des agents professionnels sélectionnés en fonction d’un titre occupationnel et d’une période de temps. CANJEM étant un outil complexe conçu pour offrir une flexibilité considérable à l’utilisateur, les deux premiers volets de cette thèse ont été consacrés à l’examen de certaines des considérations méthodologiques associées à l’utilisation de CANJEM dans le cadre d’une étude épidémiologique. Premièrement, nous avons examiné comment la modification de la résolution des axes de codes professionnels et de périodes de temps influençait la proportion d’emplois pouvant être liés à CANJEM dans l’étude INTEROCC. Nous avons ensuite comparé l’accord de paires de versions de CANJEM pour la probabilité d’exposition et la concentration pondérée par la fréquence d’exposition de 19 composés métalliques en utilisant le coefficient d’accord de Gwet (AC2). Nous avons observé que, selon la résolution utilisée, CANJEM pouvait lier entre 70,7% et 98,1% de l’ensemble des emplois disponibles dans l’étude INTEROCC. De plus, la modification de l’axe de code professionnel avait un impact plus important que la modification de l’axe de période de temps sur les mesures d’expositions. Deuxièmement, l’évaluation par des experts est généralement considérée comme l’étalon-or dans l’évaluation rétrospective de l’exposition professionnelle. Différents seuils peuvent être appliqués à la probabilité d’exposition fournie par CANJEM afin de distinguer «exposé» de «non exposé». Nous avons comparé les rapports de cotes (RC) obtenus à l’aide de plusieurs versions de variables d’exposition binaire et cumulative pour neuf cancérogènes potentiels du poumon avec des RC obtenus à l’aide de l’évaluation par des experts. Des modèles de régression logistique inconditionnels ont été utilisés pour examiner l’association entre chaque variable d’exposition et le cancer du poumon chez 1 200 cas de cancer du poumon et 1 505 témoin issus d’une étude cas-témoin basée à Montréal. La sensibilité de l’évaluation dérivée de CANJEM par rapport à l’évaluation par experts variait de 0,12 à 0,78, tandis que la spécificité variait de 0,84 à 0,99. Dans l’ensemble, CANJEM a été capable reproduire les associations obtenues avec l’évaluation par experts, l’utilisation de seuils de probabilité de 25% ou 50% fournissant généralement les meilleurs résultats. Finalement, nous avons examiné le lien entre l’exposition professionnelle à 21 composés métalliques et le gliome ainsi que le méningiome dans l’étude INTEROCC à l’aide de régressions logistiques conditionnelles. La stratégie analytique était basée sur les observations faites dans les deux premiers volets. Nous n’avons observé aucune preuve de la présence d’association entre les agents sélectionnés et le gliome, mais la présence d’associations positives entre ces agents et le méningiome a été suggérée. Des associations statistiquement significatives ont également été observées entre le méningiome et une exposition inférieure à 15 ans aux fumées de plomb (RC (intervalle de confiance de 95%)) (1,67 (1,02-2,74)), aux composés du zinc (2,14 (1,02-3,89)), aux fumées de soudure (1,80 (1,17-2,77)), aux fumées d’oxydes métalliques (1,51 (1,03-2,21)) et entre une faible exposition cumulée au chrome VI (1,99 (1,03-3,84)) et aux fumées de brasage (1,83 (1,17-2,87)). L’évaluation rétrospective de l’exposition constitue l’un des principaux défis de l’épidémiologie professionnelle. Dans cette thèse, nous avons constaté que CANJEM, bien qu’imparfaite, était une approche appropriée pour l’évaluation de l’exposition professionnelle dans les études épidémiologiques. Bien qu’il soit difficile de déterminer le rôle exact joué par chacun des agents examinés, nos résultats supportent la présence d’une association positive entre les composés métalliques et plus particulièrement les fumées métalliques et le méningiome.

Brain cancer is associated with substantial lifelong morbidity and considerable economic burden for public health systems, patients, and their families. Very little is known regarding the etiology of this disease. Metals, metalloids, and welding fumes are a large family of potential occupational carcinogens to which millions of workers are exposed. The literature provides some evidence that occupational exposure to a few metallic compounds could increase the risk of brain cancer, but most published studies were limited in sample size and ability to effectively measure lifetime occupational exposure. In this thesis, we aimed to provide new evidence concerning the association between occupational exposure to selected metallic compounds and glioma and meningioma, the two major histological subtypes of brain cancer. Two existing projects provided the basis for the thesis: INTEROCC, a large international pooled case-control study on the association between occupational exposures and brain cancer, including 2,054 glioma cases, 1,924 meningioma cases, and 5,601 controls; CANJEM a new job exposure matrix based on the expert assessment of > 30,000 jobs. CANJEM is a cross-tabulation of three axes: an occupation code axis, a time period axis, and a chemical agent axis that provides various metrics of exposure to selected occupational agents based on a job title and a time period. However, CANJEM is also a complex tool designed to offer considerable flexibility to the user. The first two components of this thesis focused on the examination of some of the methodological considerations associated with the use of CANJEM in the context of an epidemiological study. First we examined how changing the resolution of the occupational code and time period axes, affected the proportion of jobs in the INTEROCC study that could be linked to CANJEM. We then compared the agreement among pairs of versions of CANJEM for the probability and frequency weighted concentration of exposure to 19 metallic compounds using Gwet’s agreement coefficient (AC2). We observed that, depending on the resolution used, CANJEM could be linked to 70.7% to 98.1% of all jobs available in the INTEROCC study. Furthermore, we observed that varying the occupation code axis had a greater impact than varying the time period axis. Neither the metrics of exposure nor the linkage rate were strongly affected by other aspects of CANJEM examined. Second, expert assessment is usually considered the gold standard in retrospective occupational exposure assessment. Different cutpoints can be applied to the probability of exposure provided by CANJEM to distinguish “exposed” from “unexposed”. We compared odds ratios (ORs) obtained using multiple versions of a binary ever and a cumulative exposure variable for nine potential and known lung carcinogens with ORs obtained using expert assessment. Unconditional logistic regression models adjusted for potential confounders were used to examine the association between each exposure variable and lung cancer in 1,200 lung cancer cases and 1,505 controls from a Montreal based case-control study. Sensitivity of the CANJEM-derived assessment vs. the expert assessment ranged from 0.12 to 0.78 while Specificity ranged from 0.84 to 0.99. Overall, CANJEM was fairly successful in reproducing the associations obtained with the expert assessment method, with the use of probability thresholds of 25% or 50% generally providing the best results for both exposure variables. Finally, we examined the association between occupational exposure to 21 metallic compound and glioma and meningioma in the INTEROCC study using conditional logistic regression adjusted for potential confounders. The analytical strategy was based on the observations made in the two previous components. We observed no evidence of association between the selected agents and glioma, but there was evidence of positive associations between some of the agents and meningioma. Statistically significant associations with OR (95% confidence interval) were also observed between < 15 years of exposure to lead fumes (1.67 (1.02-2.74)), zinc compounds (2.14 (1.02-3.89)), soldering fumes (1.80 (1.17-2.77)), and metal oxide fumes (1.51 (1.03-2.21)) and low cumulative exposure to chromium VI (1.99 (1.03-3.84)) and soldering fumes (1.83 (1.17-2.87)) and meningioma. One of the main challenges in occupational cancer epidemiology is retrospective exposure assessment. In this thesis we found that, while imperfect, CANJEM was a cost-efficient approach to occupational exposure in epidemiological studies. Although it is difficult to determine the exact role played by individual agents examined, our results provide some support for the presence of a positive association between metallic compounds, and more particularly metallic fumes, and meningioma.