Etudes de toxicologie conventionnelle : essais de toxicité
chez l’animal
1-Introduction
Il est évident que les données
toxicologiques de première importance sont celles déduites suite à une
exposition humaine. Ceci permet d’éviter les difficultés rencontrées lors de la
généralisation (extrapolation), à l’homme, des conclusions tirées à partir d’études
sur les animaux( exemple du thalidomide).
Cependant, les essais sur les
animaux permettent de prédire l’innocuité/toxicité des substances et de définir
des niveaux d’exposition acceptables pour l’homme. En fait, une part importante
des connaissances sur la toxicité des xénobiotiques provient des études aux
cours desquelles des animaux d’espèces variées reçoivent plusieurs doses d’un
même toxique.
Il existe trois catégories d’essais
de toxicité qui diffèrent en fonction de la durée d’exposition : les
essais de toxicité aiguë, les essais de toxicité sub-chronique (et/ou
sub-aiguë) et les essais de toxicité chronique(à long terme).
2-Essais de
toxicité aiguë
La plupart de ces études sont
programmées pour déterminer la dose létale médiane(DL50) du
toxique,définie comme « l’estimation statistique d’une dose unique de
produit supposée tuer 50% des animaux ».
Ces études permettent de déterminer
l’effet spécifique au produit, l’organe cible et de fournir des bases pour
déterminer les doses à utiliser dans les études à long terme.
Dispositif
expérimental pour la détermination de la DL50
Sélection de
l’espèce animal
-Ce sont
généralement les rats et les souris qui sont sectionnées : disponibles à
bon prix, obtention et manipulation facile, abondance des données
toxicologiques qui facilitent la comparaison des toxicités.
-Une espèce autre
qu’un rongeur est quelquefois nécessaire, lorsque les valeurs de la DL50
sont très différentes entre les rats et les souris. Ou lorsque le schéma
métabolique et différent de celui observé chez l’homme.
-La
détermination est faite préférentiellement sur des animaux des deux sexes,
jeunes et âgés.
Voie
d’administration
-Généralement,
la même voie de l’exposition humaine. L’administration orale par gavage est la
plus fréquente.
-Voie cutanée
et respiratoire, pour les cas où l’exposition humaine est faite par ces voies,
mais également en toxicologie professionnelle.
-La voie
parentérale sert à tester la toxicité des médicaments parentériques.
Doses et nombre
d’animaux
-Pour
déterminer correctement une DL50 il est indispensable de
sélectionner une dose qui tuera environ la moitié des animaux, une dose qui en
tuera plus de la moitié(mais moins de 90%) et une dose qui en tuera moins de la
moitié(mais de préférence plus de 10%). Quatre doses ou plus sont sélectionnées
pour qu’au moins trois d’entre elles soient dans cette gamme.
-La précision
de la DL50 est améliorée en augmentant le nombre d’animaux
par dose et en diminuant le rapport entre deux doses successives. La plupart
des tests utilisent entre 40 à 50 animaux pour un test de mortalité et des
rapports de 1,2 à 1,5.
Facteurs
environnementaux
-Le
conditionnement peu affecter la DL50 : l’isoprotérenol a
une DL50 de moins de 50mg/kg chez des rats encages
individuelles et d’environ 800mg/kg chez des rats par groupes de 10.
-Le type de
cage (grillagée ou en plastique) et le matériau de litière peuvent aussi
modifier la DL50.
-La température
peut modifier la toxicité : la toxicité de la strychnine, de la nicotine
et de l’atropine est augmentée chez l’animal exposé au froid ; celle du
malathion et du sarin(pesticide organophosphorés) est augmentée par la
l’hypothermie, tandis que celle du parathion (autre organophosphoré) est
réduite.
-L’augmentation
de l’humidité relative peut être une cause d’augmentation de la toxicité aiguë,
et donc de diminution de la DL50.
Examens
-Après
administration du toxique aux animaux, l’heure de la mort et le nombre de morts
doivent être notés pour déterminer la DL50.
-Il est
important que les signes de toxicité soient aussi notés, exemple : pour l’appareil
digestif ( nausée, diarrhées,…. ), pour plus de détailles voir le tableau(
annexes) : relation entre organes(ou système) et signes cliniques
d’intoxication.
-La période
d’observation doit être suffisamment longue pour que les effets retardés- y
compris la mort- ne passent pas inaperçus. Cette période est généralement de
7à14 jours, mais peut être plus longue.
-Des examens
macroscopiques doivent être faits sur tous les animaux morts et au moins
quelques survivants, particulièrement ceux qui présentent des signes de
morbidité (pathologiques) à la fin des essais.
-L’autopsie est
en mesure de fournir des informations utiles sur les organes cibles. Des
examens histologiques d’organes sélectionnés peuvent compléter ces information.
Interprétation
des données : Relation
dose-réponse(effet)
Quand la
mortalité est représentée graphiquement en fonction du logarithme de la dose,
on obtient une courbe en S(sigmoïde).
Utilisation des
DL50 et des signes de toxicité
Ces données
sont utilisables à plusieurs fins :
-Classification
des produits chimiques selon leurs toxicités relatives(DL50).
-Programmation
des études subaiguë et chroniques sur les animaux.
3-Essais de
toxicité subaigue (subchronique)
Dispositif
expérimental pour la détermination de la DL50
Sélection de
l’espèce animal
-L’idéal serait
que les espèces choisies biotransforment le toxique de la même façon que l’homme.
- Souvent le
rat et le chien.
Espèces et
nombre d’animaux
-On utilise un
nombre égale d’animaux de chaque sexe, pour chaque dose, pour le témoin
généralement 10à30 rat. Ou un nombre plus réduit pour les chiens.
Voie d’administration
Doit refléter
l’exposition humaine. Habituellement la voie orale.
Durée et doses
-Choisir 3
doses : une dose suffisamment élevée pour produire des signes de toxicité
sans tuer tous les animaux. une dose faible sans effet toxique prévisible et
une dose intermédiaire.
-Les doses sont
sélectionnées sur la base des résultats
d’études de toxicité aiguë (DL50 et la pente de la droite
dose –réponse).
-La durée de
ces études est en général de 90 jours chez le rat, et jusqu’à 6 mois ,voire 1
ou 2 ans chez le chien.
Examens
-Poids du corps
et consommation alimentaire.
-Observation
générale : concerne l’aspect, le comportement, et toutes les anomalies
visibles. Les animaux morts ou moribonds (mourants) sont soumis à des examens
macroscopiques et microscopiques.
-Examens de
laboratoire : hématologiques, biochimiques, chimies des urines,…
-Examens post
mortem(après la mort) : tous les animaux morts ou mourant soumis à des
autopsies, examens histologiques, poids des différents organes.
Evaluation
Sur la base des
données obtenues lors des différents examens réalises durant ces études on
détermine « la dose sans effet observé »
4-Etudes de
toxicité chronique
Dispositif
expérimental
Animaux :
espèce et nombre
Une ou
plusieurs espèces, le rat est l’animal de choix. Chaque lot expérimental et le
lot témoin comprennent un nombre identique de mâles et femelles(40à100).
Voie
d’administration
La même
utilisée dans les études précédentes.
Dose et durée
2 ans chez le rat, chien et primates 7ans ou plus.
Dose choisis à
la base des études précédentes.
Examens
-Poids,
consommation de nourriture, les observations générales, tests de laboratoire,
examens post mortem.
Evaluation
Objectif et définir la nature de la toxicité et de déterminer la
dose sans effet observé. Si la toxicité n’est pas trop grave par nature (exp :
pas cancérogène) une dose journalière admissible (DJA) peut être
extrapolée chez l’homme à partir des données animales.
Un facteur de sécurité de 100 est
recommandé : diviser le NOEL/100=dose journalière admissible, chez
l’homme.
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