Un nouvel outil de dépistage chimique numérique pourrait aider à éliminer les tests sur les animaux

Environ 3 à 4 millions de lapins, de rats et d'autres animaux sont utilisés annuellement dans le monde pour des tests de sécurité chimique.

Cairney Down / Alamy Photo

Les toxicologues ont dévoilé aujourd'hui un outil numérique de contrôle de sécurité chimique qui pourrait grandement réduire le besoin de six tests sur les animaux communs. Ces tests représentent près de 60% des 3 à 4 millions d'animaux utilisés chaque année dans les tests de risque dans le monde.

L'outil informatisé - construit sur une base de données massive de structures moléculaires et de données de sécurité existantes - semble correspondre, et parfois améliorer, les résultats des tests sur les animaux pour des propriétés telles que la sensibilisation cutanée et l'irritation oculaire, les chercheurs rapportent aujourd'hui Sciences toxicologiques . Mais il a aussi des limites; par exemple, la méthode ne peut pas évaluer de manière fiable le risque de cancer d'une substance chimique. Et il n'est pas clair à quel point les organismes de réglementation ouverts adopteront une approche non animale.

Pourtant, "Nous sommes vraiment excités par le potentiel de ce modèle", explique la toxicologue Nicole Kleinstreuer, directrice adjointe d'un centre qui évalue les alternatives à l'expérimentation animale à l'Institut national des sciences de la santé environnementale (NIEHS) à Durham, Caroline du Nord. Kleinstreuer, qui n'était pas impliqué dans le travail, ajoute que l'utilisation de «big data ... pour construire des modèles prédictifs est une avenue extrêmement prometteuse pour réduire et remplacer les tests sur les animaux».

La plupart des pays développés exigent que les nouveaux produits chimiques entrant dans le commerce subissent au moins quelques tests de sécurité. Mais la pratique de longue date consistant à exposer des lapins, des rats et d'autres animaux à des produits chimiques pour évaluer les risques est confrontée à des objections grandissantes du public et à des préoccupations de coûts, ce qui encourage la recherche d'alternatives. Aux États-Unis, l'Environmental Protection Agency (EPA) a soutenu la recherche sur de nouvelles façons d'évaluer les produits chimiques à travers des programmes tels que son effort Toxicity Forecaster (ToxCast). Et en 2016, le Congrès a adopté une loi actualisée sur la sécurité chimique -la Loi sur le contrôle des substances toxiques (TSCA) - qui ordonne aux régulateurs fédéraux de prendre des mesures pour réduire le nombre d'animaux que les entreprises utilisent pour tester les composés pour la sécurité.

Une approche consiste à utiliser ce qui est déjà connu sur la sécurité des composés existants pour prédire les risques posés par de nouveaux produits chimiques ayant des structures moléculaires similaires. Il y a deux ans, une équipe dirigée par Thomas Hartung de l'école de santé publique Johns Hopkins Bloomberg à Baltimore, Maryland, a fait un pas en avant en rassemblant des données d'essais sur 9800 produits chimiques réglementés par l'Agence européenne des produits chimiques (ECHA) à Helsinki. Ils ont ensuite montré que les produits chimiques ayant des structures similaires peuvent avoir des effets similaires sur la santé , comme étant un irritant

Dans le journal d'aujourd'hui, l'équipe de Hartung va plus loin. Tout d'abord, les chercheurs ont étendu leur base de données à 10 millions de structures chimiques en ajoutant des informations provenant de la base de données publique PubChem et du National Toxicology Program des États-Unis. Ensuite, ils ont comparé les structures et les propriétés toxicologiques de chaque paire possible de composés dans leur base de données - un total de 50 trillions de comparaisons - créant une vaste carte de similarité qui regroupe les composés par structure et par effet. Enfin, ils ont testé le modèle: ils lui ont demandé de prédire le profil toxicologique d'un produit chimique choisi au hasard en le reliant à des «voisins» similaires sur la carte et ont comparé les résultats à six essais réels sur des animaux du composé.

En moyenne, l'outil de calcul reproduisait les résultats des tests sur les animaux dans 87% des cas. C'est mieux que ce que les tests sur les animaux eux-mêmes peuvent faire, dit Hartung: En examinant la littérature, son groupe a constaté que les tests répétés sur les animaux reproduisaient les résultats passés seulement 81% du temps, en moyenne. «C'est une découverte importante», dit Hartung, parce que les organismes de réglementation s'attendent souvent à ce que les méthodes alternatives à l'expérimentation animale soient reproductibles au seuil de 95% - une norme même si les tests sur les animaux ne sont pas conformes.

"Nos données montrent que nous pouvons remplacer six tests courants - qui représentent 57% des tests de toxicologie animale dans le monde - avec une prédiction sur ordinateur et obtenir des résultats plus fiables", dit Hartung. Et cela pourrait aider à éliminer la duplication des efforts, ajoute-t-il. L'équipe a découvert, par exemple, que 69 produits chimiques ont été testés chacun au moins 45 fois à l'aide du test dit de lapin de Draize - une méthode qui consiste à placer un produit chimique dans l'œil du lapin et a suscité une large opposition du public.

La méthode de dépistage a des faiblesses. Bien qu'il puisse prédire des effets simples tels que l'irritation, des paramètres plus complexes tels que le cancer sont hors de sa portée, explique Mike Rasenberg, qui dirige l'unité d'évaluation et de dissémination informatique de l'ECHA. "Ce ne sera pas la fin des tests sur les animaux", prédit-il, "mais c'est un concept utile pour étudier la toxicité simple."

La question est maintenant de savoir comment les régulateurs verront la méthode. Rasenberg pense que les régulateurs européens l'accepteront pour des points de terminaison simples parce qu'il répond à des critères de validation pour les modèles de relation structure-activité quantitatifs.

Aux États-Unis, le centre NIEHS travaille à la validation de la méthode. Et une fois cette validation terminée, l'EPA "sera en mesure d'examiner les résultats de l'évaluation pour déterminer comment et s'ils peuvent être utilisés pour informer les produits chimiques évalués en vertu de la TSCA", ont indiqué les responsables dans un communiqué. "Si l'évaluation est favorable, ces types de modèles pourraient être utilisés en conjonction avec d'autres outils tels que ToxCast pour éclairer les déterminations des risques au niveau du dépistage ou classer / prioriser un grand nombre de substances."

Hartung dit qu'il espère que la méthode de dépistage intéressera également les pays qui se préparent à mettre en œuvre de nouvelles lois sur les produits chimiques, comme la Turquie et la Corée du Sud.

Entre-temps, les chercheurs se sont associés à Underwriters Laboratories, dont le siège est à Northbrook, dans l'Illinois, pour mettre l'outil à la disposition des entreprises qui pourraient vouloir trier des produits avant de les soumettre à un examen réglementaire.

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