30 mai 2008
Les nanotubes de carbone aussi nocifs que l'amiante ?
Les nanotubes de carbone aussi nocifs que l'amiante ?
Trois études montrent que ces nouveaux matériaux dont l'usage est amené à se généraliser présentent un risque pour la santé.
Pas question de refaire, avec les nanomatériaux, les mêmes erreurs qu'avec l'amiante. Massivement utilisée dans le bâtiment et l'automobile pour ses propriétés isolantes et ignifuges jusque dans les années 1990, cette fibre naturelle est responsable de 90 000 décès chaque année dans le monde dus à des cancers broncho-pulmonaires ou de la plèvre (mésothéliome).
Or les nanotubes de carbone, véritables emblèmes de ces nouvelles technologies de l'infiniment petit, dont les applications pourraient représenter un marché colossal de 1 000 milliards de dollars en 2015, ressemblent comme deux gouttes d'eau aux micropoussières d'amiante. Composés d'un ou plusieurs feuillets de cristaux de carbone hexagonaux (ou graphènes) enroulés sur eux-mêmes, ils ont l'aspect de minuscules cylindres creux dont le diamètre, de quelques milliardièmes de mètre (ou nanomètres), est 50 000 fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu. Les nanotubes sont donc susceptibles, tout comme l'amiante, d'être inhalés et de se fixer dans l'appareil respiratoire.
Trois études scientifiques publiées coup sur coup viennent de démontrer que ces craintes ne sont pas infondées. La dernière en date, publiée mardi dans la revue Nature Nanotechnology, révèle que des souris à qui l'on a injecté des fibres de nanotubes dans leur cavité abdominale développent des pathologies comparables à celles que provoque l'amiante.
L'équipe américano-britannique dirigée par Ken Donaldson, de l'université d'Édimbourg, a toutefois montré que seuls les nanotubes de grandes dimensions provoquent une inflammation et des lésions du mésothélium, la membrane qui recouvre les poumons (plèvre) et la cavité abdominale. En revanche, les nanotubes courts et le graphène non fibreux n'ont aucun effet délétère, exactement comme avec l'amiante, où seules les fibres longues posent problème. Explication : dans les deux cas, les globules blancs chargés d'éliminer les corps étrangers présents dans les alvéoles pulmonaires sont incapables d'«ingérer» les fibres dépassant une certaine taille.
La deuxième étude, publiée le 16 mai dernier dans la revue Environmental Health Perspectives, sous la direction de Val Vallyathan du National Institute for Occupational Safety and Health (États-Unis), montre que les nanotubes de carbone perturbent le métabolisme des cellules mésothéliales, provoquant « l'ac- tivation de signaux moléculaires associés à un stress oxydatif », phénomène identique à ce qui se produit en présence d'amiante.
Enfin, dans le Journal of Toxicological Sciences, des chercheurs japonais de l'Institut national des sciences de la santé ont constaté la formation de lésions cancéreuses chez des souris génétiquement sensibles au mésothéliome après 25 semaines d'exposition à des nanotubes de carbone injectés, là aussi, par voie abdominale. Ils n'excluent pas toutefois que le fer, utilisé comme catalyseur lors de la synthèse du nanotube, puisse être à l'origine des effets observés.
Évaluer les risques sanitaires encourus par les travailleurs
Ces résultats, assez préoccupants, incitent à mener d'autres investigations pour clarifier un certain nombre de points cruciaux. Il s'agit notamment de déterminer le seuil de particules inhalées (et non injectées comme dans les expériences citées) au-delà duquel le mésothélium est atteint et développe un cancer.
«Bien que nous ayons identifié un danger potentiel, nous devons encore démontrer qu'il existe, le cas échéant, un risque pour la santé humaine, explique le Pr Ken Donaldson. Le risque qu'il y a à manipuler des objets contenant des nanotubes semble minimal parce que les fibres sont fortement incrustées dans le matériau. En revanche, nous sommes plus préoccupés par le sort des travailleurs qui fabriquent ces objets.»
Très prisés pour leur robustesse, leur légèreté, leur élasticité et leur excellente conductivité électrique, les nanotubes de carbone sont déjà largement utilisés dans l'industrie automobile pour renforcer les pièces de carrosserie, mais aussi en électronique, pour les nanocomposants d'ordinateur. Ils entrent aussi dans la composition de nombreux produits comme les pneumatiques, les raquettes de tennis, les clubs de golf ou les mâts de bateaux.
Comme l'explique Éric Gaffet, chercheur à l'université de Belfort et auteur d'un rapport pour l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset), il faut «considérer le cycle de vie du produit dans sa totalité, notamment au stade de la fabrication puis lorsqu'il devient un déchet.»
24 novembre 2007
MAÏS OGM Bt et MECANISME DES PATHOLOGIES INDUITES CHEZ LES BOVINS
MAÏS OGM Bt et MECANISME DES
PATHOLOGIES INDUITES
CHEZ LES BOVINS
Cet article fait partie des essentiels, non pas simplement du site, mais comme information majeure. Le docteur Groussac a trouvé le mécanisme des OGM toxiques,
ici le Maïs Bt.
Si, comme beaucoup d’entre nous, vous vous doutiez que les OGM étaient une aventure hasardeuse aux potentialités mortelles, lisez ce texte et surtout, distribuez-le autour de vous. Ce texte n’est pas facile, certes, mais on peut comprendre les mécanismes qui mènent les bovins à la mort , par exemple.
Et je tiens à remercier Marie-Hélène Groussac pour
son courage, sa ténacité et ses capacités d’explication.
Jean Dornac
Le 16 novembre 2007,
La toxine Bt est produite par une bactérie du sol, Bacillus thuringiensis. Lorsque ces bactéries sont voisines de plantes, elles les protégent des chenilles de papillons, pour la raison que la toxine sécrétée par ces bactéries est mortelle pour ces chenilles. Il existe une coopération naturelle entre la bactérie et les plantes : les plantes poussent avant d’avoir été mangées par les chenilles. Des méthodes naturelles permettent de faciliter la présence de la bactérie et donc d’obtenir une bonne coopération.
Aussi,
les technosciences se sont penchées sur la toxine bt, sorte
d’insecticide naturel avec l’idée d’incorporer le programme génique
correspondant à la protéine directement dans des plantes de manière à
ce qu’elles se mettent à produire l’insecticide naturel.
Oui mais il y a un problème : tout d’abord, ce furent les rats
ensuite les bovins qui présentèrent des maladies.
Chez les rats, ce fut une élévation de la
glycémie (donc pré-diabète) et des lipides, atteinte hépatique et
rénale, prise de poids chez les femelles et perte de poids chez les
mâles.
La malheureuse expérience d’une ferme allemande
où les bovins recevaient du maïs bt transgénique circule sur Internet.
Je résume les manifestations pathologiques énumérées. Elles ne sont pas
exhaustives, il y en a d’autres.
Chez les bovins, la liste des troubles constatés sont :
au bout de 2 ans et demi, diarrhée collante et grise puis oedèmes
des pis et des articulations, fragilité veineuse, sang dans le lait,
dans les urines, néphrite, pour certains bovins, paralysie de la racine
de la queue, peau des pis crevassée et sèche, agalactie.
L’arrêt du soja entraîna une amélioration sur la production de lait, dans un premier temps.
Ensuite, ce furent les fausses couches, les
morts nés, les malformations (poche de sang au niveau de l’épaule,
malformations des pis, sensibilité aux infections, poil anormal) ;
certaines vaches venaient mourir dans leur étable, comportement anormal
vue la saison et s’endormaient après une phase d’apathie.
Après coup, à l’analyse, il sembla que le fourrage
avait aggravé la situation pathologique car il amenait trop d’acides
aminés. Une particularité qui fut constatée était une anomalie dans le
rapport protéines par rapport aux lipides dans le lait, au profit des
protéines : du jamais vu. L’absence de digestion de la paille qui
ressortait telle quelle montre une atteinte du pancréas,
tout comme le type de diarrhée. Après que le maïs ensillage fut
arrêté ; les animaux allaient un peu mieux. Des analyses furent
entreprises, notamment de dosage de la toxine et de recherche d’autres
bactéries toxiques, dont des clostridiales : mais il n’y avait pas de
germes responsables d’un éventuel tableau de botulisme. Ensuite, ce fut
la listériose qui fut évoquée et rejetée. Des recherches étiologiques
des troubles sur les mycotoxines, les protéines, l’amidon se sont
révélées vaines. Il restait donc le problème de la toxine bt. Là, des
analyses par des laboratoires différents trouvaient soit aucune trace,
car la toxine bt est détruite dans la panse de la vache très
rapidement, soit la présence dans le sang, les ganglions lymphatiques
et les excréments. De nouvelles analyses furent effectuées en
complément sur le fourrage et là, le mystère s’est épaissi : on trouva
la même quantité de protéines dans le maïs naturel et dans le maïs
OGM. Le maïs naturel comporte une étendue possible de 92 acides aminés
possibles tout comme le maïs OGM. Mais la différence qui rendit
perplexe fut de trouver que, dans les plantes OGM, les 92 acides aminés
ne correspondaient qu’à 80,5% des protéines. Cela signifiait que 19,5%
des acides aminés constitutifs des protéines n’étaient pas les acides
aminés correspondant normalement à la plante !
S’en est suivie une bataille d’experts entre les représentants de
l’agriculteur et ceux de la firme productrice du maïs OGM. Je passe.
Les maladies et la manière de
mourir des animaux rendent compte de la toxicité de ces 19,5% d’acides
aminés différents que présentent les plantes OGM. Pourquoi ?
Dans mon étude des variants OGM de la protéines HBs des vaccins contre l’hépatite B, je suis arrivée sur deux mécanismes pathologiques propres au fait d’être transgéniques, à
savoir une variation de la glycosylation, c’est-à-dire des greffes de
radicaux sucrés, et une variation des acides aminés pour l’une des
constructions OGM, celle sur levure Saccharomyces cerevisae.
Tous les vertébrés utilisent les mêmes acides aminés mais pas les Invertébrés. Les diverses espèces d’invertébrés n’utilisent pas les mêmes variants d’acides aminés. Ainsi, Bacillus thuringiensis n’utilise pas les mêmes acides aminés que le maïs, par exemple. Mais qui plus est, il existe des acides aminés correspondant au code génétique, c’est-à-dire correspondant, via les ARN de transfert (ARNt), à trois acides nucléiques, les codons. Ce sont tous des acides aminés de la série L : les L-AAs. Il existe de 20 à 22 L-Aas correspondant à un trinôme d’acides nucléiques, les codons. Si ce code génétique est pratiquement universel, il ne tient pas compte des variants isomériques toujours possibles, pour un même L-AA. Mais là ne réside pas le problème essentiel.
Tous les Invertébrés possèdent des acides aminés variants de la série D ou d’autres acides aminés que les 22 précédemment cités. Ils sont incorporés dans les parois, système défensif passif, et surtout dans les molécules peptidiques synthétisées dans le cytoplasme, sans le moule des gènes, par des enzymes. Cependant les enzymes sont, elles, codées par des gènes chromosomiques. Cette synthèse connaît une grande liberté, comparativement à celle des protéines codées par l’ADN, synthétisées par les ribosomes. Chaque enzyme possède plusieurs types de fonction. Ces molécules ont de multiples rôles mais les études montrent qu’elles correspondent à une réponse à une agression perçue par la cellule. La perception elle-même est dévolue aux protéines de choc thermique ou HSP, molécules répandues dans tout le règne vivant et très proches entre espèces très éloignées. Une telle communauté indique, en biologie, une fonction commune majeure, essentielle à la vie. En l’occurrence, c’est l’appréhension du danger …et le programme à mettre ensuite en route pour y parer. Dans ce programme, se trouve la synthèse de molécules toxiques, synthétisées de novo à partir d’acides aminés présents dans le cytoplasme.
Ensuite, je suis arrivée sur un fonctionnement, chez les bactéries et champignons, de plasmides. Ces petits ADN circulaires comportent quelques gènes et sont facultatifs. Ces gènes ne sont pas absolument indispensables à la survie de l’espèce comme les gènes chromosomiques. Ils sont, de plus, facilement transmissibles à d’autres cellules, pas toujours de la même espèce. Ces propriétés ont amené nos acteurs de la technoscience à avoir l’idée de les utiliser pour transmettre un gène à une cellule : ils sont alors devenus des acteurs plasmidiques des constructions OGM. C’est ainsi que le gène plasmidique de la toxine bt de la bactérie Bacillus thuringiensis a été transféré à des cellules de maïs.
En examinant les gènes présents naturellement sur les plasmides, force est de constater qu’ils correspondent à des réponses aux situations de stress et difficultés que gèrent les HSP. D’où l’idée d’un lien fonctionnel, ce que je pense avoir démontré dans le papier « PLASMIDES, PROTEINES DE CHOC THERMIQUE, VACCIN HEPATITE B, OGM PLASMIDIQUES ». Ainsi, il m’apparaît qu’il existe un trinôme fonctionnel constitué des protéines de choc thermique qui donnent l’alerte, des enzymes cytoplasmiques codées par des gènes chromosomiques qui opèrent en synthétisant les parois et les molécules solubles d’agression ou de chélation (offensive et contre-offensive) et d’éventuels plasmides dont les protéines issues et synthétisées par les ribosomes aident à gérer la situation. Qui plus est ces protéines peuvent être modifiées secondairement par les enzymes cytoplasmiques, en particulier isomérisation d’acides aminés, fait qui rend ces protéines plus toxiques. Il semble qu’à la synthèse enzymatique directe, ces plasmides ajoutent un système de préfabrication de peptides d’agression, fournissant un degré supplémentaire de défense.
Outre le fait d’utiliser un acteur d’agressivité, le plasmide, la technique de transfert de plasmides est agressive en elle-même pour les cellules : elles mettent donc en jeu en parallèle leur système d’alerte, de défense et surtout de contre-offensive. Ce facteur connexe n’a pas été vu. Une
fois en situation d’agression, la lecture des plasmides, qu’ils soient
naturels ou transgéniques, est complétée secondairement par des
modifications des acides aminés de ces protéines, par exemple la toxine
bt. Cette toxine finale est donc variante par rapport au programme lu à
partir du gène porté par le plasmide. Simultanément, les enzymes cytoplasmiques vont produire les peptides variants, véritable arme de la cellule.
Ce sont les deux phénomènes conjoints qui
rendent compte des 19,5% d’acides aminés variants trouvés lors des
analyses sur le maïs OGM bt après la mort de ce troupeau en Allemagne.
Quant aux manifestations pathologiques
animales, le fait que la toxine bt semble détruite, toujours selon
certaines expertises, n’est pas incompatible avec son rôle
pathologique. En effet, la
dégradation des cellules végétales, de ses protéines et de la toxine bt
libère massivement des acides aminés variants, lesquels mesurent le
degré d’agression perçue (et reçue !) par ce maïs …qui renvoie
l’ascenseur aux bovins …qui renvoient l’ascenseur au propriétaire et
…aux consommateurs. Si quelques
acides aminés variants dans l’alimentation des vertébrés, dont les
humains que nous sommes, ne posent pas de problème car il existe dans
le tube digestif un système de perception via les HSP, ce n’est pas le
cas dans deux types de situation : à
savoir au-delà d’un certain taux par voie orale et par voie injectable,
d’autant que sont adjoints des substances adjuvantes dont certaines
actives, certes le système immunitaire mais aussi le système des HSP. Manifestement,
les constructions alimentaires OGM fournissent des substances pour
lesquelles le taux d’acides aminés varie, lesquelles rendent compte des
signes cliniques observés.
Les tableaux observés traduisent la toxicité des acides aminés variants.
J’ai abordé dans « OGM & ACIDES AMINES : PRINCIPE DE PRECAUTION NON RESPECTE ; EXEMPLE DE LA VACCINATION HEPATITE B PAR HBS OGM »,
les symptômes qui peuvent être liés à certains variants, ceux
correspondant à des acides aminés utilisés par le génome. Restent des
acides aminés ne correspondant pas aux 22 pour lesquels un ARNt existe.
Tout OGM « réussi » résulte d’une manœuvre
d’agression et, par conséquent, va entraîner en parallèle la synthèse
de molécules d’agression dont la technoscience n’a pas mesuré la portée
pour la simple raison qu’elle n’a même pas percuté le phénomène !
Docteur Marie-Hélène GROUSSAC
22 septembre 2007
Produits chimiques et la santé ?
Risques des produits chimiques
pour la santé
Antidote
Europe est un comité scientifique qui s’est donné pour mission de
contribuer à l’avènement d’une recherche biomédicale efficace et sûre.
Malgré le dynamisme de la recherche au niveau mondial, le nombre
d’individus atteints de maladies graves ne cesse d’augmenter.
Il est temps de dénoncer les défauts des techniques les plus courantes,
largement basées sur l’expérimentation animale, et d’informer le
public, les medias et les autorités sur l’existence de méthodes
fiables, celles qui sont actuellement à la pointe de la recherche en
biomédecine, par exemple, la toxicogénomique, dont nous proposons une
approche originale.
Risques des produits chimiques pour la santé
Programme de toxicologie scientifique (PTS)
Début 2003, la Commission européenne semble donner un nouvel élan à un projet qui est dans l’air depuis quelques années : faire évaluer la toxicité de dizaines de milliers de substances chimiques qui sont couramment utilisées et, donc, auxquelles nous sommes potentiellement exposés. Elle donne à son projet le nom de REACH ("Regulation, Evaluation and Authorization of Chemicals").
La Commission européenne a raison de vouloir évaluer les quelque 100 000 produits chimiques fabriqués par l’homme. Cependant, le fait que le projet REACH prévoit que ces évaluations seraient effectuées aux frais du fabricant, qu’elles impliqueraient le sacrifice de centaines de millions d’animaux et qu’elles ne seraient pas terminées avant plusieurs décennies au moins, inquiète les parties intéressées. Les industriels craignent pour leur compétitivité et leurs marges, les défenseurs des animaux s’élèvent contre ce qu’ils considèrent comme le plus vaste projet d’empoisonnement jamais organisé, les écologistes veulent obtenir le retrait des produits toxiques au plus vite, chaque jour perdu entraînant la disparition définitive d’espèces végétales ou animales et des pollutions irrémédiables ou très persistantes des ressources naturelles. Mais ce sont surtout les associations dont le but est de préserver la santé humaine qui s’indignent des carences de ce projet, à cause de l’inadéquation de la méthode envisagée pour l’évaluation de la toxicité des 100 000 substances. En effet, l’observation d’effets toxiques chez une espèce animale n’est valable que pour cette espèce, et l’extrapolation de cette observation à une autre espèce (l’espèce humaine, par exemple), est loin d’être fiable. L’évolution des statistiques sanitaires (mortalité par cancer et autres maladies graves) depuis l’introduction des produits chimiques dans notre environnement (en gros, depuis la fin de la seconde guerre mondiale), semble confirmer l’impact négatif de ces produits sur la santé humaine.
Le projet REACH fait l’objet de nombreuses critiques. Pourtant, l’objectif d’évaluer sérieusement les risques des substances chimiques qui nous environnent ou que nous absorbons, est une priorité absolue.
Au coeur de la controverse se trouve le procédé retenu pour l’évaluation des risques. REACH envisage le recours à l’expérimentation animale. Or, les progrès scientifiques récents permettent d’envisager des méthodes capables de répondre aux attentes des diverses parties intéressées : moins cher, plus vite, sans animaux et surtout valable pour l’homme. Morbidité et de mortalité dans l’Union européenne : des tendances alarmantes
Plusieurs millions de citoyens européens souffrent de maladies neurodégénératives graves (maladies d’Alzheimer et de Parkinson, sclérose en plaques, autisme, etc.). Bien que pour la plupart de ces maladies, l’augmentation du nombre de cas soit corrélée grossièrement avec l’allongement de l’espérance de vie, cette augmentation rapide (sclérose en plaques en particulier) est observée aussi parmi les personnes âgés de 20 à 40 ans et même chez les enfants (autisme).
La montée la plus forte de morbidité et de mortalité a, cependant, été observée pour les cancers. En France, par exemple, depuis 1990, le cancer est devenu la première cause de mortalité chez les personnes âgées de 35 à 65 ans. Pour la classe d’âge des 45-49 ans, la proportion de morts dues à tous les cancers excepté celui du poumon a été multipliée par six entre 1950 et 1980 (par dix pour le cancer du poumon). 300 000 nouveaux cas de cancers sont diagnostiqués chaque année, avec une augmentation importante des cas vraisemblablement liés aux hormones : une femme sur treize était affectée du cancer du sein en 1970, une sur sept aujourd’hui.
Il est généralement admis que 5 à 10 % des cancers sont liés à des défauts génétiques. Ainsi, les facteurs exogènes, en particulier le style de vie (tabagisme, alcool, excès alimentaires, stress, etc.) et les produits carcinogènes présents dans notre alimentation et dans notre environnement sont responsables de neuf cancers sur dix. Comme les comportements à risque tendent à diminuer et que, par contre, le nombre et la quantité de produits chimiques nouveaux ne cesse d’augmenter, il est certain que ces derniers sont les principaux coupables des 1,7 millions de nouveaux cancers diagnostiqués dans les pays de l’Union européenne chaque année. Ceci prouve que ces produits n’ont pas été testés pour leur potentiel carcinogène, ou bien, qu’ils ont été testés par des méthodes qui n’ont pu détecter ce danger.
En ce qui concerne les médicaments, bien que leur développement suppose des années de recherche et des batteries de tests, leurs effets secondaires sont la quatrième cause de mortalité dans l’Union européenne, provoquant 20 000 décès annuellement en France et quelque 120 000 dans l’ensemble des pays de l’Union.
Comme requis par la loi, les tests de toxicité en général et pour les médicaments en particulier, doivent être effectués sur des animaux, c’est-à-dire des "modèles" dont on pense qu’ils présentent des réactions biologiques similaires à celles des humains. Le recours au supposé modèle animal pour les problèmes de santé humaine est-il basé sur des principes raisonnables ?
Il y a une preuve simple et claire du fait qu’aucune espèce animale ne peut être prise comme modèle biologique fiable d’une autre. Une espèce est définie par son isolement reproductif, ce qui signifie que les membres d’espèces différentes ne peuvent pas se croiser. Cela est la conséquence du fait qu’une espèce donnée a un patrimoine génétique unique, qu’il s’agisse du nombre, de l’organisation et de la structure des chromosomes, ou de la régulation et du contrôle de l’expression génique. La biologie moderne a mis en évidence que le patrimoine génétique d’un individu détermine les activités biologiques précises de ses cellules, tissus et organes. Ainsi, les individus d’espèces différentes ont des patrimoines génétiques différents et présentent donc des activités biologiques différentes, pouvant, selon, paraître similaires, différentes ou opposées à celles d’une autre espèce. Du fait de ce comportement biologique aléatoire, l’affirmation que les membres d’une espèce donnée peuvent se substituer comme modèles biologiques fiables pour une autre espèce est fausse.
En particulier, l’hypothèse que les résultats obtenus chez certains mammifères seraient applicables aux humains est non fondée et compromet sérieusement la santé humaine.
Considérons, par exemple, le chimpanzé, notre parent le plus proche en termes évolutifs. Exposé au virus de l’immunodéficience humaine (VIH), le chimpanzé ne développe pas de maladie - chez les humains, ce virus provoque le SIDA. Si on lui injecte le virus de l’hépatite B, un chimpanzé sur dix peut développer une forme atténuée d’hépatite et il récupérera rapidement - chez les humains, ce virus provoque une hépatite chronique et parfois le cancer du foie. Et, quand on lui injecte le virus Ebola, le chimpanzé meurt de fièvre hémorragique, comme les humains. En d’autres termes, le meilleur modèle animal se comporte d’une manière opposée, différente ou identique aux humains, face à un facteur donné. Personne ne pourrait avoir prévu ces résultats, qui ne peuvent être obtenus qu’après observation chez les deux espèces. Tester sur les modèles animaux est donc inutile au mieux, dangereux au pire, parfois fatal pour les humains : le scandale français du sang contaminé a eu lieu parce que les "experts", notant que le chimpanzé ne présentait pas de réaction, ont approuvé la mise sur le marché de ce sang.
Une estimation conservatrice du nombre de morts en France, résultant de cette méthodologie imparfaite d’évaluation de la toxicité des médicaments et produits carcinogènes seuls, est de 100 000 à 120 000 décès par an. En supposant que des taux similaires per capita soient valides dans les autres nations de l’Union européenne, quelque 600 000 à 750 000 citoyens européens mourront prématurément année après année, à cause des effets secondaires des médicaments et des produits carcinogènes présents dans notre environnement. Comment évaluer correctement le risque toxique pour les humains ?
Recourir aux animaux pour évaluer les risques toxiques pour les humains nous ramène à des temps médiévaux, quand c’était la seule manière d’avoir une vague indication du risque. A présent, la révolution scientifique nous propose des moyens beaucoup plus fiables.
C’est dans la cellule que la vie commence. Il n’est donc pas surprenant (et c’est entièrement soutenu par la biologie moderne) que les réponses à pratiquement tous les problèmes biologiques doivent d’abord être recherchées au niveau de la cellule. Les maladies humaines ont presque toutes une origine cellulaire, que la cause soit endogène (dans l’organisme) ou exogène (hors de l’organisme). Ceci est vrai pour le cancer, les neuropathologies et les maladies cardiovasculaires, pour citer les maladies les plus fréquentes et graves dans les pays développés. Les dommages causés à une cellule par une substance toxique est la première étape des maladies.
L’étude des cellules humaines cultivées en présence de produits toxiques sera donc la première étape pour une évaluation fiable de la toxicité de ces produits pour les humains. La biologie moderne a aussi fait des progrès spectaculaires dans l’étude des systèmes intégrés au niveau du tissu, de l’organe et systémique. Des méthodes non invasives (diverses tomographies, tests fonctionnels des activités biochimiques dans les organes, etc.) permettent l’évaluation complète du risque de substances auxquelles les consommateurs sont fortement exposés (médicaments, additifs alimentaires, pesticides, etc.). La toxicologie scientifique
La toxicité peut provoquer des réponses aiguës et systémiques ; ces réponses peuvent être retardées du fait d’une accumulation de dommages mineurs qui arrivent finalement à surmonter la défense cellulaire et les mécanismes de réparation, ou bien, parce que le développement de la maladie est long. Un exemple typique de ce retard est le cancer, car il faut en moyenne cinq à dix ans entre le déclenchement de la prolifération d’une cellule et le diagnostic de la tumeur. Les états neurodégénératifs sont aussi très longs à apparaître. D’où la nécessité d’évaluer les réponses toxiques à la fois à court et à long terme.
Les études cellulaires sont adaptées à cette fin. Elles sont réalisées idéalement sur des cultures primaires, mais les lignées cellulaires établies permettent des examens préliminaires faciles. Un complément intéressant aux méthodes décrites ci-dessous est l’évaluation in silico des effets toxiques d’une molécule, dérivés de sa structure chimique (relation structure - activité), qui est de plus en plus fiable dans la prévision des activités biologiques néfastes de la molécule avant même qu’elle n’ait été synthétisée. Toxicologie moléculaire et cellulaire.
Pour entrer dans la cellule, la substance chimique doit traverser des barrières lipidiques ou aqueuses et doit parfois être métabolisée à cette fin. Cela mobilise divers gènes codant pour des enzymes de métabolisation spécifiques, des facteurs de transcription nucléaires, des transporteurs de molécules, etc. Les métabolites obtenus doivent être soigneusement identifiés, car certains sont très toxiques, même si la substance d’origine ne l’est pas. Comme la substance transitera forcément par le rein et le foie, les cellules de ces organes doivent être testées en premier. Plusieurs méthodes permettent de le faire : le test in vitro de l’activité enzymatique des gènes impliqués ; les puces à ADN (kits disponibles dans le commerce), qui permettent le contrôle de l’expression d’un grand nombre de ces gènes ; l’identification des métabolites par spectrométrie de masse ; etc.
Une fois que la substance ou ses métabolites sont entrés dans la cellule, l’effet sur cette dernière et sa descendance doit être contrôlé. En réponse à une agression, même modérée, la cellule mobilisera encore une série de gènes, soit pour se protéger soit pour réparer le dommage. De nombreux gènes de stress ou d’enzymes de réparation sont connus et peuvent être recrutés comme "reporters" : ils fournissent des informations sur la cible de la substance, l’étendue du dommage et la capacité de la cellule à le surmonter. Les reporters permettent aussi de contrôler le devenir de la cellule exposée à diverses doses du produit, nous informant sur sa capacité à survivre et comment elle va faire face au produit à long terme. A présent, des cellules chargées de gènes reporters sont disponibles dans le commerce, permettant la mise en évidence rapide et peu coûteuse de divers types de dommages (à l’ADN, à la membrane, etc.).
L’inconvénient des reporters est la nécessité de deviner le ou les gène mobilisés par la substance. Ce problème est surmonté avec les puces à ADN portant des centaines ou des milliers de gènes connus pour être impliqués dans la réponse toxique. Par des manipulations biochimiques standard, l’expression de chacun de ces gènes peut être visualisée, que ces gènes soient stimulés, réprimés ou non affectés par la substance.
Les puces à ADN sont actuellement les outils de pointe pour suivre la première partie - la transcription - de l’expression génique. Pour avoir une vue complète de l’effet de la substance sur l’expression génique, la deuxième partie de cette expression - la traduction, au cours de laquelle la protéine est réellement synthétisée - doit aussi être suivie. Cela peut être fait avec les outils appropriés : gel 2D d’électrophorèse capillaire, puces de protéines, spectrométrie de masse et nombreuses nouvelles méthodes en développement rapide.
Les effets génotoxiques doivent être contrôlés avec une attention particulière, car l’échec de cette évaluation est le principal facteur responsable de la montée importante de l’incidence du cancer observée ces 50 dernières années. Les mutations de l’ADN peuvent être contrôlées par de nombreuses techniques, directement (séquençage) ou indirectement en contrôlant l’expression des gènes de réparation de l’ADN. La tumorigenèse est favorisée par la mutation ou l’inactivation de gènes impliqués dans la régulation de la croissance et de la division cellulaires. Ces mutations dérèglent le contrôle de la mort cellulaire programmée, qui se fait normalement en réponse aux facteurs de croissance, de la migration cellulaire, etc. Des puces à ADN déjà disponibles permettent de caractériser le statut de la transcription de plusieurs centaines de gènes impliqués dans la tumorigenèse.
Les événements carcinogènes peuvent aussi être induits par des mécanismes non génotoxiques se produisant à diverses étapes du cycle cellulaire ou au niveau de l’organisation supérieure du matériel génétique. Les dénommés "suppresseurs de tumeurs" présentent un grand intérêt. Parmi ceux-ci, la protéine p53, par exemple, contrôle l’intégrité du matériel génétique de la cellule. Si un événement mutagène se produit, p53 interrompt le cycle cellulaire jusqu’à ce que le dommage soit réparé. Si la réparation n’a pas pu être faite en quelques heures, p53 force la cellule au suicide, empêchant la transmission du dommage à sa descendance. Les substances qui endommagent p53 (ou d’autres suppresseurs de tumeurs), aboliront cette activité de gardien et les mutations pourront alors se propager à la descendance de la cellule et, éventuellement, induire une prolifération cellulaire incontrôlée. Plus de la moitié des tumeurs solides portent des formes inactives de p53. De nombreux kits commerciaux sont disponibles pour contrôler l’état des suppresseurs de tumeurs. Des puces à ADN sont aussi disponibles pour contrôler l’expression de centaines de gènes humains impliqués dans les étapes majeures de la tumorigenèse : dérégulation des voies de la croissance et de la division cellulaire, réponse au dommage de l’ADN, stabilité et réparation du génome, adhésion cellulaire, invasion, métastase, angiogenèse, etc.
Les substances cytotoxiques ciblent l’organisation de la cellule, son équipement, son métabolisme, etc. Cette toxicité est souvent signalée par l’expression intense des gènes de stress (en particulier du stress oxydatif). La cytotoxicité peut être établie en contrôlant l’expression d’une longue liste de gènes de ménage et de gènes impliqués dans la nécrose, l’arrêt de croissance, la sénescence, etc.
Des méthodes spécifiques existent pour l’évaluation d’une variété de substances qui ciblent des fonctions biologiques particulières. En voici une courte liste :
La toxicité reproductive peut être contrôlée au niveau cellulaire par l’étude de l’activation des récepteurs hormonaux présents à la surface de cellules spécifiques. Par exemple, les "proliférateurs endocriniens" (tels certains insecticides) peuvent imiter les hormones naturelles et induire de façon excessive le signal spécifique d’une hormone, ou saturer des récepteurs et ainsi en empêcher l’accès à l’hormone normale. Pour mettre en évidence ces effets, il faut cultiver des cellules prélevées dans les organes et tissus sensibles (sein, ovaire, prostate).
La toxicité affectant le développement (y compris la tératogenèse) peut être évaluée grâce à des puces à ADN comportant de nombreux gènes humains impliqués dans la régulation des différentes phases du cycle cellulaire.
La neurotoxicité peut résulter de l’action de la substance sur les molécules impliquées dans la communication neuronale - une majorité d’insecticides ciblent ces molécules ! Les puces à ADN portant les gènes des canaux ioniques et des transporteurs de neurotransmetteurs sont disponibles pour contrôler l’effet d’une substance sur ces acteurs essentiels en neurobiologie. Les agents neurotoxiques peuvent aussi cibler les cellules neuronales en affectant leur capacité à synthétiser des protéines dans leur conformation native. Les protéines mal conformées tendent à s’accumuler dans ou autour de la cellule, à s’agréger et à former des fibres, des plaques ou des enchevêtrements qui forcent la cellule au suicide ou affectent la communication entre cellules. Les maladies de Parkinson, la maladie d’Alzheimer ou de Creutzfeldt-Jakob (variante humaine de la vache folle) et plus de vingt autres formes de démence appartenant à la famille des "maladies conformationnelles" peuvent résulter de la production de protéines mal repliées. Tester les substances pour leur capacité à induire le mauvais repliement des protéines, directement en utilisant les gènes reporters, est une nécessité urgente, si l’on considère le nombre important de patients âgés et, de plus en plus, les personnes de moins de 40 ans souffrant de maladies conformationnelles affaiblissantes.
L’inflammation est à la fois la réponse normale du corps aux pathogènes et un intermédiaire clé d’états tels que l’allergie, l’asthme ou l’arthrite, qui peuvent être induits par les substances chimiques. La cascade de signalisation de la réponse inflammatoire est propagée par la sécrétion de petites glycoprotéines (cytokines) et leur liaison à des récepteurs de cellules cibles. Les puces à ADN portant des dizaines de gènes de cytokines humaines impliquées dans la réponse inflammatoire et des gènes de leurs récepteurs, sont disponibles et permettent d’évaluer l’immunotoxicité.
Pour tenir compte du polymorphisme humain, c’est-à-dire des différences notables constatées entre différents individus, il peut être envisagé d’utiliser des puces à ADN spécifiques de chaque classe et qui permettraient ainsi de lister les substances particulièrement dangereuses ou, au contraire, sûres pour les membres de la classe. Par exemple, un polymorphisme humain important est trouvé dans la famille des cytochromes P450, des enzymes de métabolisation des substances qui jouent, justement, un rôle important dans la susceptibilité aux différentes substances chimiques. Ce polymorphisme pourrait expliquer pourquoi certaines personnes sont affectées par les effets secondaires de tel médicament alors que d’autres n’y sont pas sensibles.
De nombreuses cellules reçoivent des signaux externes (des hormones) qu’elles transduisent (traduisent) et en réponse auxquels elles effectuent telle ou telle opération. Les récepteurs couplés à la protéine G, par exemple, forment une grande famille de récepteurs de surface impliqués dans la transduction de signal. Ils sont activés par une grande variété de produits chimiques et la plupart des médicaments. A nouveau, les puces à ADN portant des centaines de gènes humains impliqués dans la transduction de signal peuvent mettre en évidence l’action des substances sur ces gènes.
Le devenir de la matrice extracellulaire (le substrat auquel les cellules s’attachent, via les molécules d’adhérence, pour aider à définir la forme, la structure et la fonction du tissu), quand elle est exposée à une substance, peut être contrôlé via le profil d’expression de molécules impliquées dans les interactions cellule-cellule et cellule-tissu, telles que les molécules d’adhérence cellulaire (intégrines, cadhérines, caténines, sélectines), les protéines de la matrice extracellulaire (lamines, fibronectine, fibrinogène), les protéases et les inhibiteurs de protéases. Les réseaux à ADN sont disponibles pour contrôler l’expression de centaines de gènes impliqués, fournissant des informations valables sur l’effet d’une substance sur les étapes primaires du développement du tissu et de l’organe.
En résumé, en utilisant les techniques basées sur la toxicité moléculaire, nous pouvons obtenir une vue claire du mécanisme par lequel la substance ou le produit est dangereux, à quelle dose la cellule peut résister et, le plus important, l’effet à long terme sur la cellule. L’expérience prend quelques jours en moyenne, peut être effectuée en grands ensembles parallèles de criblage (divers types cellulaires ou doses, par exemple), est relativement peu coûteuse, facile à standardiser et nécessite des quantités infimes de la substance (important dans le test des médicaments). Les résultats sont quantitatifs (large plage de dose-réponse linéaire), reproductibles et, le plus important, sont valides pour l’espèce qui a fourni les cellules. Ces points représentent des avantages scientifiques et économiques certains, même si des compétences techniques de pointe sont nécessaires pour la plupart de ces méthodes. Toxicologie au niveau de l’organe, du tissu et systémique
Nous estimons que l’évaluation du risque toxique par des approches moléculaires et cellulaires peut être étendue de façon pratiquement fiable à l’organe, au tissu et au niveau systémique. Néanmoins, la faible incertitude restante doit encore être réduite, en particulier pour les médicaments et les produits auxquels les consommateurs sont exposés pendant de longues périodes ou à des doses élevées (additifs alimentaires, pesticides). Dans certains cas, le produit peut être testé sur des tissus perfusés ou des tranches d’organe. Du fait des problèmes de fourniture et de dégradation rapide des tranches, ces tests sont difficiles à effectuer en routine. Il est plus facile de s’en remettre aux méthodes non invasives sur des volontaires humains en conditions de test clinique strictes pour contrôler l’effet du produit sur le tissu ou l’organe en fonctionnement in situ. Les techniques d’imagerie (MRI, PET, scan, etc.) ont une valeur particulière puisqu’elles permettent d’identifier l’organe affecté et de visualiser le métabolisme et l’élimination du produit. Des informations complémentaires valables sur le fonctionnement d’organes particuliers peuvent être obtenues par les tests biochimiques et biomédicaux standard. Avantages de la toxicologie scientifique par rapport à l’évaluation de la toxicité basée sur les animaux
Comme montré précédemment, les réactions biologiques des individus d’une espèce donnée sont uniques. Les individus d’espèces différentes peuvent, à l’occasion, présenter des réponses grossièrement similaires quand ils sont exposés au même produit toxique, mais on ne doit jamais se laisser tromper par ces phénomènes de hasard.
Le mécanisme par lequel un produit induit une réaction pathologique peut être assez différent dans des espèces différentes. Parmi les médicaments utilisés, 60 % sont métabolisés, chez les humains, par le même membre de la famille des cytochromes P450, mais plusieurs membres différents de cette famille d’enzymes sont impliqués chez les singes, les chiens ou les rongeurs. La toxicologie scientifique, en identifiant précisément les gènes sollicités dans la réaction à la substance, permet de déduire le mécanisme d’action de cette substance.
Par ailleurs, les effets à long terme chez les humains sont impossibles à évaluer dans une espèce avec une espérance de vie plus courte. Chez les souris, le développement spontané du cancer commence à l’âge de 10 mois, alors que chez les humains il commence en général après l’âge de 40 ans, et les mécanismes qui favorisent le cancer sont très différents dans chaque espèce. La susceptibilité au cancer de différentes souches de souris peut varier jusqu’à cent fois, certaines souches tolérant, sans effets de maladie apparents, des doses d’oestrogène plusieurs fois supérieures à celles qui rendent malades d’autres souches. Même si les réponses grossières dans deux espèces différentes se ressemblent sur le court terme, le mécanisme sous-jacent qui détermine le résultat à long terme est très vraisemblablement différent et peut donc aboutir à des résultats très différents au fil des années. Avantages pour les parties intéressées
L’avantage le plus évident serait la sécurité du consommateur. En identifiant les produits favorisant le cancer, la prévention en serait significativement améliorée. Nous estimons que les chiffres de morbidité du cancer seraient ainsi divisés par deux les trois à cinq années suivantes. L’évaluation fiable de la toxicité des médicaments pourrait sauver des dizaines de milliers de vies chaque année. Les substances neurotoxiques (80 % des insecticides sont neurotoxiques pour les insectes ; qu’en est-il pour les humains ?) pourraient être identifiées et retirées du marché, prévenant les dommages du développement neuronal des enfants - selon la FDA, l’insecticide roténone entraînerait de tels dommages. La détection et le retrait des proliférateurs endocriniens éviterait à la fois le développement anormal des organes sexuels et de la plupart des cancers induits par les hormones (sein, ovaire, prostate).
Une sécurité du consommateur améliorée entraînerait le soulagement immédiat des coûts socio-économiques résultant des maladies, dont les taux sont présentement en plein essor dans les pays de l’Union européenne.
L’industrie trouverait de nombreux avantages à la toxicologie scientifique. Les expériences ne prennent que quelques jours en moyenne, sont relativement peu coûteuses, faciles à standardiser et nécessitent des quantités infimes du produit à tester. La compréhension du mécanisme de l’effet toxique peut permettre aux chimistes de modifier le produit pour annuler ou réduire sa toxicité (avec l’aide des modèles de relation structure-activité, par exemple) ou pour améliorer sa qualité - et l’image du fabriquant !.
Bien que des compétences techniques avancées soient nécessaires pour la plupart des méthodes de toxicologie scientifique et que l’équipement de laboratoire requis soit coûteux, cela serait plus que contrebalancé par les avantages scientifiques, économiques et de santé publique. De plus, des économies d’échelle pourraient rapidement être réalisées.
La toxicologie scientifique peut s’appliquer à n’importe quelle espèce et peut donc être utilisée pour évaluer les toxicités environnementales dans toute espèce animale ou végétale.
En évitant le sacrifice de millions d’animaux, la toxicologie scientifique satisferait les associations de protection animale.
Enfin, la mise en oeuvre des méthodes de toxicologie scientifique améliorerait l’image de l’Union européenne, à la fois à l’intérieur des pays membres (les consommateurs seraient reconnaissants pour une meilleure protection de leur santé) et à l’extérieur, car l’Union pourrait montrer la voie d’une amélioration du traitement des problèmes de santé environnementale dans le monde entier. Comment mettre en oeuvre la toxicologie scientifique dans l’Union européenne ?
Une stratégie pour introduire la
toxicologie scientifique
pourrait être basée sur les étapes suivantes :
1. Elaborer un programme de toxicologie scientifique détaillé. A cette fin, créer et financer un comité de spécialistes. Les chercheurs d’Antidote Europe, qui ont déjà organisé des colloques internationaux sur ce sujet, sont prêts à apporter leur expérience et à renouer les contacts avec nombre de leurs collègues, dans différents pays, qui n’ont cessé d’améliorer ces techniques dans les dernières années.
2. Financer et mettre en place un laboratoire pilote européen de toxicologie scientifique.
3. Financer et former des toxicologues. Organiser un cours de formation de 6 à 8 mois dans le laboratoire pilote pour les étudiants de maîtrise et de post-maîtrise de tous les pays européens, avec des conférences et des cours donnés par les spécialistes de chaque technique.
4. Encourager tous les pays de l’Union européenne à mettre en place des laboratoires pilotes et des centres de formation.
5. Encourager les initiatives industrielles de conversion à la toxicologie scientifique.
6. Publier des directives établissant que tout nouveau produit mis sur le marché doit avoir été testé par les méthodes de toxicologie scientifique, aux niveaux moléculaire et cellulaire pour les produits pour lesquels l’exposition est limitée, et au niveau du tissu ou organe (en particulier le foie et le rein) et systémique pour les produits pour lesquels l’exposition est importante (médicaments, additifs alimentaires, pesticides, etc.). Les produits déjà sur le marché devraient être testés par les méthodes de toxicologie scientifique dans les trois à cinq ans. Ceux qui ne passeraient pas le test devraient être retirés.
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