Essais chimiques sans recours aux animaux
Le Fraunhofer ITEM promeut de nouvelles approches en matière d'évaluation des risques
Annonces
Comment évaluer les substances chimiques en toute sécurité à l’avenir tout en réduisant les essais sur les animaux et en conservant un niveau élevé de fiabilité scientifique ? La communauté scientifique européenne travaille d’arrache-pied pour mener à bien cette transformation. La nouvelle feuille de route de la Commission européenne visant à supprimer progressivement les essais sur les animaux dans le cadre de l’évaluation de la sécurité des substances chimiques constitue une étape majeure vers la mise en œuvre de cette réglementation. L’Institut Fraunhofer de toxicologie et de médecine expérimentale (ITEM) contribue activement à faire avancer ce développement, notamment grâce à la mise au point du flux de travail ASPA dans le cadre du projet RISK-HUNT3R financé par l’Union européenne.
Le « read-across » est un outil important du cadre d’évaluation des risques de nouvelle génération (NGRA) qui permet de combler les lacunes en matière de données et d’éviter les essais sur les animaux. Il consiste à transposer les données d’une substance chimique bien étudiée à une substance similaire, moins bien étudiée, à condition que leur structure, leurs propriétés et leurs mécanismes d’action soient suffisamment comparables.
© Fraunhofer ITEM/Ralf Mohr
Depuis de nombreuses années, l’Union européenne mène une politique visant le remplacement, la réduction et le raffinement de l’expérimentation animale (le principe des 3R). Afin de mettre en pratique le principe éthique des 3R, la Commission européenne vient de publier une feuille de route pour la suppression progressive de l’expérimentation animale dans l’évaluation de la sécurité des substances chimiques. Le flux de travail ASPA (Alternative Safety Profiling Algorithm) est un outil central et structuré permettant une évaluation de la sécurité entièrement sans recours aux animaux et fondée sur les risques. Il s’agit de l’un des concepts scientifiques les plus spécifiques de l’évaluation moderne des risques de nouvelle génération (Next Generation Risk Assessment, NGRA), un domaine dans lequel de nouvelles méthodes et solutions logicielles ont été développées pour mettre en œuvre cette feuille de route. Ce workflow a été développé par le cluster ASPIS, fruit d’une collaboration entre les projets financés par l’UE ONTOX, PrecisionTox et RISK-HUNT3R. Les chercheurs de l’institut Fraunhofer ITEM ont joué un rôle clé dans le développement du workflow ASPA dans le cadre du projet RISK-HUNT3R.
ASPA : un algorithme décisionnel pour l’évaluation moderne des risques
« Le flux de travail ASPA est une approche transparente, reproductible et modulaire de l’évaluation des risques de nouvelle génération des substances chimiques, sans recours aux animaux. Il nous permet d’évaluer les risques chimiques à l’aide de méthodes in silico et in vitro ne faisant pas appel à l’expérimentation animale », explique Sylvia Escher, chercheuse au Fraunhofer ITEM. « Avec ASPA, nous intégrons de manière transparente des données d’activité biologique issues d’un éventail de méthodologies dites “nouvelles approches” (NAM), des informations sur l’absorption et l’exposition chez l’homme, ainsi que des mécanismes toxicologiques. L’objectif est de permettre des évaluations de sécurité scientifiquement fondées, facilement exploitables par les autorités réglementaires, et d’évaluer de manière reproductible les risques posés par les substances chimiques sur la base de trois piliers principaux : la toxicocinétique (absorption, distribution, métabolisme et excrétion), le danger et l’exposition. »
Les NAM sont considérées comme des technologies clés pour l’évaluation future de la sécurité des substances chimiques. Elles comprennent des systèmes de test cellulaires pertinents pour l’homme, tels que les modèles in vitro et ex vivo, ainsi que des modèles informatiques. Ensemble, elles constituent le fondement de la NGRA. Le processus ASPA soutient les évaluations de sécurité. Il comprend environ 55 éléments d’évaluation, offrant une stratégie modulaire en plusieurs étapes pour l’analyse des risques.
L’objectif de l’ASPA est de rendre les évaluations de sécurité totalement transparentes pour le destinataire — tel qu’une autorité de réglementation — en montrant quelles étapes et quelles décisions ont conduit au résultat final. L’ASPA exige une justification précise des décisions intermédiaires, ce qui nécessite à son tour une évaluation continue des incertitudes. Ce processus complexe est pris en charge par le logiciel ASPA-assist, qui guide les utilisateurs pas à pas à travers les 55 modules d’évaluation de l’ASPA et facilite le processus de rapport de manière reproductible et standardisée.
Utilisation de modèles informatiques pour décrire la manière dont le corps humain absorbe, distribue, métabolise et excrète les substances
Le Fraunhofer ITEM a fait progresser plusieurs aspects du flux de travail ASPA, notamment le développement de modèles toxicocinétiques PBK (cinétique basée sur la physiologie). Ces modèles mathématiques issus de la pharmacologie et de la toxicologie modélisent le corps humain afin de calculer comment les substances chimiques sont absorbées, réparties, métabolisées et excrétées (ADME : absorption, distribution, métabolisme et excrétion). Concrètement, les modèles cinétiques traduisent ces processus en équations mathématiques basées sur des données anatomiques et physiologiques ainsi que sur des paramètres ADME spécifiques à chaque substance.
Le modèle PBK du Fraunhofer se concentre spécifiquement sur les substances inhalables, notamment les gaz et les aérosols constitués de gouttelettes liquides ou de particules solides. Les modèles PBK existants pour l’absorption par inhalation sont conçus soit pour les gaz et les vapeurs, soit pour les particules en suspension dans l’air, et ne représentent les différentes régions du poumon que sous une forme simplifiée. En collaboration avec d’autres équipes du Fraunhofer ITEM, Sylvia Escher peut également déterminer expérimentalement les paramètres ADME spécifiques nécessaires pour évaluer l’absorption, le métabolisme et l’excrétion suite à une exposition à des substances en suspension dans l’air. « Par exemple, nous étudions les causes de la toxicité et le type de toxicité en question. Nous déterminons cela à l’aide de modèles in vitro qui nous permettent de mesurer les processus biologiques. Grâce aux modèles PBK, nous pouvons transposer plus efficacement les résultats issus des systèmes d’essai in vitro à des scénarios d’exposition humaine réels. Nous convertissons les doses mesurées dans la boîte de Pétri en doses réalistes dans le corps humain », explique Mme Escher.
De la recherche à la pratique réglementaire
Les études de cas sont essentielles pour tester l’ASPA et les modèles in vitro et in silico dans la pratique, ainsi que pour identifier leurs incertitudes. Dans le cadre d’une étude de cas OCDE-IATA combinant différentes méthodes et sources de données au sein d’une approche d’évaluation intégrée, les chercheurs de l’institut Fraunhofer ITEM ont associé des essais in vitro à haut débit à une modélisation biocinétique et à des méthodes d’apprentissage automatique afin de hiérarchiser les substances présentant une toxicité systémique potentielle. L’objectif était d’identifier à un stade précoce les substances présentant une toxicité systémique élevée et de les hiérarchiser en vue d’une évaluation plus approfondie. Pour l’évaluation des risques, les chercheurs ont utilisé des données omiques exhaustives afin de caractériser les profils d’activité biologique des substances étudiées. Ces données à haute dimension ont permis d’évaluer systématiquement les changements aux niveaux cellulaire et moléculaire et d’identifier les caractéristiques les plus prédictives pour la détection de substances potentiellement toxiques. L’étude de cas IATA de l’OCDE montre comment des approches modernes fondées sur les données peuvent être appliquées à la prise de décision réglementaire.
L’objectif n’est pas d’interdire immédiatement tous les essais sur les animaux, mais d’opérer une transition réglementaire coordonnée. La Commission européenne intègre officiellement des méthodes et des concepts développés principalement dans le cadre de projets de recherche tels que RISK-HUNT3R. « Pour la communauté scientifique, l’acceptation réglementaire est une étape cruciale. De nombreuses méthodes alternatives (NAM) existent depuis longtemps et sont déjà très avancées sur le plan scientifique. Le véritable défi consiste à poursuivre la validation de ces modèles afin que les autorités réglementaires les acceptent et les intègrent dans leurs processus réglementaires », explique le chercheur. La nouvelle feuille de route de l’UE souligne l’orientation stratégique de l’institut Fraunhofer ITEM au sein du NGRA. Depuis de nombreuses années, l’institut travaille sur des modèles pertinents pour l’homme, la toxicologie par inhalation, les modèles PBK et les approches intégrant des données pour l’évaluation réglementaire des risques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
