Master 2 Mention Toxicologie toxicologie humaine, évaluation des risques, vigilances

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Master 2 Mention Toxicologie toxicologie humaine, valuation des risques, vigilances. Modles d'exposition temporelle, voies d'exposition, indicateurs d'exposition : produits uniques ou mlanges " Exemples pratiques 30 Septembre 2013. Laurent Bodin, Laurent.bodin@anses.fr. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Master 2 Mention Toxicologie toxicologie humaine, valuation des risques, vigilances Modles d'exposition temporelle, voies d'exposition, indicateurs d'exposition : produits uniques ou mlanges

    "Exemples pratiques30 Septembre 2013

    Laurent Bodin,Laurent.bodin@anses.fr

  • Plan de la prsentationI-Toxicologie:-rappel des objectif-toxicologie aigue-Toxicologie chronique-Relation dose rponseII-Exemple de Toxicologie de la reproduction-Construction dune VTR- Choix de la dose critique -facteurs dincertitudes - lallomtrie

    III-Exemple de Toxicologie long terme- Cancrogense-Cancrogne gnotoxique /non gnotoxique- altrations de lADN

  • Objectifs des essais toxicologiques Mdicamentsvaluation du Rapport Bnfice / Risque pour l'homme.Objectif des tudes toxicologiques = caractrisation du danger afin de pouvoir raliser une valuation du risque pour l'homme dans les conditions d'utilisation clinique du mdicamentPesticidesvaluation des risques directs et/ou indirects pour l'homme, l'environnement et les animaux.Pas de bnfice direct pour la sant de l'homme.Objectif des tudes toxicologiques = caractrisation du danger afin de pouvoir faire une valuation de risque.

  • Cosmtiquesvaluation de la tolrance et/ou du risque d'intolrances ventuelles.Pas de bnfice pour la sant de l'hommeObjectif des tudes toxicologiques- Matires premires = valuation du Danger- Spcialits = Tolrance (valuation du risque)Produits Chimiquesvaluation et classification en fonction du dangerObjectif des tudes = valuation d'un dangerObjectifs des essais (suite)

  • tudes de Toxicologie rglementaires Toxicologie Gnrale, recherche les impacts sur l'ensemble des organes ou systmes Toxicologie de la reproduction, tudie les effets sur la fertilit, le dveloppement embryonnaire et le dveloppement prinatal Mutagense, recherche les impacts sur le gnome : mutations gniques et aberrations chromosomiques Cancrogense, pouvoir ou non d'une substance d'induire des tumeurs (cancrognes gnotoxiques) ou d'augmenter lincidence de tumeurs spontanes (promoteurs). Microbiologie, hypersensibilit, phototoxicit, tests spcifiques effectus selon les besoins Tolrance chez lhomme, tudie les effets secondaires et les signes d'intolrance gnrale aux doses prconises et la marge de scurit

    Trois formes essentielles de toxicit Toxicit aigu Toxicit court terme (subaigu ou subchronique) Toxicit long terme (ou chronique)

  • Lignes directrices pour les essais de produits chimiques

  • TOXICIT AIGU = dure exposition courteTOXICIT AIGUDure dexposition (minutes, heures)Concentration seuilConcentrationEffet nfaste

  • Concentration seuilConcentrationDure dexposition (semaine, anne)Effet nfasteTOXICIT CHRONIQUE = dure dexposition longue, rpteTOXICIT CHRONIQUE

  • Relation dose-effet LA RELATION DOSE-EFFET EST D'UNE TELLE IMPORTANCE QU'ELLE DOIT FAIRE PARTIE INTEGRANTE DE LA DEFINITION DE LA TOXICOLOGIEEN FAIT C'EST CE PRINCIPE MEME QUE LE TERME DE "QANTITATIVE FIGURANT DANS LA DEFINITION SIGNIFIE.Dosis sola facit venenum"SEULE LA DOSE FAIT LE POISON"

  • tudes de Toxicologie = ce quil faut retenirElles doivent apporter des rponses aux questions suivantes : quels organes, tissus ou cellules sont la cible d'un impact toxique et -quelles fonctions physiologiques sont affectes par les effets toxiques du produit ? quelle est la plus forte dose administre sans effet toxique et par consquent la marge de scurit ?

    quel est le risque de causer des dommages gntiques, des malformations congnitales ou des tumeurs ?

  • Interprtations des tudes toxicologiquesObservations (effet, rponse) pour chaque groupe y compris les tmoins

    -Comparaison des niveaux de rponse observs dans les groupes exposs par rapport aux groupe tmoin

    -Indicateurs de toxicitLa dose ltale (mortalit)Une dose minimale toxique (LOAEL)Une dose maximale non toxique (NOAEL)Des descripteurs statistiques plus complexesTenir compte des pathologiesspontanes en fonction de lespceSassurer que leffet engendrest bien le reflet de la toxicit de lasubstance (facteur de confusion)

  • Caractrisation du dangerTypes de donnestudes toxicologiques tudes pidmiologiquesTypes deffetsReprotoxicitCancrognicitGnotoxicitNeurotoxicitImmunotoxicit etc.Types de contextes dexpositionAigu : court terme - forte doseChronique: long terme - faible dose

  • VTRDfinitionLes VTR sont des valeurs permettant dtablir une relation entre une exposition une substance chimique et un effet sanitaire chez lHomme. Elles sont spcifiques :dune substance, dune dure dexpositiondune voie dexpositionLeur construction diffre en fonction de lhypothse formule ou des donnes acquises sur les mcanismes daction toxique de la substance.

    Signification : la VTR est un indice toxicologique, prdictif:de labsence dun effet chez lHomme (VTR seuil) doses ou concentrations journalires admissibles dun risque sanitaire chez lHomme (VTR sans seuil) excs de risque unitaire (par g.m3 par exemple)

  • Dfinitions et cadrage VTRDtermination des VTRValeurs de rfrence sanitaires utilisables dans les ERS/tudes dimpact/laboration VGAI

  • estimation de la relation dose-rponse Dose externeRponse la toxicitDose critique (NOAEL/LOAEL)Application de facteurs dincertitudesDiffrences intra-individuellesUFH = 10Diffrences inter-espces UFA = 10 VTR = XX g/l

    dose (mg/l)D0D1D2 D3 *

    Effetm1 ec1 (n=20)m2 ec2 (n=20)m3 ec3 (n=20)m4 ec4(n=20)

  • VTR sans seuilestimation de la relation dose-rponse

  • Schma gnral de constructionIdentification des effets nfastes-choix de leffet critiqueSlection dun tude pidmiologique ou toxicologiqueA seuilSans seuil ObservationsIdentificationdose critiqueBMD, BMDLAbsencedobservationNiveau dexposition de scurit acceptableExcs de risque unitaireModlisation des donnesExtrapolation non linaire Extrapolation linaire

  • Evaluation des risques sanitaires lis aux sous-produits de dsinfection dans les eaux de piscines:

    acide dichloroactique (DCA)Exemple de Toxicologie de la reproductionVTR* reprotoxique*Indice toxicologique qui permet de qualifier ou de quantifier un risque pour la sant humaine. Elle tablit le lien entre une exposition une substance toxique et loccurrence dun effet sanitaire indsirable

  • 1-recenser et analyser les donnes de toxicit disponibles,identifier le ou les organes cibles et leffet critique (celui qui apparat la plus faible dose),

    2-identifier lhypothse de construction, seuil ou sans seuil de dose, en fonction du mode daction de la substance, choisir une tude cl de bonne qualit (pidmiologique ou toxicologique),

    3-dfinir une dose critique chez lhomme ou lanimal partir de cette tude; ventuellement dans le cas dune dose critique obtenue sur lanimal, dajuster cette dose lhomme

    4- pour une VTR seuil, appliquer des facteurs dincertitude cette dose de manire driver une VTR applicable lensemble de la population vise ; pour une VTR sans seuil, raliser une extrapolation linaire lorigine afin de dterminer un excs de risque,Construction dune VTR

  • Reprotoxicit et effet critiqueEffet :manifestation directe de la toxicit Atteinte de la fertilitRetard dans le dveloppement tratognicitDficit fonctionnelEffet critique = premier effet qui survient lorsquon accrot la dose, et jug pertinent chez lhomme pour llaboration dune VTR*

  • Construction des VTR reprotoxiques de lacide dichloroactique -Effet sur la fertilit

    Caractristiques de ltudeDCAToth et al., 1992Type de ltudeEvaluation de la toxicit du DCA sur la reproduction du rat mle, histopathologie des testicules et des pididymesEspce/ souche tudieRats mles Long EvansAge des animaux100 joursVoie dexpositionEau de boissonFrquence et dure du traitementExposition quotidienne sur 10 semaines (subchronique)Concentrations dexposition0, 31.25, 62.5, 125 mg/kg p.c/j18-19 mles par groupe de dosesEffet(s) critique(s) observ(s)Spermatotoxicit:Diminution du nombre de spermatozodesRelation dose-rponse/ dose critiqueNOAEL : 31,25 mg/kg p.c/jCotation KlimishKlimisch 2

  • Choix de la dose critique Identification des LOAEL & NOAELLe test toxicologique :

    La LOAEL est identifie partir dun test statistique entre les doses testesLa NOAEL est dfinie comme la dose teste immdiatement infrieure la LOAEL

  • Choix de la dose critique construction dune BMD (1)

    laboration dune BMD partir des rsultats de test :

    1.Choix dun modle thorique de relation dose-rponseModle biologique, mathmatique biologiquement acceptable

    2.Ajustement du modle surles donnes exprimentalesPlusieurs mthodes : MLE, BayesEt critre dajustement (Chi2,analyse graphique)

    3.Slection du modle le plus adapt aux donnesCritres de slection : AIC, Dose

  • laboration dune BMD (suite) :

    4.Choix dun niveau deffetAdded risk ou extra risk ?Benchmark Response Level ou BMR(1%, 5%, 10% ?)

    5.Calcul de lintervallede confiance (IC)Plusieurs mthodes : MLE, Bootstrap, Bayes

    6.Choix de la borne de lICpour la valeur retenueEx: BMD10L95DoseChoix de la dose critique construction dune BMD (2)

  • CONSTRUCTION BMD pour le DCA partir du nombre de spermatozodes au niveau de lpididymeLa BMR est fix conventionnellement la moyenne du groupe contrle 1 fois lcart type du groupe contrleCe qui correspond une diminution de 32.5% de spznombre de spermatozodes (106)/g) au niveau de lpididyme * significatif p
  • Construction des VTR reprotoxiques de lacide dichloroactique -Effet sur la fertilitDiminution du nombre de spermatozodes (106)/g) au niveau de lpididyme suite une exposition au DCA chez des rats males Long Evans)* significatif p
  • Construction des VTR reprotoxiques de lacide dichloroactique -Effet sur la fertilit Diffrences inter-espcesDiffrences inter-individuelleToxicocintiqueToxicocintiqueToxicodynamie (sensibilit)Toxicodynamie3,163,163,163,16(10)(10)

    Effet critiqueDose critique*Facteur dincertitudeVTRdiminution de spermatozodes chez le rat long EvansEtude de Toth et al., 1992BMD1xECL = 72 mg/kg/jAvant ajustement allomtriqueUF=100UFA = 10 UFH = 10 VTR= 720 g/kg/j

  • Affiner les facteurs dincertitudes (a)Variabilit Inter-espcesUFa =10Composante Toxicocintique

    4Composante Toxicodynamique

    2.5FDA 1950Renwick (1993)IPCS, 2006Chemical specific adjustment factors (WHO, 2001; IPCS, 2006)Lehman, A. J., and Fitzhugh, O. G.WHO 1987Variabilit Intra-espcesUFa =10Facteur des scuritUF=100

  • Relation dose rponse:Nfaste, mais nfaste comment ?Effet nfaste/ toxicitDose associe lapparition dun effet toxique

  • Relation dose rponse:Nfaste, mais nfaste comment ?Effet nfaste/ toxicitDose associe lapparition dun effet toxiqueSujets plus sensiblesVulnrabilit identique

  • Relation dose rponse:Nfaste, mais nfaste comment ?Effet nfaste/ toxicitDose associe lapparition dun effet toxiqueSujets plus vulnrablesSensibilit identique

  • Relation dose rponse:Nfaste, mais nfaste comment ?Effet nfaste/ toxicitDose associe lapparition dun effet toxiqueDiffrences intra-individuellesUFH = 10

  • Utilisation de lallomtrieAvec p=0.67 cest dire 2/3 (loi des surface)Affiner les facteurs dincertitudes (b)

  • ConclusionConstruction dune VTR reprotoxique, voie orale choix dune tude choix de leffet critique choix de la dose critique application facteurs dincertitudes

    Dfinir les conditions dapplication de cette VTR: fertilit dveloppement

  • Effet reprotoxique par voie orale, (chez lhomme) Fentre dexposition critique

  • Exemple de Toxicologie long terme- Cancrogense VTR cancer

  • Threshold and non threshold (1) Garro, A.J., et al. Alcohol and cancer. 1992. Genotoxic carcinogensNon-genotoxic carcinogens

    Cancer bio-assay+Genotoxicty test+

    Cancer bio-assay+Genotoxicty test-

  • Threshold and non threshold (2)

    Non-Threshold approach Genotoxic carcinogensNon-genotoxic carcinogensThreshold approach ?precautionary principle

  • ToxicityAltered Gene ExpressionCell ProliferationMultiple eventsTumorCancrogne non gnotoxiqueExemple de construction de VTR cancrignesLeffet dpend de la doseTumorMultiple eventsCancrogne gnotoxiqueLeffet apparat quelle que soit la dose probabilit de survenue crot avec la dose

    Mutation initiatriceMutation initiatrice

  • altrations de lADN en terme de lsions et de mutationsDaprs Orsire T., De la gnotoxicologie la biosurveillance

  • Principaux tests de genotoxicitDaprs Orsire T., De la gnotoxicologie la biosurveillance

  • Plus de 200 tests existants mais aucun test unique ne dtecte tous les agents gnotoxiques batterie de 3 tests1 test in vitro de mutation gntique reverse / bactries1 test in vitro / cellules eucaryotes1 test in vivo de mutation chromosomique / cellules hmatopotiques de rongeursPrincipaux tests de gnotoxicit

  • Cancrogne gnotoxique: mcanisme stochastique ou non

    -gnotoxicit directe = ractions chimiques possibles entre une substance dintrt et lADN comme des liaisons covalentes (adduits) ou des cassures du double brin (attaque lectrophile).

    -gnotoxicit indirecte pour dcrire les autres mcanismes conduisant des modifications du matriel gntique (stress oxydatif, par exemple).

    Cancrogne non gnotoxique= pigntique, c'est--dire sans altration de la molcule dADN

    Quest ce quun gnotoxique ?

  • valuation des risques sanitaires lis la prsence de N-nitrosomorpholine dans les eaux destines la consommation humaine

  • Plan de situationCaptage de Bolbec - Gruchet le Valasse : 18 communes (23000 personnes)Situation de contamination des eaux mise en vidence par la campagne nationale mene par le laboratoire dhydrologie de Nancy (LHN)

  • Contamination des eaux Mthode danalyse du LHN : LC - MS MS

    Limite de quantification : 10 ng/L

    Limite de dtection : 3 ng/L

    incertitude intra-laboratoire ~ 20 %

  • Proprits physico-chimiquesSource : NTP, 2011N-nitrosomorpholine

  • Utilisations et sources de contamination de lenvironnement industrie du caoutchouc ;

    industrie de la chimie (utilisation de morpholine, synthse organique par exemple polyacrylonitrile, industrie pharmaceutique) ;

    certains aliments transforms par lindustrie agro-alimentaire ;

    fume de cigarette ;

    dans le cas prsent : industrie pharmaceutique

  • Actions mises en uvreDistribution eaux embouteilles (3L/j/personne)

    Recherche de substitution (pas dinterconnexion sur toutes les localits)

    Information sur site internet (ARS Communaut de Communes)Lieux de distributionusages de leau concernstraitements permettant dliminer la N-nitrosomorpholine (carafe filtrante)

    Plaquette (ARS Communaut de Communes)

  • Gnotoxicit et mutagnicit substance gnotoxique in vitro et in vivo

    substance clastogne (cassures simple brin, double brin)

    formation dadduits lADN

    formation de ROS et de RNS

    Une partie du mcanisme daction gnotoxique peut sexpliquer par une gnotoxicit directe, ce qui peut justifier une approche sans seuil deffet pour la construction de VTR

  • Toxicit chez lanimal via leau de boisson

  • Mthodologie pour VTR sans seuil deffet choix de ltude pivot

    choix de leffet repre

    ajustement allomtrique des doses dexposition la puissance (US EPA, 2006)

    ajustement temporel sur les doses dexposition (US EPA, 2006)

    ajustement la relation dose-rponse (BMDS v2.1.1., choix de modle sur p et AIC)

    calcul de BMD10 et de BMDL10

    calcul de lERU (BMR / BMDL10)

  • La conversion des concentrations dexposition en mg/l dans leau de boisson en mg/kg de poids corporel par jour a t ralise en multipliant la concentration par 20 ml (volume ingr par jour et par...

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