Source: The Conversation – France (in French) – By Chang He, Professor of environmental sciences, The University of Queensland
Nous sommes exposés quotidiennement à d’innombrables substances chimiques, dont certaines peuvent être délétères pour notre santé. Mesurer efficacement les effets de cette pollution est un défi d’autant plus difficile à relever que que les indicateurs manquent cruellement.
Résidus de pesticides dans notre nourriture, revêtements antiadhésifs sur nos ustensiles de cuisine… Nous sommes en permanence exposés à des centaines de produits chimiques. Les traces de cette pollution se retrouvent jusque dans les endroits les plus insoupçonnés, puisque des produits chimiques persistants ont même été retrouvés dans le corps d’ours polaires. Les conséquences à long terme de cette exposition sur la santé humaine sont encore largement méconnues.
Pour quantifier ces substances au sein des organismes vivants, l’une des méthodes les plus efficaces consiste à mesurer leur concentration dans certains tissus ou liquides (le sang, les cheveux, le lait maternel…). Cette approche, appelée « biomonitoring », repose sur l’analyse d’indicateurs mesurables, les biomarqueurs.
À l’heure actuelle, lorsqu’il s’agit de rendre compte de l’impact des produits chimiques sur la santé humaine, seul un petit nombre de biomarqueurs sont disponibles. Or, chaque année, plusieurs millions de nouvelles substances chimiques sont produites au niveau mondial.
Mes travaux ont pour objectif d’identifier les biomarqueurs qui pourraient permettre d’évaluer les conséquences sur la santé humaine de substances chimiques dont on considère qu’elles peuvent constituer de nouveaux contaminants problématiques.
Qu’est-ce qu’un bon biomarqueur ?
L’une des difficultés du biomonitoring est qu’une fois qu’un polluant chimique a été absorbé dans notre organisme, il est dégradé en d’autres substances (on parle de métabolites). La contamination peut donc passer inaperçue si l’on se contente de rechercher la molécule initiale.
Pour comprendre ce qui arrive à une substance chimique lorsqu’elle pénètre dans un organisme vivant, les chercheurs peuvent utiliser différentes techniques. Ils peuvent recourir à des modèles informatiques (on parle d’« approche in silico »). Ils peuvent aussi mener des tests sur des cultures cellulaires (on parle d’« approche in vitro »). Enfin, ils peuvent mener des tests sur des animaux vivants (on parle d’« approche in vivo »).
Le défi est de parvenir à identifier un biomarqueur qui permette d’établir un lien entre une contamination par un produit chimique et les effets sur la santé qui pourraient lui être associés. Selon la substance considérée, ledit biomarqueur peut être la molécule initiale elle-même, ou les métabolites qu’elle laisse dans son sillage une fois absorbée.
Mais pour qu’un biomarqueur soit considéré comme « bon », il doit répondre à plusieurs critères.
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Tout d’abord, il doit être le reflet direct du type de produit chimique auquel les gens sont exposés. Cela signifie qu’il doit découler du produit initial et permettre d’évaluer le niveau d’exposition des individus.
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Une autre propriété essentielle de tout bon biomarqueur est la stabilité : il doit être assez stable pour demeurer détectable dans le corps pendant un temps suffisamment long pour permettre sa détection. Cette stabilité permet notamment d’être certain que les résultats des analyses menées sur les échantillons biologiques prélevés seront suffisamment fiables pour refléter les niveaux d’exposition.
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Enfin, un bon biomarqueur doit permettre une évaluation précise. Il doit pour cela être spécifique du produit chimique d’intérêt et ne pas interférer avec d’autres substances. Cette spécificité est critique pour pouvoir interpréter correctement les données de biomonitoring et prendre les mesures de régulation qui s’imposent en matière de santé.
Deux exemples de « mauvais » biomarqueurs
Parmi les biomarqueurs dont on sait aujourd’hui qu’ils sont inadaptés figurent les métabolites des esters organophosphorés. Ces substances chimiques sont utilisées à large échelle dans les produits du quotidien, en tant que retardateurs de flamme et plastifiants. Il en est produit chaque année de très grandes quantités, or les esters organophosphorés sont suspectés d’avoir des effets délétères sur l’environnement et sur la santé humaine.
Des travaux récents ont montré la coexistence, dans l’environnement, de ces esters et de leurs métabolites, les diesters. Cela signifie que l’utilisation des diesters comme biomarqueurs pour évaluer la contamination humaine par les esters organophosphorés conduit à une surestimation de cette dernière. En effet, tous les diesters qui se retrouvent dans l’organisme ne résultent pas d’une dégradation par le métabolisme.
À l’inverse, s’appuyer sur un mauvais biomarqueur pour évaluer une contamination par un produit chimique peut parfois mener à une sous-estimation de la concentration celui-ci dans l’organisme. À ce titre, un autre exemple de biomarqueur inapproprié concerne les paraffines chlorées ou chloroalcanes.
Ces polluants organiques persistants sont eux aussi utilisés comme retardateurs de flamme dans les produits domestiques. En matière de biomonitoring, les chercheurs utilisent habituellement la forme initiale des paraffines chlorées en tant que biomarqueurs, car celle-ci persiste dans le corps humain. Toutefois, les concentrations retrouvées dans les échantillons biologiques sont très inférieures à celle de l’environnement, ce qui semble indiquer qu’elles sont très probablement sous-estimées.
Récemment mon équipe a mis en évidence l’existence d’une voie de biodégradation possible de ces composés. Celle-ci pourrait expliquer la différence observée entre les mesures faites dans l’environnement et celles faites dans les organismes vivants. Nous travaillons actuellement à la mise au point de biomarqueurs plus appropriés pour évaluer de manière plus précise les contaminations par ces substances chimiques.
Limitations actuelles des approches de biomonitoring chez l’être humain
En dépit de l’importance critique des biomarqueurs, plusieurs limitations empêchent leur utilisation effective en matière de biomonitoring chez l’être humain.
Un des défis à relever concerne le nombre très limité de biomarqueurs humains disponibles à l’heure actuelle au regard des innombrables produits chimiques auxquels nous sommes quotidiennement exposés. Les programmes de biomonitoring qui existent actuellement pour évaluer les contaminations chez l’être humain sont capables de suivre au mieux quelques centaines de biomarqueurs.
Cela peut sembler conséquent, mais il faut savoir que les programmes de surveillance de l’environnement utilisent des dizaines de milliers de marqueurs pour rendre compte des pollutions. Les biomarqueurs utilisés pour mesurer une contamination humaine n’en représentent donc qu’une toute petite fraction.
Par ailleurs, on sait que les effets des produits chimiques auxquels les êtres humains sont exposés peuvent se conjuguer (on parle d’« effet cocktail »), accroissant les effets délétères. Ces effets cumulés compliquent l’évaluation des conséquences des expositions, tout comme les effets du mode d’exposition (par inhalation, par ingestion, par contact sur la peau…).
Une autre limitation des biomarqueurs actuels concerne l’extrapolation au contexte humain à partir de modèles in vitro ou in vivo. En effet, si ces derniers permettent de collecter des renseignements appréciables, ils ne reflètent pas toujours les scénarios d’exposition et le métabolisme humains, ce qui peut mener à des incertitudes en matière d’évaluation et de gestion du risque.
Pour pallier ces limitations, mes recherches visent à établir un protocole permettant d’identifier et de quantifier de façon systématique de nouveaux biomarqueurs. L’objectif est d’améliorer la précision et l’applicabilité du biomonitoring en matière de santé humaine.
Approches innovantes
Nous nourrissons l’ambition de développer un cadre d’identification qui pourrait être utilisé afin de s’assurer que les biomarqueurs nouvellement identifiés sont pertinents, stables et spécifiques.
Ce cadre repose sur des méthodes d’échantillonnage avancées, ainsi que des techniques analytiques de pointe et des systèmes robustes d’interprétation des données. En combinant des techniques de chromatographie avancées, qui permettent une séparation efficace des nombreux composés présents dans les échantillons biologiques, à des méthodes d’analyse extrêmement précises (spectrométrie de masse haute-résolution), nous sommes par exemple à même de détecter et de quantifier des biomarqueurs avec de plus grandes sensibilité et spécificité.
Ceci nous permet de détecter des biomarqueurs qui passaient auparavant inaperçus, ou de mieux en comprendre d’autres, ce qui ouvre de nouvelles perspectives en matière de biomonitoring humain.
Par ailleurs, le développement de protocoles standardisés en matière de collecte d’échantillons et d’analyse assure la reproductibilité et la fiabilité d’une étude à l’autre et d’un programme de suivi à l’autre. Des points cruciaux si l’on veut être capables de comparer les données et de tirer des conclusions pertinentes concernant les tendances d’exposition et les risques sanitaires encourus.
Cette approche multidisciplinaire permettra, nous l’espérons, de mieux comprendre les conséquences de l’exposition humaine aux substances chimiques dangereuses. Ces nouvelles données pourraient constituer un socle de base pour améliorer la prévention et adapter les réglementations, afin de limiter les conséquences délétères de certaines expositions.
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Chang He a reçu des financements de AXA Research Fund.
– ref. Comment améliorer le suivi des polluants dans le corps humain ? – https://theconversation.com/comment-ameliorer-le-suivi-des-polluants-dans-le-corps-humain-246279