Toxicologie générale : cibles cellulaires et moléculaires; facteurs de variation Février 2005

Toxicologie : «  science qui étudie les effets néfastes des xénobiotiques sur les organismes » effets néfastes ? : limite opposition produit naturel / synthétique, chimique

Cibles ? - comprendre, connaître la physiopathologie d’une intoxication  soigner (antidote), prévenir - mettre en évidence les produits toxiques  marqueurs / criblage solidité du marqueur : mort, convulsion, malformation, diminution des capacités cognitives, trouble du comportement,…

Doses ? Paracelse (Theophrastus Bombastus von Hohenheim) 1493 – 1541 Parmi les fondateurs de la médecine chimique « Aucune substance n’est un poison en elle même, c’est la dose qui fait le poison » Ex : doses létales chez la souris, voie orale Eau 10 000 mg/kg NaCl 4 000 mg/gk Métaldéhyde 200 mg/kg Strychnine 1 mg/kg Toxine botulique 10-6 mg/kg

Relation dose / effet et exposition / effet - toxicité aiguë : pas d’ambiguïté (effet dans les 24 - 48 heures) - toxicité chronique : problèmes - faibles doses - effet léger - durée : tumeurs, malformations - marqueur / recul, connaissance du « normal »

Facteurs de variation ? - intoxication / organisme intoxiqué - variations entre - espèces - races - sexes - individus - état physiologique - état pathologique …

I – cibles cellulaires et moléculaires II – facteurs de variation conclusion

Cibles cellulaires et moléculaires (toxicité intrinsèque) Dysfonctionnement : + / - Destruction toxique Interactions : - Faibles énergies - Covalente - Réactions chimiques

Action sur des récepteurs membranaires ou intracellulaires GABA a Ivermectine : + lindane : - Récepteurs muscariniques muscarine : + Récepteurs nicotiniques d-tubocurarine : - Récepteurs oestrogènes DES (diéthylstilbestrol) : + Récepteurs androgènes vinclozoline : - activation inhibition Différence poison et remède : dose, toxico : saturation des récepteurs cible (insecte, parasite, anticancéreux, …)

Action sur les canaux ioniques Pyréthrinoïdes (permethrine) Dépolarisation continue (influx nerveux)

- Inhibition d’enzymes : ex organophosphorés et carbamates / acétylcholine estérases -

Fixation sur des protéines du cytosquelette tubuline a tubuline b Anthelminthiques benzimidazoles

.OH Réactions chimiques : Ex : stress oxydatif Paraquat* Diquat* H2O2 Oxydation des lipides oxydation Oxydation de l ’hémoglobine : methémoglobine

Inhibition du métabolisme énergétique Cyanure (cytochromes a et a3) H+ H+ DNOC (dinitro-ortho-crésol)

Action sur les membranes cellulaires Bases Acides Tensio-actifs

Formation d’une liaison covalente : adduits Protéines : - pénicilline G  allergie - halothane  maladie auto-immune ADN : mutation ARN Lipides

Cibles nombreuses et variées : - batterie de tests, nombreux marqueurs / criblage - organe spécifique ou non spécifique (paraquat / poumon ; paracétamol / foie) - réversible ou irréversible - bioactivation

Conséquences : - dysfonctionnement / cellule – organe stimulation ou inhibition fenêtre : embryogenèse (existence de la cible) - destruction (nécrose, apoptose) - effet immédiat / retard ; déclenchées anticoagulants DES (tumeur en F1 visible après puberté)

Toxicité = toxique + exposition + cible II - Facteurs de variation (facteurs extrinsèques) Toxicité = toxique + exposition + cible Toxique : dose - durée

Durée : toxicité aiguë (1 seule exposition – 24 / 48 h) toxicité chronique : plusieurs expositions / période +/- Associer dose et la durée de l’exposition - Aiguë : DL50 - Chronique: DSE / toute la vie Effet toxique Seuil Dose augmente  gravité augmente dose Zone de toxicité Pas d’effet toxique DSE

Atteindre la cible : Caractéristique organoleptique et physico-chimique - appétence (ex : éthanol / homme sucre / mouton métaldéhyde / bovins) - stabilité (destruction dans l’environnement )

Atteindre la cible (suite) : Dégradation du toxique avant absorption Ex : chloralose / ruminants

Atteindre la cible (suite) : Biodisponibilité du toxique : voie d’exposition, formulation, espèce Exemple de la DL50 de la deltaméthrine 66, 7 mg/kg Rat (Sprague Dawley) Voie orale PEG 128,5 mg/kg Huile de sésame 20,6 mg/kg Souris (Swiss) 33 mg/kg > 3 000 mg/kg Voie dermale Eau (suspension)

Atteindre la cible (suite) : Exemple : gentamicine (aminoside) - voie parentérale : ototoxicité et néphrotoxicité possible après 8 j - voie orale : non : biodisponibilité par voie orale très faible

Atteindre la cible (suite) : Distribution : ivermectine / colley sang MDR1 SNC Récepteur GABAa

Atteindre la cible (suite) : Existence de la cible au moment de l ’exposition : thalidomide / tératogène - mâle RAS - femelle non gestante RAS - femelle gestante (période embryonnaire) phocomélie

Atteindre la cible (suite) : biotransformations ex : thalidomide : rongeurs RAS lapins / hommes risque phocomélie halothane : mâle / femelle

Facteurs de variation : résistance ou sensibilité des individu - carences alimentaires - maladies - stress - âge … dose Courbe de Gauss , plus ou moins étalée en fonction de l ’homogénéité de la population groupe avec sensibilité différente possible exemple : ivermectine intoxiqués

Conclusion : Connaissances : physiologie, biochimie, immunologie, anatomie pathologique, … Études toxicologiques - court terme : batterie de tests, nombre élevé de marqueurs - expérimentation animale : plusieurs espèces (extrapolation) - coefficient de sécurité (animal / homme) - BPL