Tox.etudes Toxicologiques Alimentaires

Les mthodes d'tudes entoxicologie alimentaire

Jean Louis ROHAUT

Table des matires

LES MTHODES D'TUDES EN TOXICOLOGIE ALIMENTAIRE 1

TABLE DES MATIRES 1

1.LES TESTS TOXICOLOGIQUES 11.1.TUDES RELATIVES LA TOXICIT AIGU DU PRODUIT 11.2.TUDES RELATIVES LA TOXICIT DOSES RPTES 21.3.TUDES DE TOXICIT GNTIQUE OU MUTAGENSE 31.4.TUDES DE CANCROGENSE 31.5.TUDES DE LA FONCTION DE REPRODUCTION 41.6.LA LIMITE MAXIMALE DE RSIDUS OU LMR 4

2.PROTOCOLE SUIVI 42.1.IDENTIFICATION DES DANGERS 42.2.CARACTRISATION DES DANGERS 52.3.VALUATION DU RISQUE 52.4.OPTIONS DE GESTION DU RISQUE 5

ANNEXE : LISTE DES ABRVIATIONS 5

1.Les tests toxicologiques1.1.tudes relatives la toxicit aigu du produitDfinitionPour dterminer la toxicit aigu, des tudes qualitatives ou quantitatives montrant laltration irrversible des

fonctions vitales sont ralises, aprs administration dune dose unique de substance.

Une substance engendrant une toxicit aigu est donc capable d'altrer irrversiblement des fonctionsvitales chez lindividu considr.

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DterminationOn value la DL 50 (dose ltale 50) cest--dire la dose unique qui dtermine dans un dlai de 14 jours la mort

de 50 % des animaux traits.La plupart des tudes entreprises en toxicologie alimentaire s'effectuent par voie orale. Cependant d'autres

voies d'administration sont possibles : intra veineuse, intramusculaire, sous-cutane, percutane et par inhalation.Cette tude a lieu sur deux trois espces animales. Dans un souci de rduire le nombre danimaux tests on

admet maintenant la notion de test limite qui est la suivante: si une dose de 2500 mg/kg de massecorporelle ne provoque pas de mortalit, la dtermination de la DL 50 nest pas utile.La dtermination de la DL 50 chez le rat permet une classification de la substance suivant sa dangerosit:

Par voie orale (mg/kg) Par voie dermique (mg/kg)

Solides Liquides Solides Liquides

Ia extrmement dangereux 5 20 10 40Ib trs dangereux 5 50 20 200 10 100 40 400

II modrment dangereux 50 500 200 2000 100 1000 400 - 2500

III peu dangereux > 500 > 2000 > 1000 > 2500

La DL 50 peut tre remplace par la CL 50: concentration ltale pour 50 % des animaux par intoxication parune voie autre que pulmonaire. Ici la voie pulmonaire ne peut pas tre incluse car il s'agit de substances ensolution et donc non volatiles.

1.2.tudes relatives la toxicit doses rptesToxicit chroniqueLa substance est administre de faon rpte, quotidienne ou priodique. Les espces choisies en fonction de

rsultats d'tudes antrieures, sont des rongeurs (rat ou souris) et d'autres mammifres (chiens ou primates).La priode d'administration de la substance tudie s'tend jusqu' dix-huit mois chez les rongeurs et parfois

plus de 2 ans chez mammifres dont la dure de vie est plus longue (chiens, porcs, primates). En cas d'tudesplus courtes, infrieures 90 jours, on parle de toxicit subaigu ou sub-chronique.Ces tudes permettent de dterminer un niveau de dose sans effet toxique et, pour les doses avec effets

toxiques, la dure d'apparition de ceux-ci et leur rversibilit ventuelle.

Mise en videnceLes effets sur la croissance, le comportement et la mortalit de l'animal sont analyss. On procde de

nombreuses explorations biologiques. La ralisation d'autopsie permet divers examens anatomo-histo-pathologiques.Cette phase d'tude a pour but d'tablir des relations entre la dose administre et les effets toxiques observs,et donc d'estimer la dose sans effet qui servira dterminer la quantit tolrable chez l'homme.

La dose sans effetElle est dtermine partir d'tudes sur les animaux quelquefois partir de donnes humaines obtenues lors

de catastrophes cologiques. Deux paramtres sont mesurs :La dose maximale sans effet (NOAEL, no observable adverse effect level)La dose minimale ayant entran un effet nfaste (LOAEL, lowest observable adverse effect level)

On en dduit la dose journalire tolrable et la dose journalire admissible.

La dose journalire tolrable (DJT)C'est la dose susceptible d'tre absorbe en une journe par un individu sans entraner d'effets toxiques, mme

si l'absorption a lieu quotidiennement pendant toute la vie. Elle est rapporte par kg de masse corporelleElle est utilise pour les composs dont la prsence dans l'alimentation n'est pas souhaite, mais invitable,

notamment pour des raisons de contamination de l'environnement.Cette dose est obtenue en divisant le NOAEL par un facteur arbitraire de scurit de 100 (10 x 10) :

- 10 pour tenir compte de la diffrence de sensibilit entre espces et de la synergie ou del'antagonisme entre produits;

- 10 pour tenir compte des variations individuelles: tat physiologique, tat de nutrition, tat sanitaire.Pour les substances considres comme les plus toxiques, le facteur de 100 peut tre augment jusqu' 1000.Pour les substances contaminantes des teneurs trs faibles (g/g) comme les certains cations mtalliques, on

fait plutt appel la Dose Hebdomadaire Tolrable (DHT).Ces valuations sont conduites au niveau international sous l'gide de l'OMS et par l'AFSSA au niveau franais.


La Dose Journalire Admissible (DJA)Elle concerne les molcules ajoutes intentionnellement dans les aliments pour obtenir un effet prcis sur la

conservation, la texture, la couleur, le gotLeur autorisation ncessite de dmontrerla ncessit d'utilisationl'efficacit pour le but recherchl'absence de risque immdiat ou diffr pour la sant.

L'autorisation est accorde pour une dose et une catgorie de produits dfinis (liste positive). Certains additifsparticulirement srs figurent sur une liste appele "inventaire" et leur utilisation dans de nouveaux aliments nencessite pas d'autorisation particulire.La dose utilisable est dite "quantum satis", dose ncessaire et suffisante pour obtenir l'effet recherch.

1.3.tudes de toxicit gntique ou mutagenseLa mutagense regroupe les processus de transformations du patrimoine gntique transmissible la

descendance cellulaire.Les possibilits du potentiel mutagne sont recherches, par des techniques in vitro et in vivo:

Chez des bactries (effet de mutations gntiques);Dans des cellules de mammifres cultives in vitro pour apprcier les dommages chromosomiques;Sur des animaux d'au moins deux espces diffrentes, choisies gnralement chez les rongeurs parce

que leur temps de gnration est court.Lorsqu'il y a des dommages sur l'ADN ou une stimulation imprvue de synthse d'ADN, responsables

d'apparition de mtabolites actifs ou de transformation cellulaire, la substance tudie est considre commepotentiellement cancrogne.

1.4.tudes de cancrogenseLa cancrogense est un processus de mutagense auquel s'ajoute un pouvoir de malignit. Une cellule maligne

possde les caractristiques suivantes :- Elle est devenue immortelle- Elle n'obit plus aux facteurs de rgulation tissulaire- Elle est capable d'aller coloniser d'autres tissus (mtastases).

Les tudes de cancrogense ont pour but de mettre en vidence le processus par lequel les cellules sedivisent une frquence accrue. Cette prolifration cellulaire excessive ou hhyperplasie constitue un des stadesprcoces de la cancrisation.Ce processus peut conduire l'apparition de tumeurs malignes qui envahissent lestissus voisins et qui peuvent migrer donnant des mtastases.Une substance cancrogne peut induire, seule ou en association avec un autre produit:

- Des tumeurs;- L'augmentation de la frquence de certains types de tumeurs;- La diminution du temps de latence de tumeurs spontanes.

On classe les cancrognes en trois catgories:- Les cancrognes complets qui, par leur seule action, induisent des tumeurs;- Les cancrognes incomplets pour lesquels deux agents sont ncessaires, un initiateur et un

promoteur. L'initiateur cre des lsions du matriel gntique dans des cellules qui deviennent alors"inities". Ces lsions non dcelables, peuvent se rvler au contact, surtout rptitif, d'un agentpromoteur. L'effet cancrogne va alors se dvelopper;

- Les co-cancrognes qui un effet additif ou amplificateur en association avec une autresubstance cancrogne.

De plus un cancrogne sera dit ggnotoxique si l'on met en vidence que son pouvoir de malignit est li une altration de gnome.Les tudes de cancrogense se font long terme, dix-huit mois au moins, sur des animaux des deux sexes

pour prendre en compte les diffrences imputables aux hormones sexuelles.L'extrapolation l'homme ncessite l'utilisation compare de tous les rsultats.


1.5.tudes de la fonction de reproductionTrois grands types d'tudes sont mens :

Les tudes de fertilit : accouplement, fcondation et blastogense Les tudes d'embryogense : dveloppement du ftus et de l'embryon Les tudes de pri-natalit : lactation et dveloppement morphologique et sensoriel.

tudes de fertilitLes mles sont traits lors de la spermatogense, puis accoupls avec des femelles non traites. Le traitement

des femelles est ralis de l'ovogense la nidation et l'accouplement a lieu avec des mles non traits. Onralise aussi des accouplements entre mles et femelles traits.

TratogenseLa tratogense est l'aptitude provoquer des malformations de l'embryon ou du ftus.

Elles fournissent des informations sur l'augmentation possible, au cours des gnrations, de la sensibilit del'organisme la substance tudie.Un agent tratogne cause des dommages structurels et fonctionnels permanents au cours de l'embryogense,

aprs les premiers clivages de l'embryon implant. Deux espces animales, choisies parmi souris, rat, lapin,hamster ou cobaye doivent servir la dtection de la tratogense.

tudes de pri-natalitElles ont pour but de dterminer si une substance administre des femelles lors de la gestation et/ou de la

lactation peut perturber la croissance du ftus, la parturition, la lactation et le dveloppement du nouveau-n.

1.6.La limite maximale de rsidus ou LMRElle concerne la quantit maximale tolre dans un aliment prcis ; elle dcoule des valuations prcdentes et

dpend en partie du niveau de consommation du produit considr. C'est la valeur qui est utilise lors descontrles, pour rejeter ou non les lots de produits.Cette mesure est indispensable pour vrifier que le niveau de contamination d'une denre alimentaire est

compatible avec le respect de la DJT.Les valeurs de LMR (limite maximale de rsidus) sont rpertories dans le Codex Alimentarius et gnralement

calcule de la faon suivante :

LMR =1000xPoids(enkg)

consommation.quotidienne.moyenne(eng)xDJT

La dtermination de la consommation quotidienne moyenne qui dpend des habitudes alimentaires relved'tudes statistiques de consommation.

2.Protocole suivi2.1.Identification des dangersCette phase vise tablir la toxicit des composs tudis en recueillant les donnes animales et humaines sur

les effets nfastes induits par des expositions exprimentales (chez l'animal), environnementales ou accidentelles(chez l'homme).

Donnes animalesDes protocoles opratoires sont tablis puis tests sur une population animale statistiquement reprsentative et

dont les rsultats sont extrapolables l'espce humaine.

Donnes chez l'hommeLes tudes pidmiologiques permettent de mettre en vidence des relations statistiques entre une substance

et l'augmentation de frquence de certaines pathologies.Les catastrophes cologiques peuvent permettre aussi un recueil de donnes. La catastrophe de Minamata par

exemple a beaucoup contribu la connaissance des effets dltres des organo-mercuriels comme lemthylmercure par exemple.


2.2.Caractrisation des dangersDans cette tape, il s'agit d'tablir les relations doses-rponses, en estimant dans la mesure du possible les plus

petites doses induisant un effet nfaste (LOAEL) et/ou les doses n'induisant pas d'effet significatif (NOAEL). Lafaible disponibilit et le peu de reprsentativit des donnes chez l'homme conduisent habituellement extrapolerles relations dose effet chez l'homme partir de celles obtenues chez l'animal dans les conditions dcrites ci-dessus. Pour ce qui concerne les effets non cancrognes et les cancrognes non gnotoxiques, l'approchegnrale est l'application de facteurs de scurit partir des NOAEL pour tablir des DJT. Pour les substancescancrognes gnotoxiques, on considre qu'il est impossible de calculer une dose tolrable et que la seuleapproche raliste est de rduire l'exposition un niveau aussi faible que possible (approche du JECFA et duCSAH).

2.3.valuation du risqueDans cette tape, il s'agit de situer les niveaux d'exposition de la population en France partir des tudes de

consommation et des donnes de contamination des denres alimentaires. La connaissance de la LMR et de laquantit moyenne absorbe par jour est indispensable pour tablir une comparaison avec la DJT.

2.4.Options de gestion du risqueEn fonction de l'valuation du risque, il s'agit maintenant de proposer des solutions pour que le consommateur

ne soit pas expos des doses pouvant entraner une certaine probabilit d'effets indsirables. En fonction duniveau de risque estim, on pourra par exemple tablir simplement une surveillance priodique du danger pourcontrler s'il n'y a pas une augmentation de son niveau. En cas de risque identifi pour une partie plus ou moinstendue de la population, on peut proposer des valeurs limites pour les principaux aliments vecteurs. Pour lescomposs cancrognes gnotoxiques, le risque nul n'existe pas et l'option de gestion propose consiste dicterdes valeurs limites bases sur les meilleures possibilits techniques ou agricoles, en tenant compte par exempledes taux de prsence naturelle du compos tudi, ce qui permet l'exclusion des lots fortement contamins.

Annexe : liste des abrviations

ADN ou DNA Acide dsoxyribonuclique

AFNOR Association franaise de normalisation

ANM Acadmie nationale de mdecine

ASTM American Society for Testing and Materials

BHA Butylhydroxyanisole

BHT Butylhydroxytolune (2,6-di-tert-butyl-4-mthylphnol OH

CH3

CH3CH3

CH3

H3CCH3

H3C

BID Bulletin dinformation et de documentation (de la DGCCRF)

BRSA Boisson rafrachissante sans alcool

BS British Standard

CCA Commission du Codex Alimentarius

CCAAC Comit du codex sur les additifs alimentaires et les contaminants

CCE Commission des communauts europennes

CE ou EC Communaut europenne

CFSAN Center For Safety and Applied Nutrition

CSAH Comit scientifique de lalimentation humaine

CSHPF Conseil suprieur dhygine publique de France

CTA Commission de technologie alimentaire

DDCCRF Direction dpartementale de la concurrence, de la consommation et de larpression des fraudes

DGAL Direction gnrale de lalimentation

DGIII Direction gnrale du march intrieur et des affaires industrielles de laCE.

DGCCRF Direction gnrale de la concurrence, de la consommation et de larpression des fraudes


DGS Direction gnrale de la sant

DIN Deutches Institut fr Normung

DJA Dose journalire admissible

DJAT Dose journalire admissible temporaire

DLC Date limite de consommation

DLUO Date limite dutilisation optimale

EC Enzyme commission

EDTA Ethylne Diamine ttra actate (sel disodique)

FAO Food and Agricultural Organization of the United Nations

FDA Food and Drug Administration

GATT General Agreement on Tariffs and Trade

GRAS Generally Recognized As Safe

HFCS High Fructose Corn Syrup (sirop damidon haute teneur en fructose)

HPLC (=CLHP) High Pressure Liquid Chromatography

IAA Industrie agro-alimentaire

IR Infrarouge

ISO International Standardisation Organization

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

JECFA Joint Expert Committee for Food Additives

JO Journal Officiel

JOCE Journal Officiel des communauts europennes

NDMA Nitrosodimthylamine

NOAEL No Observable Adverse Effect Level

OMS Organisation mondiale de la sant (WHO en anglais)

QS Quantum satis (dose strictement ncessaire leffet recherch)

RMN Rsonance magntique nuclaire

RX Rayons X

SCF Scientific Committee on Foods

SM Spectromtrie de masse

SNIAA Syndicat national des industries aromatiques alimentaires

SPS Sanitary and Phytosanitary

TBHQ Terbutylhydroquinone

TBT Technical Barriers to Trade Agreement

UE Union europenne

UV Ultraviolet

WHO World Health Organization

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