Charge de travail mentale ou physique

Le concept de charge de travail mental (MWL) est devenu de plus en plus important car les technologies modernes semi-automatisées et informatisées peuvent imposer des exigences sévères aux capacités mentales humaines ou de traitement de l'information dans les tâches de fabrication et administratives. Ainsi, en particulier pour les domaines de l'analyse des tâches, de l'évaluation des exigences des tâches et de la conception des tâches, la conceptualisation de la charge mentale est devenue encore plus importante que celle de la charge physique traditionnelle.

Définitions de la charge de travail mental

Il n'y a pas de définition convenue de la charge de travail mental. La raison principale est qu'il existe au moins deux approches et définitions théoriquement bien fondées : (1) la MWL considérée en termes d'exigences de la tâche comme une variable externe indépendante avec laquelle les sujets qui travaillent doivent faire face plus ou moins efficacement, et (2) MWL tel que défini en termes d'interaction entre les exigences de la tâche et les capacités ou ressources humaines (Hancock et Chignell 1986 ; Welford 1986 ; Wieland-Eckelmann 1992).

Bien que issues de contextes différents, les deux approches offrent des contributions nécessaires et fondées à des problèmes différents.

La exigences ressources interaction Cette approche a été développée dans le contexte des théories de l'adéquation/inadéquation personnalité-environnement qui tentent d'expliquer les réponses interindividuelles différentes à des conditions et exigences physiques et psychosociales identiques. Ainsi, cette approche peut expliquer les différences individuelles dans les schémas de réponses subjectives aux exigences et conditions de charge, par exemple en termes de fatigue, de monotonie, d'aversion affective, d'épuisement professionnel ou de maladies (Gopher et Donchin 1986 ; Hancock et Meshkati 1988).

La exigences de la tâche Cette approche a été développée dans les parties de la psychologie du travail et de l'ergonomie qui sont principalement engagées dans la conception de tâches, en particulier dans la conception de tâches futures nouvelles et non testées, ou soi-disant conception prospective des tâches. Le contexte ici est le concept de contrainte-déformation. Les exigences de la tâche constituent le stress et les sujets qui travaillent essaient de s'adapter ou de faire face aux exigences comme ils le feraient pour d'autres formes de stress (Hancock et Chignell 1986). Cette approche des exigences des tâches tente de répondre à la question de savoir comment concevoir les tâches à l'avance afin d'optimiser leur impact ultérieur sur les employés, souvent encore inconnus, qui accompliront ces tâches futures.

Il existe au moins quelques caractéristiques communes aux deux conceptualisations de MWL.

1. MWL décrit principalement les aspects d'entrée des tâches, c'est-à-dire les exigences et les exigences imposées par les tâches aux employés, qui pourraient être utilisées pour prévoir le résultat de la tâche.
2. Les aspects mentaux de MWL sont conceptualisés en termes de traitement de l'information. Le traitement de l'information comprend des aspects cognitifs ainsi que motivationnels/volontaires et émotionnels, puisque les personnes évalueront toujours les exigences auxquelles elles doivent faire face et, par conséquent, autoréguleront leur effort de traitement.
3. Le traitement de l'information intègre des processus mentaux, des représentations (par exemple, des connaissances ou des modèles mentaux d'une machine) et des états (par exemple, des états de conscience, des degrés d'activation et, moins formellement, l'humeur).
4. MWL est une caractéristique multidimensionnelle des exigences de la tâche, puisque chaque tâche varie dans quelques dimensions interdépendantes mais néanmoins distinctes qui doivent être traitées séparément dans la conception de la tâche.
5. MWL aura un impact multidimensionnel qui déterminera au moins (a) le comportement, par exemple, les stratégies et les performances qui en résultent, (b) le bien-être perçu et subjectif à court terme avec des conséquences pour la santé à long terme, et (c ) des processus psychophysiologiques, par exemple des altérations de la tension artérielle au travail, qui peuvent devenir des effets à long terme de nature positive (favorisant, par exemple, l'amélioration de la condition physique) ou de nature négative (entraînant des déficiences ou une mauvaise santé).
6. Du point de vue de la conception des tâches, la MWL ne doit pas être minimisée - comme cela serait nécessaire dans le cas d'une pollution atmosphérique cancérigène - mais optimisée. La raison en est que les exigences exigeantes en matière de tâches mentales sont inévitables pour le bien-être, la promotion de la santé et la qualification, car elles offrent les impulsions d'activation nécessaires, les conditions préalables de forme physique et les options d'apprentissage/d'entraînement. Au contraire, le manque d'exigences peut entraîner une désactivation, une perte de forme physique, une déqualification et une détérioration de la motivation dite intrinsèque (dépendante du contenu de la tâche). Les découvertes dans ce domaine ont conduit à la technique de conception de tâches favorisant la santé et la personnalité (Hacker 1986).
7. Le MWL doit donc, dans tous les cas, être traité dans l'analyse des tâches, l'évaluation des exigences des tâches ainsi que dans la conception des tâches correctives et prospectives.

Approches théoriques : Approches exigences-ressources

Du point de vue de l'adéquation personne-environnement, la MWL et ses conséquences peuvent être grossièrement classées - comme le montre la figure 1 - en sous-charge, charge correctement adaptée et surcharge. Cette catégorisation résulte des relations entre les exigences de la tâche et les capacités ou ressources mentales. Les exigences des tâches peuvent dépasser, correspondre ou ne pas être satisfaites par les ressources. Les deux types d'inadéquation peuvent résulter de modes d'inadéquation quantitatifs ou qualitatifs et auront des conséquences qualitativement différentes, mais en tout cas négatives (voir figure 1).

Figure 1. Types et conséquences des relations exigences-ressources

Certaines théories tentent de définir MWL à partir du côté ressource ou capacité des exigences, à savoir les relations de ressources. Ces théories des ressources pourraient être subdivisées en théories du volume des ressources et de l'allocation des ressources (Wieland-Eckelmann 1992). La quantité de capacité disponible peut provenir d'une source unique (unique théories des ressources) qui détermine le traitement. La disponibilité de cette ressource varie selon l'éveil (Kahneman 1973). Moderne plusieurs les théories des ressources supposent un ensemble de ressources de traitement relativement indépendantes. Ainsi, les performances dépendront de la condition selon laquelle la même ressource ou des ressources différentes sont requises simultanément et simultanément. Différentes ressources sont, par exemple, les ressources d'encodage, de traitement ou de réponse (Gopher et Donchin 1986 ; Welford 1986). Le problème le plus critique pour ces types de théories est l'identification fiable d'une ou plusieurs capacités bien définies pour des opérations de traitement qualitativement différentes.

Les théories de l'allocation des ressources supposent un changement qualitatif du traitement en fonction de stratégies variables. Selon les stratégies, différents processus mentaux et représentations peuvent être appliqués pour l'accomplissement des tâches. Ainsi, ce n'est pas le volume des ressources stables mais les stratégies d'allocation flexibles qui deviennent le principal point d'intérêt. Là encore, cependant, des questions essentielles, notamment concernant les modalités de diagnostic des stratégies, restent sans réponse.

Évaluation de MWL : utilisation d'approches exigences-ressources

Une mesure stricte de la MWL serait actuellement impossible car des unités de mesure bien définies font défaut. Mais, bien sûr, la conceptualisation et les instruments d'une évaluation doivent répondre aux critères généraux de qualité des approches diagnostiques, qui ont l'objectivité, la fiabilité, la validité et l'utilité. Cependant, à l'heure actuelle, on ne sait que peu de choses sur la qualité globale des techniques ou des instruments proposés.

Il existe un nombre important de raisons expliquant les difficultés qui subsistent dans l'évaluation de la MWL selon les approches besoins-ressources (O'Donnell et Eggemeier 1986). Une tentative d'évaluation MWL doit faire face à des questions telles que les suivantes : la tâche est-elle auto-intentionnée, suivant des objectifs auto-définis, ou est-elle dirigée en référence à un ordre défini de l'extérieur ? Quels types de capacités (traitement intellectuel conscient, application de connaissances tacites, etc.) sont requises et sont-elles sollicitées simultanément ou séquentiellement ? Existe-t-il différentes stratégies disponibles et, si oui, lesquelles ? Quels mécanismes d'adaptation d'une personne au travail pourraient être nécessaires ?

Les approches les plus souvent discutées tentent d'évaluer le MWL en termes de :

1. efforts requis (évaluation de l'effort) des approches appliquant, dans certaines versions validées psychophysiologiquement, des procédures de mise à l'échelle telles que celles proposées par Bartenwerfer (1970) ou Eilers, Nachreiner et Hänicke (1986), ou
2. capacité mentale occupée ou, inversement, résiduelle (évaluation de la capacité mentale) approches appliquant les méthodes traditionnelles techniques de double tâche comme, par exemple, discuté par O'Donnell et Eggemeier (1986).

Les deux approches dépendent fortement des hypothèses des théories des ressources uniques et doivent par conséquent se débattre avec les questions susmentionnées.

Évaluation de l'effort. Des techniques d'évaluation de l'effort telles que, par exemple, la procédure de mise à l'échelle appliquée à un corrélat perçu de la activation centrale générale, développées et validées par Bartenwerfer (1970), proposent des échelles verbales qui peuvent être complétées par des échelles graphiques et qui notent la part variable de manière unidimensionnelle de l'effort requis perçu lors de l'accomplissement d'une tâche. Les sujets sont invités à décrire leur effort perçu au moyen d'une des étapes de l'échelle proposée.

Les critères de qualité mentionnés ci-dessus sont remplis par cette technique. Ses limites incluent l'unidimensionnalité de l'échelle, couvrant une partie essentielle mais discutable de l'effort perçu ; la possibilité limitée ou absente de prévoir les résultats perçus des tâches personnelles, par exemple, en termes de fatigue, d'ennui ou d'anxiété ; et surtout le caractère très abstrait ou formel de l'effort qui n'identifiera et n'expliquera presque rien des aspects dépendant du contenu de la MWL comme, par exemple, les éventuelles applications utiles de la qualification ou des options d'apprentissage.

Évaluation de la capacité mentale. L'évaluation de la capacité mentale comprend les techniques de double tâche et une procédure d'interprétation des données associée, appelée performance caractéristique de fonctionnement (POC). Les techniques à double tâche couvrent plusieurs procédures. Leur caractéristique commune est qu'il est demandé aux sujets d'effectuer deux tâches simultanément. L'hypothèse cruciale est la suivante : moins une tâche supplémentaire ou secondaire dans la situation de double tâche se détériorera par rapport à la situation de base de tâche unique, plus les exigences de capacité mentale de la tâche principale seront faibles, et vice versa. L'approche est maintenant élargie et diverses versions de l'interférence de tâche dans des conditions de double tâche sont étudiées. Par exemple, les sujets sont chargés d'effectuer deux tâches simultanément avec des variations graduées des priorités des tâches. La courbe POC illustre graphiquement les effets d'éventuelles combinaisons de tâches doubles résultant du partage de ressources limitées entre les tâches exécutées simultanément.

Les hypothèses critiques de l'approche consistent principalement dans les suggestions selon lesquelles chaque tâche nécessitera une certaine part d'une capacité de traitement consciente (par opposition à inconsciente, automatisée, implicite ou tacite) stable et limitée, dans la relation additive hypothétique des deux exigences de capacité, et dans la restriction de l'approche aux seules données de performance. Ce dernier peut être trompeur pour plusieurs raisons. Tout d'abord, il existe des différences substantielles dans la sensibilité des données de performance et des données subjectivement perçues. La charge perçue semble être déterminée principalement par la quantité de ressources requises, souvent opérationnalisée en termes de mémoire de travail, alors que les mesures de performance semblent être déterminées principalement par l'efficacité du partage des ressources, en fonction des stratégies d'allocation (c'est théorie de la dissociation; voir Wickens et Yeh 1983). De plus, les différences individuelles dans les capacités de traitement de l'information et les traits de personnalité influencent fortement les indicateurs de MWL dans les domaines subjectif (perçu), de performance et psychophysiologique.

Approches théoriques : Approches des exigences de tâche

Comme on l'a montré, les exigences d'une tâche sont multidimensionnelles et, par conséquent, peuvent ne pas être suffisamment décrites au moyen d'une seule dimension, qu'il s'agisse de l'effort perçu ou de la capacité mentale consciente résiduelle. Une description plus approfondie pourrait être une description de type profil, appliquant un modèle théoriquement sélectionné de dimensions graduées des caractéristiques de la tâche. La question centrale est donc la conceptualisation de la « tâche », en particulier en termes de contenu de la tâche, et de « l'accomplissement de la tâche », en particulier en termes de structure et de phases d'actions orientées vers un but. Le rôle de la tâche est accentué par le fait que même l'impact des conditions contextuelles (comme la température, le bruit ou les heures de travail) sur les personnes dépend de la tâche, car ils sont médiatisés par la tâche agissant comme un dispositif de porte (Fisher 1986) . Diverses approches théoriques s'accordent suffisamment sur ces dimensions critiques de la tâche, qui offrent une prédiction valide du résultat de la tâche. Dans tous les cas, le résultat de la tâche est double, puisque (1) le résultat escompté doit être atteint, répondant aux critères de résultat de performance, et (2) un certain nombre d'effets secondaires personnels non intentionnels à court terme et cumulatifs à long terme apparaîtront, par exemple. fatigue, ennui (monotonie), maladies professionnelles ou amélioration de la motivation, des connaissances ou des compétences intrinsèques.

Évaluation de la MWL. Avec les approches d'exigences de tâches, les approches orientées vers l'action comme celles des actions complètes versus partielles ou le score de potentiel de motivation (pour une élaboration des deux, voir Hacker 1986), proposent comme caractéristiques de tâche indispensables pour l'analyse et l'évaluation au moins les éléments suivants :

• autonomie temporelle et procédurale quant aux décisions sur les objectifs auto-fixés et, par conséquent, transparence, prévisibilité et contrôle de la situation de travail

• nombre et variété des sous-tâches (en particulier concernant la préparation, l'organisation et la vérification des résultats de la mise en œuvre) et des actions accomplissant ces sous-tâches (c'est-à-dire, si ces actions impliquent une complétude cyclique ou une fragmentation)

• variété (« niveau ») des processus mentaux et des représentations régulant l'action. Celles-ci peuvent être mentalement automatisées ou routinières, fondées sur la connaissance «si-alors» ou intellectuelles et axées sur la résolution de problèmes. (Ils peuvent également être caractérisés par une complétude hiérarchique par opposition à la fragmentation)

• coopération requise

• exigences ou options d'apprentissage à long terme.

L'identification de ces caractéristiques de tâche nécessite les procédures conjointes d'analyse emploi/tâche, comprenant des analyses de documents, des observations, des entretiens et des discussions de groupe, qui doivent être intégrées dans un devis quasi-expérimental (Rudolph, Schönfelder et Hacker 1987). Des instruments d'analyse des tâches qui peuvent guider et aider l'analyse sont disponibles. Certains d'entre eux ne facilitent que l'analyse (par exemple, NASA-TLX Task Load Index, Hart et Staveland, 1988) tandis que d'autres sont utiles pour l'évaluation et la conception ou la reconception. Un exemple ici est le TBS-GA (Tätigkeitsbewertungs System für geistige Arbeit [Task Diagnosis Survey—Mental Work]); voir Rudolph, Schönfelder et Hacker (1987).

Retour

Le mot biomarqueur est l'abréviation de marqueur biologique, un terme qui fait référence à un événement mesurable se produisant dans un système biologique, tel que le corps humain. Cet événement est alors interprété comme le reflet, ou le marqueur, d'un état plus général de l'organisme ou de l'espérance de vie. En santé au travail, un biomarqueur est généralement utilisé comme indicateur de l'état de santé ou du risque de maladie.

Les biomarqueurs sont utilisés pour des études in vitro et in vivo qui peuvent inclure des humains. Habituellement, trois types spécifiques de marqueurs biologiques sont identifiés. Bien que quelques biomarqueurs puissent être difficiles à classer, ils sont généralement séparés en biomarqueurs d'exposition, biomarqueurs d'effet ou biomarqueurs de sensibilité (voir tableau 1).

Tableau 1. Exemples de biomarqueurs d'exposition ou biomarqueurs d'effet utilisés dans les études toxicologiques en santé au travail

Avec un degré de validité acceptable, les biomarqueurs peuvent être utilisés à plusieurs fins. Sur une base individuelle, un biomarqueur peut être utilisé pour étayer ou réfuter un diagnostic d'un type particulier d'empoisonnement ou d'un autre effet indésirable d'origine chimique. Chez un sujet sain, un biomarqueur peut également refléter l'hypersensibilité individuelle à des expositions chimiques spécifiques et peut donc servir de base pour la prédiction des risques et le conseil. Dans les groupes de travailleurs exposés, certains biomarqueurs d'exposition peuvent être appliqués pour évaluer le degré de conformité aux réglementations antipollution ou l'efficacité des efforts de prévention en général.

Biomarqueurs d'exposition

Un biomarqueur d'exposition peut être un composé exogène (ou un métabolite) dans le corps, un produit interactif entre le composé (ou le métabolite) et un composant endogène, ou un autre événement lié à l'exposition. Le plus souvent, les biomarqueurs des expositions à des composés stables, tels que les métaux, comprennent des mesures des concentrations de métaux dans des échantillons appropriés, tels que le sang, le sérum ou l'urine. Avec les produits chimiques volatils, leur concentration dans l'air expiré (après inhalation d'air non contaminé) peut être évaluée. Si le composé est métabolisé dans l'organisme, un ou plusieurs métabolites peuvent être choisis comme biomarqueur de l'exposition ; les métabolites sont souvent déterminés dans des échantillons d'urine.

Les méthodes modernes d'analyse peuvent permettre la séparation d'isomères ou de congénères de composés organiques et la détermination de la spéciation de composés métalliques ou des rapports isotopiques de certains éléments. Des analyses sophistiquées permettent de déterminer les changements dans la structure de l'ADN ou d'autres macromolécules provoqués par la liaison avec des produits chimiques réactifs. Ces techniques avancées gagneront sans aucun doute considérablement en importance pour les applications dans les études de biomarqueurs, et des limites de détection plus basses et une meilleure validité analytique rendront probablement ces biomarqueurs encore plus utiles.

Des développements particulièrement prometteurs ont eu lieu avec des biomarqueurs d'exposition à des produits chimiques mutagènes. Ces composés sont réactifs et peuvent former des adduits avec des macromolécules, telles que des protéines ou de l'ADN. Des adduits d'ADN peuvent être détectés dans les globules blancs ou des biopsies tissulaires, et des fragments d'ADN spécifiques peuvent être excrétés dans l'urine. Par exemple, l'exposition à l'oxyde d'éthylène entraîne des réactions avec les bases de l'ADN et, après excision de la base endommagée, la N-7-(2-hydroxyéthyl)guanine sera éliminée dans les urines. Certains adduits peuvent ne pas se référer directement à une exposition particulière. Par exemple, la 8-hydroxy-2´-désoxyguanosine reflète les dommages oxydatifs de l'ADN, et cette réaction peut être déclenchée par plusieurs composés chimiques, dont la plupart induisent également une peroxydation lipidique.

D'autres macromolécules peuvent également être modifiées par formation d'adduits ou oxydation. D'un intérêt particulier, de tels composés réactifs peuvent générer des adduits d'hémoglobine qui peuvent être déterminés en tant que biomarqueurs d'exposition aux composés. L'avantage est que de grandes quantités d'hémoglobine peuvent être obtenues à partir d'un échantillon de sang et, étant donné la durée de vie de quatre mois des globules rouges, les adduits formés avec les acides aminés de la protéine indiqueront l'exposition totale pendant cette période.

Les adduits peuvent être déterminés par des techniques sensibles telles que la chromatographie lipidique à haute performance, et certaines méthodes immunologiques sont également disponibles. En général, les méthodes analytiques sont nouvelles, coûteuses et nécessitent un développement et une validation supplémentaires. Une meilleure sensibilité peut être obtenue en utilisant le ³²Test de post-marquage P, qui est une indication non spécifique que des dommages à l'ADN ont eu lieu. Toutes ces techniques sont potentiellement utiles pour la surveillance biologique et ont été appliquées dans un nombre croissant d'études. Cependant, des méthodes analytiques plus simples et plus sensibles sont nécessaires. Compte tenu de la spécificité limitée de certaines méthodes à de faibles niveaux d'exposition, le tabagisme ou d'autres facteurs peuvent avoir un impact significatif sur les résultats de mesure, entraînant ainsi des difficultés d'interprétation.

L'exposition à des composés mutagènes ou à des composés qui sont métabolisés en mutagènes peut également être déterminée en évaluant la mutagénicité de l'urine d'un individu exposé. L'échantillon d'urine est incubé avec une souche de bactéries dans laquelle une mutation ponctuelle spécifique est exprimée d'une manière qui peut être facilement mesurée. Si des produits chimiques mutagènes sont présents dans l'échantillon d'urine, un taux accru de mutations se produira dans les bactéries.

Les biomarqueurs d'exposition doivent être évalués au regard de la variation temporelle de l'exposition et de la relation aux différents compartiments. Ainsi, la ou les périodes de temps représentées par le biomarqueur, c'est-à-dire la mesure dans laquelle la mesure du biomarqueur reflète l'exposition ou les expositions passées et/ou la charge corporelle accumulée, doivent être déterminées à partir des données toxicocinétiques afin d'interpréter le résultat. En particulier, le degré auquel le biomarqueur indique une rétention dans des organes cibles spécifiques doit être pris en compte. Bien que les échantillons de sang soient souvent utilisés pour les études de biomarqueurs, le sang périphérique n'est généralement pas considéré comme un compartiment en tant que tel, bien qu'il agisse comme un milieu de transport entre les compartiments. La mesure dans laquelle la concentration dans le sang reflète les niveaux dans différents organes varie considérablement entre les différents produits chimiques et dépend généralement aussi de la durée de l'exposition ainsi que du temps écoulé depuis l'exposition.

Parfois, ce type de preuve est utilisé pour classer un biomarqueur comme un indicateur de dose absorbée (totale) ou un indicateur de dose efficace (c'est-à-dire la quantité qui a atteint le tissu cible). Par exemple, l'exposition à un solvant particulier peut être évaluée à partir de données sur la concentration réelle du solvant dans le sang à un moment particulier après l'exposition. Cette mesure reflétera la quantité de solvant qui a été absorbée par le corps. Une partie de la quantité absorbée sera expirée en raison de la pression de vapeur du solvant. En circulant dans le sang, le solvant interagira avec divers composants du corps et finira par être dégradé par les enzymes. Le résultat des processus métaboliques peut être évalué en déterminant des acides mercapturiques spécifiques produits par conjugaison avec le glutathion. L'excrétion cumulée des acides mercapturiques peut mieux refléter la dose efficace que la concentration sanguine.

Les événements de la vie, tels que la reproduction et la sénescence, peuvent affecter la distribution d'un produit chimique. La distribution des produits chimiques dans le corps est considérablement affectée par la grossesse, et de nombreux produits chimiques peuvent traverser la barrière placentaire, provoquant ainsi une exposition du fœtus. La lactation peut entraîner l'excrétion de produits chimiques liposolubles, entraînant ainsi une diminution de la rétention chez la mère ainsi qu'une augmentation de l'absorption par le nourrisson. Pendant la perte de poids ou le développement de l'ostéoporose, des produits chimiques stockés peuvent être libérés, ce qui peut alors entraîner une exposition «endogène» renouvelée et prolongée des organes cibles. D'autres facteurs peuvent affecter l'absorption individuelle, le métabolisme, la rétention et la distribution des composés chimiques, et certains biomarqueurs de sensibilité sont disponibles (voir ci-dessous).

Biomarqueurs d'effet

Un marqueur d'effet peut être un composant endogène, ou une mesure de la capacité fonctionnelle, ou un autre indicateur de l'état ou de l'équilibre du corps ou du système organique, tel qu'affecté par l'exposition. De tels marqueurs d'effets sont généralement des indicateurs précliniques d'anomalies.

Ces biomarqueurs peuvent être spécifiques ou non spécifiques. Les biomarqueurs spécifiques sont utiles car ils indiquent un effet biologique d'une exposition particulière, fournissant ainsi des preuves qui peuvent potentiellement être utilisées à des fins préventives. Les biomarqueurs non spécifiques n'indiquent pas une cause individuelle de l'effet, mais ils peuvent refléter l'effet total intégré dû à une exposition mixte. Les deux types de biomarqueurs peuvent donc être d'une utilité considérable en santé au travail.

Il n'y a pas de distinction claire entre les biomarqueurs d'exposition et les biomarqueurs d'effet. Par exemple, on pourrait dire que la formation d'adduits reflète un effet plutôt que l'exposition. Cependant, les biomarqueurs d'effet indiquent généralement des changements dans les fonctions des cellules, des tissus ou de l'ensemble du corps. Certains chercheurs incluent des changements brutaux, tels qu'une augmentation du poids du foie des animaux de laboratoire exposés ou une diminution de la croissance chez les enfants, comme biomarqueurs d'effet. Aux fins de la santé au travail, les biomarqueurs d'effets devraient être limités à ceux qui indiquent des modifications biochimiques subcliniques ou réversibles, telles que l'inhibition des enzymes. Le biomarqueur d'effet le plus fréquemment utilisé est probablement l'inhibition de la cholinestérase causée par certains insecticides, c'est-à-dire les organophosphorés et les carbamates. Dans la plupart des cas, cet effet est entièrement réversible et l'inhibition enzymatique reflète l'exposition totale à ce groupe particulier d'insecticides.

Certaines expositions n'entraînent pas d'inhibition enzymatique mais plutôt une activité accrue d'une enzyme. C'est le cas de plusieurs enzymes appartenant à la famille P450 (voir « Déterminants génétiques de la réponse toxique »). Ils peuvent être induits par des expositions à certains solvants et hydrocarbures polyaromatiques (HAP). Étant donné que ces enzymes sont principalement exprimées dans les tissus à partir desquels une biopsie peut être difficile à obtenir, l'activité enzymatique est déterminée indirectement in vivo en administrant un composé qui est métabolisé par cette enzyme particulière, puis le produit de dégradation est mesuré dans l'urine ou le plasma.

D'autres expositions peuvent induire la synthèse d'une protéine protectrice dans l'organisme. Le meilleur exemple est probablement la métallothionéine, qui lie le cadmium et favorise l'excrétion de ce métal ; l'exposition au cadmium est l'un des facteurs qui entraînent une expression accrue du gène de la métallothionéine. Des protéines protectrices similaires peuvent exister mais n'ont pas encore été suffisamment explorées pour être acceptées comme biomarqueurs. Parmi les candidats à une utilisation possible en tant que biomarqueurs figurent les protéines dites de stress, appelées à l'origine protéines de choc thermique. Ces protéines sont générées par une gamme d'organismes différents en réponse à une variété d'expositions nocives.

Les dommages oxydatifs peuvent être évalués en déterminant la concentration de malondialdéhyde dans le sérum ou l'exhalation d'éthane. De même, l'excrétion urinaire de protéines de faible poids moléculaire, comme l'albumine, peut être utilisée comme biomarqueur d'une atteinte rénale précoce. Plusieurs paramètres couramment utilisés en pratique clinique (par exemple, les taux sériques d'hormones ou d'enzymes) peuvent également être utiles en tant que biomarqueurs. Cependant, bon nombre de ces paramètres peuvent ne pas être suffisamment sensibles pour détecter une déficience précoce.

Un autre groupe de paramètres d'effet concerne les effets génotoxiques (modifications de la structure des chromosomes). De tels effets peuvent être détectés par microscopie des globules blancs qui subissent une division cellulaire. De graves dommages aux chromosomes - aberrations chromosomiques ou formation de micronoyaux - peuvent être observés au microscope. Les dommages peuvent également être révélés en ajoutant un colorant aux cellules lors de la division cellulaire. L'exposition à un agent génotoxique peut alors être visualisée comme un échange accru du colorant entre les deux chromatides de chaque chromosome (échange de chromatides sœurs). Les aberrations chromosomiques sont liées à un risque accru de développer un cancer, mais la signification d'un taux accru d'échange de chromatides sœurs est moins claire.

Une évaluation plus sophistiquée de la génotoxicité est basée sur des mutations ponctuelles particulières dans les cellules somatiques, c'est-à-dire les globules blancs ou les cellules épithéliales obtenues à partir de la muqueuse buccale. Une mutation à un locus spécifique peut rendre les cellules capables de se développer dans une culture contenant un produit chimique autrement toxique (comme la 6-thioguanine). En variante, un produit génique spécifique peut être évalué (par exemple, des concentrations sériques ou tissulaires d'oncoprotéines codées par des oncogènes particuliers). De toute évidence, ces mutations reflètent le total des dommages génotoxiques subis et n'indiquent pas nécessairement quoi que ce soit sur l'exposition causale. Ces méthodes ne sont pas encore prêtes pour une utilisation pratique en médecine du travail, mais des progrès rapides dans cette ligne de recherche suggèrent que de telles méthodes deviendront disponibles d'ici quelques années.

Biomarqueurs de susceptibilité

Un marqueur de susceptibilité, qu'il soit héréditaire ou induit, est un indicateur que l'individu est particulièrement sensible à l'effet d'un xénobiotique ou aux effets d'un groupe de tels composés. La plus grande attention a été portée sur la susceptibilité génétique, bien que d'autres facteurs puissent être au moins aussi importants. L'hypersensibilité peut être due à un trait héréditaire, à la constitution de l'individu ou à des facteurs environnementaux.

La capacité à métaboliser certains produits chimiques est variable et déterminée génétiquement (voir « Déterminants génétiques de la réponse toxique »). Plusieurs enzymes pertinentes semblent être contrôlées par un seul gène. Par exemple, l'oxydation de produits chimiques étrangers est principalement réalisée par une famille d'enzymes appartenant à la famille P450. D'autres enzymes rendent les métabolites plus solubles dans l'eau par conjugaison (par exemple, N-acétyltransférase et μ-glutathion-S-transférase). L'activité de ces enzymes est contrôlée génétiquement et varie considérablement. Comme mentionné ci-dessus, l'activité peut être déterminée en administrant une petite dose d'un médicament, puis en déterminant la quantité du métabolite dans l'urine. Certains des gènes ont maintenant été caractérisés et des techniques sont disponibles pour déterminer le génotype. Des études importantes suggèrent qu'un risque de développer certaines formes de cancer est lié à la capacité de métaboliser des composés étrangers. De nombreuses questions restent encore en suspens, ce qui limite à ce jour l'utilisation de ces potentiels biomarqueurs de susceptibilité en santé au travail.

D'autres traits hérités, tels que l'alpha₁-le déficit en antitrypsine ou déficit en glucose-6-phosphate déshydrogénase, entraînent également des mécanismes de défense déficients dans l'organisme, provoquant ainsi une hypersensibilité à certaines expositions.

La plupart des recherches liées à la susceptibilité ont porté sur la prédisposition génétique. D'autres facteurs jouent également un rôle et ont été en partie négligés. Par exemple, les personnes atteintes d'une maladie chronique peuvent être plus sensibles à une exposition professionnelle. De plus, si un processus pathologique ou une exposition antérieure à des produits chimiques toxiques a causé des dommages subcliniques aux organes, la capacité de résister à une nouvelle exposition toxique est susceptible d'être moindre. Des indicateurs biochimiques du fonctionnement des organes peuvent dans ce cas être utilisés comme biomarqueurs de susceptibilité. Le meilleur exemple concernant l'hypersensibilité concerne peut-être les réactions allergiques. Si un individu est devenu sensibilisé à une exposition particulière, des anticorps spécifiques peuvent être détectés dans le sérum. Même si l'individu n'a pas été sensibilisé, d'autres expositions actuelles ou passées peuvent augmenter le risque de développer un effet indésirable lié à une exposition professionnelle.

Un problème majeur est de déterminer l'effet conjoint des expositions mixtes au travail. De plus, les habitudes personnelles et la consommation de drogues peuvent entraîner une sensibilité accrue. Par exemple, la fumée de tabac contient généralement une quantité considérable de cadmium. Ainsi, avec une exposition professionnelle au cadmium, un gros fumeur qui a accumulé des quantités substantielles de ce métal dans le corps sera plus à risque de développer une maladie rénale liée au cadmium.

Application en santé au travail

Les biomarqueurs sont extrêmement utiles dans la recherche toxicologique et nombre d'entre eux peuvent s'appliquer à la surveillance biologique. Néanmoins, les limites doivent également être reconnues. De nombreux biomarqueurs n'ont jusqu'à présent été étudiés que sur des animaux de laboratoire. Les schémas toxicocinétiques chez d'autres espèces ne reflètent pas nécessairement la situation chez les êtres humains, et l'extrapolation peut nécessiter des études de confirmation chez des volontaires humains. Il faut également tenir compte des variations individuelles dues à des facteurs génétiques ou constitutionnels.

Dans certains cas, les biomarqueurs d'exposition peuvent ne pas être réalisables du tout (par exemple, pour les produits chimiques à courte durée de vie in vivo). D'autres produits chimiques peuvent être stockés dans des organes auxquels il n'est pas possible d'accéder par des procédures de routine, tels que le système nerveux, ou les affecter. La voie d'exposition peut également affecter le schéma de distribution et donc également la mesure du biomarqueur et son interprétation. Par exemple, une exposition directe du cerveau via le nerf olfactif est susceptible d'échapper à la détection par la mesure des biomarqueurs d'exposition. Quant aux biomarqueurs d'effet, beaucoup d'entre eux ne sont pas du tout spécifiques et le changement peut être dû à diverses causes, y compris des facteurs liés au mode de vie. Peut-être en particulier avec les biomarqueurs de sensibilité, l'interprétation doit être très prudente pour le moment, car de nombreuses incertitudes subsistent quant à l'importance globale pour la santé des génotypes individuels.

En santé au travail, le biomarqueur idéal doit répondre à plusieurs exigences. Tout d'abord, le prélèvement et l'analyse des échantillons doivent être simples et fiables. Pour une qualité analytique optimale, une normalisation est nécessaire, mais les exigences spécifiques varient considérablement. Les principaux domaines de préoccupation comprennent : la préparation de l'individu, la procédure d'échantillonnage et la manipulation des échantillons, et la procédure de mesure ; ce dernier englobe des facteurs techniques, tels que les procédures d'étalonnage et d'assurance qualité, et des facteurs liés à l'individu, tels que l'éducation et la formation des opérateurs.

Pour la documentation de la validité analytique et de la traçabilité, les matériaux de référence doivent être basés sur des matrices pertinentes et avec des concentrations appropriées de substances toxiques ou de métabolites pertinents à des niveaux appropriés. Pour que les biomarqueurs soient utilisés pour la surveillance biologique ou à des fins de diagnostic, les laboratoires responsables doivent disposer de procédures analytiques bien documentées avec des caractéristiques de performance définies et des enregistrements accessibles pour permettre la vérification des résultats. Dans le même temps, néanmoins, les aspects économiques de la caractérisation et de l'utilisation de matériaux de référence pour compléter les procédures d'assurance qualité en général doivent être pris en compte. Ainsi, la qualité réalisable des résultats et les utilisations qui en sont faites doivent être mises en balance avec les coûts supplémentaires de l'assurance qualité, y compris les matériaux de référence, la main-d'œuvre et l'instrumentation.

Une autre exigence est que le biomarqueur doit être spécifique, au moins dans les circonstances de l'étude, pour un type particulier d'exposition, avec une relation claire avec le degré d'exposition. Sinon, le résultat de la mesure du biomarqueur peut être trop difficile à interpréter. Pour une interprétation correcte du résultat de mesure d'un biomarqueur d'exposition, la validité diagnostique doit être connue (c'est-à-dire la traduction de la valeur du biomarqueur en ampleur des risques possibles pour la santé). Dans ce domaine, les métaux servent de paradigme pour la recherche de biomarqueurs. Des recherches récentes ont démontré la complexité et la subtilité des relations dose-réponse, avec des difficultés considérables pour identifier les niveaux sans effet et donc aussi pour définir les expositions tolérables. Cependant, ce type de recherche a également illustré les types d'enquête et le raffinement qui sont nécessaires pour découvrir les informations pertinentes. Pour la plupart des composés organiques, les associations quantitatives entre les expositions et les effets nocifs correspondants sur la santé ne sont pas encore disponibles ; dans de nombreux cas, même les principaux organes cibles ne sont pas connus avec certitude. De plus, l'évaluation des données de toxicité et des concentrations de biomarqueurs est souvent compliquée par l'exposition à des mélanges de substances, plutôt que par l'exposition à un seul composé à la fois.

Avant que le biomarqueur ne soit appliqué à des fins de santé au travail, certaines considérations supplémentaires sont nécessaires. Premièrement, le biomarqueur doit refléter uniquement un changement subclinique et réversible. Deuxièmement, étant donné que les résultats des biomarqueurs peuvent être interprétés en fonction des risques pour la santé, des efforts de prévention doivent être disponibles et doivent être considérés comme réalistes au cas où les données des biomarqueurs suggèrent la nécessité de réduire l'exposition. Troisièmement, l'utilisation pratique du biomarqueur doit être généralement considérée comme éthiquement acceptable.

Les mesures d'hygiène industrielle peuvent être comparées aux limites d'exposition applicables. De même, les résultats sur les biomarqueurs d'exposition ou les biomarqueurs d'effet peuvent être comparés à des limites d'action biologique, parfois appelées indices d'exposition biologique. Ces limites devraient être fondées sur les meilleurs conseils des cliniciens et des scientifiques des disciplines appropriées, et les administrateurs responsables en tant que « gestionnaires des risques » devraient alors tenir compte des facteurs éthiques, sociaux, culturels et économiques pertinents. La base scientifique devrait, si possible, inclure des relations dose-réponse complétées par des informations sur les variations de sensibilité au sein de la population à risque. Dans certains pays, les travailleurs et les membres du grand public sont impliqués dans le processus de normalisation et apportent une contribution importante, en particulier lorsque l'incertitude scientifique est considérable. L'une des principales incertitudes est de savoir comment définir un effet nocif sur la santé qui devrait être évité, par exemple, si la formation d'adduits en tant que biomarqueur d'exposition représente en soi un effet nocif (c'est-à-dire un biomarqueur d'effet) qui devrait être prévenu. Des questions difficiles sont susceptibles de se poser lorsqu'il s'agit de décider s'il est éthiquement défendable, pour un même composé, d'avoir des limites différentes pour l'exposition fortuite, d'une part, et l'exposition professionnelle, d'autre part.

Les informations générées par l'utilisation des biomarqueurs doivent généralement être transmises aux personnes examinées dans le cadre de la relation médecin-patient. Les préoccupations éthiques doivent notamment être prises en compte dans le cadre d'analyses de biomarqueurs très expérimentales qui ne peuvent actuellement être interprétées en détail en termes de risques réels pour la santé. Pour la population générale, par exemple, il existe actuellement peu d'orientations concernant l'interprétation des biomarqueurs d'exposition autres que la plombémie. La confiance dans les données générées est également importante (c'est-à-dire si un échantillonnage approprié a été effectué et si de bonnes procédures d'assurance qualité ont été utilisées dans le laboratoire concerné). Un domaine supplémentaire d'inquiétude particulière concerne l'hypersensibilité individuelle. Ces questions doivent être prises en compte lors de la restitution de l'étude.

Tous les secteurs de la société concernés par ou concernés par la réalisation d'une étude de biomarqueurs doivent être impliqués dans le processus de prise de décision sur la manière de traiter les informations générées par l'étude. Des procédures spécifiques pour prévenir ou surmonter les conflits éthiques inévitables doivent être développées dans les cadres juridiques et sociaux de la région ou du pays. Cependant, chaque situation représente un ensemble différent de questions et de pièges, et aucune procédure unique de participation du public ne peut être développée pour couvrir toutes les applications des biomarqueurs d'exposition.

Retour

Le concept de vigilance fait référence à l'état de vigilance d'un observateur humain dans des tâches qui exigent un enregistrement et un traitement efficaces des signaux. Les principales caractéristiques des tâches de vigilance sont des durées relativement longues et la nécessité de détecter des stimuli cibles peu fréquents et imprévisibles (signaux) sur fond d'autres événements de stimulation.

Tâches de vigilance

La tâche prototypique de la recherche sur la vigilance était celle des radaristes. Historiquement, leurs performances apparemment insatisfaisantes pendant la Seconde Guerre mondiale ont été une impulsion majeure pour l'étude approfondie de la vigilance. Une autre tâche majeure nécessitant de la vigilance est une inspection industrielle. Plus généralement, toutes sortes de tâches de surveillance qui nécessitent la détection de signaux relativement peu fréquents comportent le risque de ne pas détecter et répondre à ces événements critiques.

Les tâches de vigilance constituent un ensemble hétérogène et varient sur plusieurs dimensions, malgré leurs caractéristiques communes. Une dimension évidemment importante est le taux de stimulus global ainsi que le taux de stimuli cibles. Il n'est pas toujours possible de définir sans ambiguïté le taux de stimulation. C'est le cas dans les tâches qui nécessitent la détection d'événements cibles par rapport à des stimuli de fond présentés en continu, comme la détection de valeurs critiques sur un ensemble de cadrans dans une tâche de surveillance. Une distinction moins évidemment importante est celle entre les tâches de discrimination successive et les tâches de discrimination simultanée. Dans les tâches de discrimination simultanée, les stimuli cibles et les stimuli d'arrière-plan sont présents en même temps, tandis que dans les tâches de discrimination successive, l'un est présenté après l'autre afin que certaines demandes de mémoire soient faites. Bien que la plupart des tâches de vigilance nécessitent la détection de stimuli visuels, des stimuli dans d'autres modalités ont également été étudiés. Les stimuli peuvent être confinés à un seul emplacement spatial, ou il peut y avoir différentes sources pour les stimuli cibles. Les stimuli cibles peuvent différer des stimuli de fond par des caractéristiques physiques, mais aussi par des caractéristiques plus conceptuelles (comme un certain modèle de relevés de compteur qui peut différer d'autres modèles). Bien sûr, la visibilité des cibles peut varier : certaines peuvent être détectées facilement, tandis que d'autres peuvent être difficiles à distinguer des stimuli de fond. Les stimuli cibles peuvent être uniques ou il peut y avoir des ensembles de stimuli cibles sans limites bien définies pour les différencier des stimuli de fond, comme c'est le cas dans de nombreuses tâches d'inspection industrielle. Cette liste de dimensions sur lesquelles les tâches de vigilance diffèrent peut être élargie, mais même cette longueur de liste suffit à souligner l'hétérogénéité des tâches de vigilance et donc les risques encourus à généraliser certaines observations à l'ensemble.

Variations de performance et diminution de la vigilance

La mesure de performance la plus fréquemment utilisée dans les tâches de vigilance est la proportion de stimuli cibles, par exemple, des produits défectueux en inspection industrielle, qui ont été détectés ; il s'agit d'une estimation de la probabilité de soi-disant les coups. Ces stimuli cibles qui restent inaperçus sont appelés manque. Bien que le taux de réussite soit une mesure pratique, il est quelque peu incomplet. Il existe une stratégie triviale qui permet d'atteindre 100% de succès : il suffit de classer tous les stimuli en cibles. Cependant, le taux de réussite de 100 % s'accompagne alors d'un taux de fausses alarmes de 100 %, c'est-à-dire que non seulement les stimuli cibles sont correctement détectés, mais que les stimuli de fond sont également "détectés" de manière incorrecte. Ce raisonnement montre clairement que chaque fois qu'il y a de fausses alarmes, il est important de connaître leur proportion en plus du taux de succès. Une autre mesure de la performance dans une tâche de vigilance est le temps nécessaire pour répondre aux stimuli cibles (temps de réponse).

La performance dans les tâches de vigilance présente deux attributs typiques. Le premier est le faible niveau global de performance de la vigilance. Elle est faible par rapport à une situation idéale pour les mêmes stimuli (périodes d'observation courtes, grande disponibilité de l'observateur à chaque discrimination, etc.). Le deuxième attribut est le soi-disant décrément de vigilance, la baisse de performance au cours de la montre qui peut commencer dès les premières minutes. Ces deux observations se réfèrent à la proportion de résultats, mais elles ont également été rapportées pour les temps de réponse. Bien que le décrément de vigilance soit typique des tâches de vigilance, il n'est pas universel.

Dans l'étude des causes d'une mauvaise performance globale et des baisses de vigilance, une distinction sera faite entre les concepts qui sont liés aux caractéristiques de base de la tâche et les concepts qui sont liés aux facteurs situationnels de l'organisme et non liés à la tâche. Parmi les facteurs liés à la tâche, on peut distinguer les facteurs stratégiques et non stratégiques.

Processus stratégiques dans les tâches de vigilance

La détection d'un signal comme un produit défectueux est en partie une question de stratégie de l'observateur et en partie une question de discriminabilité du signal. Cette distinction est basée sur la théorie de la détection de signal (TSD), et quelques bases de la théorie doivent être présentées afin de souligner l'importance de la distinction. Considérons une variable hypothétique, définie comme « la preuve de la présence d'un signal ». Chaque fois qu'un signal est présenté, cette variable prend une certaine valeur, et chaque fois qu'un stimulus de fond est présenté, il prend une valeur inférieure à la moyenne. La valeur de la variable de preuve est supposée varier selon les présentations répétées du signal. Ainsi, il peut être caractérisé par une fonction dite de densité de probabilité comme illustré sur la figure 1. Une autre fonction de densité caractérise les valeurs de la variable de preuve lors de la présentation d'un stimulus de fond. Lorsque les signaux sont similaires aux stimuli de fond, les fonctions se chevauchent, de sorte qu'une certaine valeur de la variable de preuve peut provenir soit d'un signal, soit d'un stimulus de fond. La forme particulière des fonctions de densité de la figure 1 n'est pas essentielle pour l'argument.

Figure 1. Seuils et discriminabilité

La réponse de détection de l'observateur est basée sur la variable de preuve. On suppose qu'un seuil est défini de sorte qu'une réponse de détection est donnée chaque fois que la valeur de la variable de preuve est supérieure au seuil. Comme l'illustre la figure 1, les aires sous les fonctions de densité à droite du seuil correspondent aux probabilités d'occurrences et de fausses alarmes. En pratique, des estimations de la séparation des deux fonctions et de l'emplacement du seuil peuvent être dérivées. La séparation des deux fonctions de densité caractérise la discriminabilité des stimuli cibles des stimuli de fond, tandis que la localisation du seuil caractérise la stratégie de l'observateur. La variation du seuil produit une variation conjointe des proportions d'occurrences et de fausses alarmes. Avec un seuil élevé, les proportions d'occurrences et de fausses alarmes seront faibles, tandis qu'avec un seuil bas, les proportions seront importantes. Ainsi, la sélection d'une stratégie (placement du seuil) est essentiellement la sélection d'une certaine combinaison de taux de succès et de taux de fausses alarmes parmi les combinaisons possibles pour une certaine discriminabilité.

Deux facteurs majeurs qui influencent l'emplacement du seuil sont les gains et la fréquence du signal. Le seuil sera défini sur des valeurs inférieures lorsqu'il y a beaucoup à gagner d'un hit et peu à perdre d'une fausse alarme, et il sera défini sur des valeurs plus élevées lorsque les fausses alarmes sont coûteuses et que les avantages des hits sont faibles. Un réglage de seuil bas peut également être induit par une forte proportion de signaux, tandis qu'une faible proportion de signaux tend à induire des réglages de seuil plus élevés. L'effet de la fréquence du signal sur les paramètres de seuil est un facteur majeur pour la faible performance globale en termes de proportion de succès dans les tâches de vigilance et pour le décrément de vigilance.

Une prise en compte de la décroissance de la vigilance en termes de changements stratégiques (changements de seuil) nécessite que la réduction de la proportion de hits en cours de veille s'accompagne d'une réduction de la proportion de fausses alertes. C'est d'ailleurs le cas dans de nombreuses études, et il est probable que la mauvaise performance globale aux tâches de vigilance (par rapport à la situation optimale) résulte aussi, au moins en partie, d'un ajustement des seuils. Au cours d'une veille, la fréquence relative des réponses de détection vient correspondre à la fréquence relative des cibles, et cet ajustement implique un seuil élevé avec une proportion relativement faible de coups et une proportion relativement faible de fausses alarmes également. Néanmoins, il existe des baisses de vigilance qui résultent de changements dans la discriminabilité plutôt que de changements dans les paramètres de seuil. Ceux-ci ont été observés principalement dans des tâches de discrimination successive avec un taux relativement élevé d'événements de stimulation.

Processus non stratégiques dans les tâches de vigilance

Bien qu'une partie de la mauvaise performance globale dans les tâches de vigilance et de nombreux cas de diminution de la vigilance puisse être expliquée en termes d'ajustements stratégiques du seuil de détection aux faibles taux de signal, un tel compte rendu n'est pas complet. Il y a des changements chez l'observateur au cours d'une montre qui peuvent réduire la discriminabilité des stimuli ou entraîner des changements de seuil apparents qui ne peuvent pas être considérés comme une adaptation aux caractéristiques de la tâche. Au cours des plus de 40 années de recherche sur la vigilance, un certain nombre de facteurs non stratégiques qui contribuent à une mauvaise performance globale et à la diminution de la vigilance ont été identifiés.

Une réponse correcte à une cible dans une tâche de vigilance nécessite un enregistrement sensoriel suffisamment précis, une localisation de seuil appropriée, et un lien entre les processus perceptuels et les processus liés à la réponse associés. Pendant la veille, les observateurs doivent maintenir un certain ensemble de tâches, une certaine disposition à répondre aux stimuli cibles d'une certaine manière. Il s'agit d'une exigence non triviale car sans un ensemble de tâches particulier, aucun observateur ne répondrait aux stimuli cibles de la manière requise. Deux principales sources d'échecs sont donc un enregistrement sensoriel inexact et des défaillances dans la préparation à répondre aux stimuli cibles. Les principales hypothèses pour expliquer ces échecs seront brièvement passées en revue.

La détection et l'identification d'un stimulus sont plus rapides lorsqu'il n'y a pas d'incertitude temporelle ou spatiale sur son apparition. L'incertitude temporelle et/ou spatiale est susceptible de réduire les performances de vigilance. C'est la prédiction essentielle de la théorie de l'espérance. La préparation optimale de l'observateur nécessite une certitude temporelle et spatiale ; évidemment les tâches de vigilance sont loin d'être optimales à cet égard. Bien que la théorie des attentes se concentre principalement sur la faible performance globale, elle peut également servir à expliquer certaines parties de la diminution de la vigilance. Avec des signaux peu fréquents à intervalles aléatoires, des niveaux élevés de préparation peuvent initialement exister à des moments où aucun signal n'est présenté ; en outre, des signaux seront présentés à de faibles niveaux de préparation. Cela décourage les niveaux élevés occasionnels de préparation en général, de sorte que tous les avantages qui en découlent disparaîtront au cours d'une surveillance.

La théorie des attentes est étroitement liée à théories attentionnelles. Les variantes des théories attentionnelles de la vigilance sont bien sûr liées aux théories dominantes de l'attention en général. Considérez une vision de l'attention comme une « sélection pour le traitement » ou une « sélection pour l'action ». Selon ce point de vue, les stimuli sont sélectionnés dans l'environnement et traités avec une grande efficacité chaque fois qu'ils servent le plan d'action ou l'ensemble de tâches actuellement dominant. Comme déjà dit, la sélection bénéficiera d'attentes précises quant au moment et à l'endroit où de tels stimuli se produiront. Mais les stimuli ne seront sélectionnés que si le plan d'action - l'ensemble de tâches - est actif. (Les conducteurs de voitures, par exemple, réagissent aux feux de signalisation, à d'autres types de trafic, etc. ; les passagers ne le font pas normalement, bien que les deux se trouvent presque dans la même situation. La différence critique est qu'entre les ensembles de tâches des deux : seulement l'ensemble de tâches du conducteur nécessite des réponses aux feux de circulation.)

La sélection des stimuli à traiter souffrira lorsque le plan d'action est temporairement désactivé, c'est-à-dire lorsque l'ensemble de tâches est temporairement absent. Les tâches de vigilance incarnent un certain nombre de caractéristiques qui découragent la maintenance continue de l'ensemble de tâches, comme des temps de cycle courts pour le traitement des stimuli, le manque de rétroaction et peu de défi motivationnel par la difficulté apparente de la tâche. Les soi-disant blocages peuvent être observés dans presque toutes les tâches cognitives simples avec des temps de cycle courts comme le calcul mental simple ou les réponses en série rapides à des signaux simples. Des blocages similaires se produisent également dans la maintenance de la tâche définie dans une tâche de vigilance. Ils ne sont pas immédiatement reconnaissables en tant que réponses retardées car les réponses sont peu fréquentes et les cibles qui sont présentées pendant une période d'ensemble de tâches absentes peuvent ne plus être là lorsque l'absence est terminée, de sorte qu'un échec sera observé au lieu d'une réponse retardée. Les blocages deviennent plus fréquents avec le temps passé sur la tâche. Cela peut donner lieu au décrément de vigilance. Il peut y avoir des raisons supplémentaires pour les défaillances temporaires dans la disponibilité de l'ensemble de tâches approprié, par exemple, la distraction.

Certains stimuli ne sont pas sélectionnés au service du plan d'action actuel, mais en vertu de leurs caractéristiques propres. Ce sont des stimuli intenses, nouveaux, se déplaçant vers l'observateur, qui ont un début brutal ou pour toute autre raison qui pourraient nécessiter une action immédiate, quel que soit le plan d'action actuel de l'observateur. Il y a peu de risque de ne pas détecter de tels stimuli. Ils attirent automatiquement l'attention, comme l'indique, par exemple, la réponse d'orientation, qui comprend un déplacement de la direction du regard vers la source du stimulus. Cependant, répondre à une sonnette d'alarme n'est normalement pas considéré comme une tâche de vigilance. En plus des stimuli qui attirent l'attention par leurs propres caractéristiques, il existe des stimuli qui sont traités automatiquement à la suite de la pratique. Ils semblent "sortir" de l'environnement. Ce type de traitement automatique nécessite une pratique prolongée avec une cartographie dite cohérente, c'est-à-dire une affectation cohérente des réponses aux stimuli. Le décrément de la vigilance est susceptible d'être faible voire absent une fois que le traitement automatique des stimuli a été développé.

Enfin, les performances de vigilance souffrent d'un manque d'éveil. Ce concept fait référence de manière assez globale à l'intensité de l'activité neuronale, allant du sommeil à l'éveil normal en passant par une forte excitation. L'un des facteurs censés affecter l'excitation est la stimulation externe, et celle-ci est assez faible et uniforme dans la plupart des tâches de vigilance. Ainsi, l'intensité de l'activité du système nerveux central peut diminuer globalement au cours d'une montre. Un aspect important de la théorie de l'éveil est qu'elle relie la performance de la vigilance à divers facteurs situationnels non liés à la tâche et à des facteurs liés à l'organisme.

L'influence des facteurs situationnels et de l'organisme

Une faible excitation contribue à de mauvaises performances dans les tâches de vigilance. Ainsi, la performance peut être améliorée par des facteurs situationnels qui tendent à augmenter l'excitation, et elle peut être réduite par toutes les mesures qui réduisent le niveau d'excitation. Dans l'ensemble, cette généralisation est généralement correcte pour le niveau de performance global dans les tâches de vigilance, mais les effets sur la diminution de la vigilance sont absents ou observés de manière moins fiable dans différents types de manipulation de l'éveil.

Une façon d'augmenter le niveau d'excitation est l'introduction de bruit supplémentaire. Cependant, la diminution de la vigilance n'est généralement pas affectée et, en ce qui concerne la performance globale, les résultats sont incohérents : des niveaux de performance améliorés, inchangés et réduits ont tous été observés. Peut-être que la nature complexe du bruit est pertinente. Par exemple, il peut être affectivement neutre ou ennuyeux ; cela peut non seulement être excitant, mais aussi distrayant. Plus cohérents sont les effets de la privation de sommeil, qui est « désexcitante ». Il réduit généralement les performances de vigilance et a parfois été vu comme augmentant le décrément de vigilance. Des modifications appropriées des performances de vigilance ont également été observées avec des dépresseurs comme les benzodiazépines ou l'alcool et des stimulants comme l'amphétamine, la caféine ou la nicotine.

Les différences individuelles sont une caractéristique évidente de la performance dans les tâches de vigilance. Bien que les différences individuelles ne soient pas cohérentes dans toutes les sortes de tâches de vigilance, elles sont assez cohérentes dans les tâches similaires. Il n'y a que peu ou pas d'effet du sexe et de l'intelligence générale. En fonction de l'âge, les performances de vigilance augmentent pendant l'enfance et tendent à décliner au-delà de soixante ans. De plus, il y a de fortes chances que les introvertis affichent de meilleures performances que les extravertis.

L'amélioration des performances de vigilance

Les théories et les données existantes suggèrent des moyens d'améliorer les performances de vigilance. Selon le degré de spécificité des suggestions, il n'est pas difficile de compiler des listes de différentes longueurs. Quelques suggestions assez générales sont données ci-dessous qui doivent être adaptées aux exigences spécifiques de la tâche. Ils sont liés à la facilité des discriminations perceptives, aux ajustements stratégiques appropriés, à la réduction de l'incertitude, à l'évitement des effets des défaillances attentionnelles et au maintien de l'éveil.

Les tâches de vigilance nécessitent des discriminations dans des conditions non optimales. On est donc bien avisé de rendre les discriminations aussi faciles que possible, ou les signaux aussi visibles que possible. Les mesures liées à cet objectif général peuvent être simples (comme un éclairage approprié ou des temps d'inspection plus longs par produit) ou plus sophistiquées, y compris des dispositifs spéciaux pour améliorer la visibilité des cibles. Les comparaisons simultanées sont plus faciles que les comparaisons successives, de sorte que la disponibilité d'un étalon de référence peut être utile. Au moyen de dispositifs techniques, il est parfois possible de présenter l'étalon et l'objet à examiner en alternance rapide, de sorte que des différences apparaîtront sous forme de mouvements dans l'affichage ou d'autres changements pour lesquels le système visuel est particulièrement sensible.

Pour contrer les changements stratégiques du seuil qui conduisent à une proportion relativement faible de détections correctes de cibles (et pour rendre la tâche moins ennuyeuse en termes de fréquence d'actions à entreprendre), il a été suggéré d'introduire de fausses cibles. Cependant, cela ne semble pas être une bonne recommandation. Les fausses cibles augmenteront la proportion de résultats dans l'ensemble, mais au prix de fausses alarmes plus fréquentes. De plus, la proportion de cibles non détectées parmi tous les stimuli auxquels on ne répond pas (le matériel défectueux sortant dans une tâche d'inspection industrielle) ne sera pas nécessairement réduite. Une connaissance explicite de l'importance relative des occurrences et des fausses alarmes et peut-être d'autres mesures pour obtenir un placement approprié du seuil pour décider entre « bon » et « mauvais » semblent mieux adaptées.

Les incertitudes temporelles et spatiales sont des déterminants importants d'une faible performance de vigilance. Pour certaines tâches, l'incertitude spatiale peut être réduite en définissant une certaine position de l'objet à inspecter. Cependant, on ne peut pas faire grand-chose au sujet de l'incertitude temporelle : l'observateur serait inutile dans une tâche de vigilance si l'occurrence d'une cible pouvait être signalée avant sa présentation. Une chose qui peut être faite en principe, cependant, est de mélanger les objets à inspecter si les défauts ont tendance à se produire en grappes ; ceci permet d'éviter des intervalles très longs sans cible ainsi que des intervalles très courts.

Il existe des suggestions évidentes pour la réduction des défaillances de l'attention ou du moins leur impact sur les performances. Par un entraînement approprié, une sorte de traitement automatique des cibles peut peut-être être obtenu à condition que les stimuli de fond et de cible ne soient pas trop variables. L'exigence d'un entretien soutenu de l'ensemble de tâches peut être évitée au moyen de courtes pauses fréquentes, de la rotation des tâches, de l'élargissement ou de l'enrichissement des tâches. L'introduction d'une variété peut être aussi simple que de demander à l'inspecteur lui-même d'aller chercher le matériel à inspecter à partir d'une boîte ou d'un autre endroit. Cela introduit également l'auto-rythme, ce qui peut aider à éviter les présentations de signaux lors des désactivations temporaires de l'ensemble de tâches. La maintenance soutenue de l'ensemble de tâches peut être soutenue par le retour d'informations, l'intérêt manifesté par les superviseurs et la prise de conscience de l'opérateur de l'importance de la tâche. Bien sûr, une rétroaction précise du niveau de performance n'est pas possible dans les tâches de vigilance typiques ; cependant, même une rétroaction inexacte ou incomplète peut être utile en ce qui concerne la motivation de l'observateur.

Certaines mesures peuvent être prises pour maintenir un niveau d'excitation suffisant. L'usage continu de médicaments peut exister en pratique mais ne figure jamais parmi les recommandations. Certaines musiques de fond peuvent être utiles, mais peuvent aussi avoir un effet inverse. L'isolement social pendant les tâches de vigilance doit surtout être évité, et pendant les heures de la journée avec de faibles niveaux d'éveil comme les heures tardives de la nuit, les mesures de soutien telles que les montres courtes sont particulièrement importantes.

Retour

L'évaluation de la toxicité génétique est l'évaluation des agents pour leur capacité à induire l'un des trois types généraux de changements (mutations) dans le matériel génétique (ADN) : gène, chromosomique et génomique. Dans des organismes tels que les humains, les gènes sont composés d'ADN, qui se compose d'unités individuelles appelées bases nucléotidiques. Les gènes sont disposés dans des structures physiques discrètes appelées chromosomes. La génotoxicité peut entraîner des effets importants et irréversibles sur la santé humaine. Les dommages génotoxiques sont une étape critique dans l'induction du cancer et peuvent également être impliqués dans l'induction de malformations congénitales et de mort fœtale. Les trois classes de mutations mentionnées ci-dessus peuvent se produire dans l'un ou l'autre des deux types de tissus possédés par des organismes tels que les humains : les spermatozoïdes ou les ovules (cellules germinales) et le tissu restant (cellules somatiques).

Les tests qui mesurent la mutation génique sont ceux qui détectent la substitution, l'addition ou la suppression de nucléotides dans un gène. Les tests qui mesurent la mutation chromosomique sont ceux qui détectent les cassures ou les réarrangements chromosomiques impliquant un ou plusieurs chromosomes. Les tests qui mesurent la mutation génomique sont ceux qui détectent les changements dans le nombre de chromosomes, une condition appelée aneuploïdie. L'évaluation de la toxicité génétique a considérablement évolué depuis la mise au point par Herman Muller en 1927 du premier test de détection d'agents génotoxiques (mutagènes). Depuis lors, plus de 200 tests ont été développés pour mesurer les mutations de l'ADN ; cependant, moins de dix tests sont couramment utilisés aujourd'hui pour l'évaluation de la toxicité génétique. Cet article passe en revue ces essais, décrit ce qu'ils mesurent et explore le rôle de ces essais dans l'évaluation de la toxicité.

Identification des risques de cancerAvant le développement du Domaine de la toxicologie génétique

La toxicologie génétique est devenue une partie intégrante du processus global d'évaluation des risques et s'est récemment imposée comme un prédicteur fiable de l'activité cancérigène. Cependant, avant le développement de la toxicologie génétique (avant 1970), d'autres méthodes étaient et sont toujours utilisées pour identifier les risques potentiels de cancer chez l'homme. Il existe six grandes catégories de méthodes actuellement utilisées pour identifier les risques de cancer chez l'homme : les études épidémiologiques, les bioessais in vivo à long terme, les bioessais in vivo à moyen terme, les bioessais in vivo et in vitro à court terme, l'intelligence artificielle (structure-activité), et l'inférence basée sur le mécanisme.

Le tableau 1 donne les avantages et les inconvénients de ces méthodes.

Tableau 1. Avantages et inconvénients des méthodes actuelles d'identification des risques de cancer chez l'homme

Justification et fondement conceptuel des tests de toxicologie génétique

Bien que les types et le nombre exacts de tests utilisés pour l'évaluation de la toxicité génétique évoluent constamment et varient d'un pays à l'autre, les plus courants incluent des tests pour (1) la mutation génique dans les bactéries et/ou les cellules de mammifères cultivées et (2) la mutation chromosomique dans des cellules de mammifères cultivées et/ou de la moelle osseuse chez des souris vivantes. Certains des tests de cette deuxième catégorie peuvent également détecter l'aneuploïdie. Bien que ces tests ne détectent pas les mutations dans les cellules germinales, ils sont principalement utilisés en raison du coût supplémentaire et de la complexité de la réalisation des tests sur les cellules germinales. Néanmoins, les tests sur les cellules germinales chez la souris sont utilisés lorsque des informations sur les effets sur les cellules germinales sont souhaitées.

Des études systématiques sur une période de 25 ans (1970-1995), en particulier au US National Toxicology Program en Caroline du Nord, ont abouti à l'utilisation d'un nombre discret de tests pour détecter l'activité mutagène des agents. La raison d'être de l'évaluation de l'utilité des tests reposait sur leur capacité à détecter des agents qui causent le cancer chez les rongeurs et qui sont soupçonnés de causer le cancer chez l'homme (c.-à-d., des agents cancérigènes). En effet, des études menées au cours des dernières décennies ont indiqué que les cellules cancéreuses contiennent des mutations dans certains gènes et que de nombreux agents cancérigènes sont également mutagènes. Ainsi, les cellules cancéreuses sont considérées comme contenant des mutations des cellules somatiques et la carcinogenèse est considérée comme un type de mutagenèse des cellules somatiques.

Les tests de toxicité génétique les plus couramment utilisés aujourd'hui ont été sélectionnés non seulement en raison de leur grande base de données, de leur coût relativement faible et de leur facilité d'exécution, mais aussi parce qu'il a été démontré qu'ils détectent de nombreux cancérogènes chez les rongeurs et, par présomption, chez l'homme. Par conséquent, des tests de toxicité génétique sont utilisés pour prédire la cancérogénicité potentielle des agents.

Un développement conceptuel et pratique important dans le domaine de la toxicologie génétique a été la reconnaissance que de nombreux cancérogènes étaient modifiés par des enzymes dans le corps, créant des formes altérées (métabolites) qui étaient souvent la forme cancérigène et mutagène ultime de la substance chimique mère. Pour dupliquer ce métabolisme dans une boîte de Pétri, Heinrich Malling a montré que l'inclusion d'une préparation de foie de rongeur contenait de nombreuses enzymes nécessaires pour effectuer cette conversion ou activation métabolique. Ainsi, de nombreux tests de toxicité génétique effectués dans des boîtes ou des tubes (in vitro) emploient l'addition de préparations enzymatiques similaires. Les préparations simples sont appelées mélange S9 et les préparations purifiées sont appelées microsomes. Certaines cellules bactériennes et mammifères ont maintenant été génétiquement modifiées pour contenir certains des gènes de rongeurs ou d'humains qui produisent ces enzymes, réduisant ainsi la nécessité d'ajouter un mélange S9 ou des microsomes.

Dosages et techniques de toxicologie génétique

Les principaux systèmes bactériens utilisés pour le dépistage de la toxicité génétique sont le test de mutagénicité de Salmonella (Ames) et, dans une bien moindre mesure, la souche WP2 de Escherichia coli. Des études menées au milieu des années 1980 ont indiqué que l'utilisation de seulement deux souches du système Salmonella (TA98 et TA100) était suffisante pour détecter environ 90 % des mutagènes connus de Salmonella. Ainsi, ces deux souches sont utilisées pour la plupart des objectifs de dépistage ; cependant, diverses autres souches sont disponibles pour des tests plus approfondis.

Ces dosages sont effectués de diverses manières, mais deux procédures générales sont les dosages d'incorporation sur plaque et de suspension liquide. Dans le test d'incorporation sur plaque, les cellules, le produit chimique d'essai et (le cas échéant) le S9 sont ajoutés ensemble dans une gélose liquéfiée et versés sur la surface d'une boîte de Pétri d'agar. La gélose supérieure durcit en quelques minutes et les plaques sont incubées pendant deux à trois jours, après quoi les cellules mutantes se sont développées pour former des amas de cellules détectables visuellement appelées colonies, qui sont ensuite comptées. Le milieu gélosé contient des agents sélectifs ou est composé d'ingrédients tels que seules les cellules nouvellement mutées se développeront. Le test d'incubation liquide est similaire, sauf que les cellules, l'agent de test et S9 sont incubés ensemble dans un liquide qui ne contient pas d'agar liquéfié, puis les cellules sont lavées sans l'agent de test et S9 et ensemencées sur l'agar.

Les mutations dans les cellules de mammifères en culture sont principalement détectées dans l'un des deux gènes suivants : hprt ainsi que tk. Comme pour les tests bactériens, les lignées cellulaires de mammifères (développées à partir de cellules de rongeurs ou humaines) sont exposées à l'agent de test dans des boîtes ou des tubes de culture en plastique, puis sont ensemencées dans des boîtes de culture contenant un milieu avec un agent sélectif qui permet uniquement aux cellules mutantes de se développer. . Les tests utilisés à cette fin comprennent le CHO/HPRT, le TK6 et le lymphome de souris L5178Y/TK^+/- dosages. D'autres lignées cellulaires contenant diverses mutations de réparation de l'ADN ainsi que certains gènes humains impliqués dans le métabolisme sont également utilisées. Ces systèmes permettent la récupération de mutations au sein du gène (mutation génique) ainsi que de mutations impliquant des régions du chromosome flanquant le gène (mutation chromosomique). Cependant, ce dernier type de mutation est beaucoup plus récupéré par la tk systèmes de gènes que par le hprt systèmes de gènes en raison de l'emplacement du tk .

Semblable au test d'incubation liquide pour la mutagénicité bactérienne, les tests de mutagénicité sur les cellules de mammifères impliquent généralement l'exposition des cellules dans des boîtes ou des tubes de culture en présence de l'agent de test et de S9 pendant plusieurs heures. Les cellules sont ensuite lavées, cultivées pendant plusieurs jours supplémentaires pour permettre la dégradation des produits géniques normaux (de type sauvage) et l'expression et l'accumulation des produits géniques nouvellement mutants, puis elles sont ensemencées dans un milieu contenant un agent sélectif qui permet seules les cellules mutantes se développent. Comme les tests bactériens, les cellules mutantes se développent en colonies visuellement détectables qui sont ensuite comptées.

La mutation chromosomique est identifiée principalement par des tests cytogénétiques, qui impliquent d'exposer des rongeurs et/ou des cellules de rongeurs ou humaines dans des boîtes de culture à un produit chimique d'essai, permettant à une ou plusieurs divisions cellulaires de se produire, de colorer les chromosomes, puis d'examiner visuellement les chromosomes au microscope. détecter des altérations de la structure ou du nombre de chromosomes. Bien qu'une variété de paramètres puissent être examinés, les deux qui sont actuellement acceptés par les organismes de réglementation comme étant les plus significatifs sont les aberrations chromosomiques et une sous-catégorie appelée micronoyaux.

Une formation et une expertise considérables sont nécessaires pour évaluer la présence d'aberrations chromosomiques dans les cellules, ce qui en fait une procédure coûteuse en temps et en argent. En revanche, les micronoyaux nécessitent peu de formation et leur détection peut être automatisée. Les micronoyaux apparaissent sous forme de petits points dans la cellule qui sont distincts du noyau, qui contient les chromosomes. Les micronoyaux résultent soit d'une rupture chromosomique, soit d'une aneuploïdie. En raison de la facilité de notation des micronoyaux par rapport aux aberrations chromosomiques, et parce que des études récentes indiquent que les agents qui induisent des aberrations chromosomiques dans la moelle osseuse des souris vivantes induisent généralement des micronoyaux dans ce tissu, les micronoyaux sont maintenant couramment mesurés comme une indication de la capacité d'un agent pour induire la mutation chromosomique.

Bien que les tests sur les cellules germinales soient utilisés beaucoup moins fréquemment que les autres tests décrits ci-dessus, ils sont indispensables pour déterminer si un agent présente un risque pour les cellules germinales, dont les mutations peuvent entraîner des effets sur la santé des générations suivantes. Les tests de cellules germinales les plus couramment utilisés sont chez la souris et impliquent des systèmes qui détectent (1) les translocations héréditaires (échanges) entre les chromosomes (test de translocation héréditaire), (2) les mutations génétiques ou chromosomiques impliquant des gènes spécifiques (locus visible ou biochimique spécifique). tests) et (3) les mutations qui affectent la viabilité (dosage létal dominant). Comme pour les tests sur les cellules somatiques, l'hypothèse de travail avec les tests sur les cellules germinales est que les agents positifs dans ces tests sont présumés être des mutagènes potentiels des cellules germinales humaines.

Situation actuelle et perspectives d'avenir

Des études récentes ont indiqué que seulement trois éléments d'information étaient nécessaires pour détecter environ 90 % d'un ensemble de 41 cancérogènes chez les rongeurs (c.-à-d., cancérogènes humains présumés et mutagènes des cellules somatiques). Celles-ci comprenaient (1) la connaissance de la structure chimique de l'agent, en particulier s'il contient des fractions électrophiles (voir la section sur les relations structure-activité) ; (2) Données sur la mutagénicité de Salmonella ; et (3) les données d'un test de toxicité chronique de 90 jours chez les rongeurs (souris et rats). En effet, pratiquement tous les cancérogènes humains déclarés par le CIRC sont détectables en tant que mutagènes en utilisant uniquement le test Salmonella et le test du micronoyau de moelle osseuse de souris. L'utilisation de ces essais de mutagénicité pour détecter des cancérogènes humains potentiels est étayée par la découverte que la plupart des cancérogènes pour l'homme sont cancérigènes à la fois pour les rats et les souris (cancérigènes trans-espèces) et que la plupart des cancérogènes trans-espèces sont mutagènes pour Salmonella et/ou induisent des micronoyaux. dans la moelle osseuse de souris.

Avec les progrès de la technologie de l'ADN, le projet du génome humain et une meilleure compréhension du rôle de la mutation dans le cancer, de nouveaux tests de génotoxicité sont en cours de développement et seront probablement intégrés aux procédures de dépistage standard. Parmi ceux-ci figurent l'utilisation de cellules transgéniques et de rongeurs. Les systèmes transgéniques sont ceux dans lesquels un gène d'une autre espèce a été introduit dans une cellule ou un organisme. Par exemple, des souris transgéniques sont maintenant utilisées à titre expérimental pour permettre la détection d'une mutation dans n'importe quel organe ou tissu de l'animal, sur la base de l'introduction d'un gène bactérien dans la souris. Des cellules bactériennes, telles que Salmonella, et des cellules de mammifères (y compris des lignées cellulaires humaines) sont désormais disponibles et contiennent des gènes impliqués dans le métabolisme d'agents cancérigènes/mutagènes, tels que les gènes P450. L'analyse moléculaire des mutations réelles induites dans le trans-gène chez les rongeurs transgéniques, ou dans les gènes natifs tels que hprt, ou les gènes cibles au sein de Salmonella peuvent maintenant être analysés, de sorte que la nature exacte des mutations induites par les produits chimiques puisse être déterminée, fournissant des informations sur le mécanisme d'action du produit chimique et permettant des comparaisons avec des mutations chez des humains présumés exposés à l'agent .

Les progrès moléculaires de la cytogénétique permettent maintenant une évaluation plus détaillée des mutations chromosomiques. Celles-ci incluent l'utilisation de sondes (petits morceaux d'ADN) qui se fixent (s'hybrident) à des gènes spécifiques. Des réarrangements de gènes sur le chromosome peuvent alors être révélés par la localisation altérée des sondes, qui sont fluorescentes et facilement visualisables sous forme de secteurs colorés sur les chromosomes. Le test d'électrophorèse sur gel unicellulaire pour la rupture de l'ADN (communément appelé le test «comète») permet la détection des ruptures d'ADN dans des cellules individuelles et peut devenir un outil extrêmement utile en combinaison avec des techniques cytogénétiques pour détecter les dommages chromosomiques.

Après de nombreuses années d'utilisation et la génération d'une base de données importante et systématiquement développée, l'évaluation de la toxicité génétique peut désormais être effectuée avec seulement quelques tests pour un coût relativement faible dans un court laps de temps (quelques semaines). Les données produites peuvent être utilisées pour prédire la capacité d'un agent à être un rongeur et, par présomption, un cancérigène humain/mutagène des cellules somatiques. Une telle capacité permet de limiter l'introduction dans l'environnement d'agents mutagènes et cancérigènes et de développer des agents alternatifs non mutagènes. Les études futures devraient conduire à des méthodes encore meilleures avec une plus grande prédictivité que les tests actuels.

Retour