La neurotoxicité et la toxicité pour la reproduction sont des domaines importants pour l'évaluation des risques, car les systèmes nerveux et reproducteur sont très sensibles aux effets des xénobiotiques. De nombreux agents ont été identifiés comme toxiques pour ces systèmes chez l'homme (Barlow et Sullivan 1982; OTA 1990). De nombreux pesticides sont délibérément conçus pour perturber la reproduction et la fonction neurologique d'organismes cibles, tels que les insectes, en interférant avec la biochimie hormonale et la neurotransmission.
Il est difficile d'identifier les substances potentiellement toxiques pour ces systèmes pour trois raisons interdépendantes : premièrement, ce sont parmi les systèmes biologiques les plus complexes chez l'homme, et les modèles animaux de la fonction reproductive et neurologique sont généralement reconnus comme étant inadéquats pour représenter des événements aussi critiques que la cognition. ou le développement embryofœtal précoce ; deuxièmement, il n'y a pas de tests simples pour identifier les toxiques reproducteurs ou neurologiques potentiels; et troisièmement, ces systèmes contiennent plusieurs types de cellules et d'organes, de sorte qu'aucun ensemble unique de mécanismes de toxicité ne peut être utilisé pour déduire des relations dose-réponse ou prédire des relations structure-activité (SAR). De plus, on sait que la sensibilité des systèmes nerveux et reproducteur varie avec l'âge et que les expositions à des périodes critiques peuvent avoir des effets beaucoup plus graves qu'à d'autres moments.
Évaluation des risques de neurotoxicité
La neurotoxicité est un important problème de santé publique. Comme le montre le tableau 1, il y a eu plusieurs épisodes de neurotoxicité humaine impliquant des milliers de travailleurs et d'autres populations exposées par des rejets industriels, des aliments contaminés, de l'eau et d'autres vecteurs. Les expositions professionnelles aux neurotoxines comme le plomb, le mercure, les insecticides organophosphorés et les solvants chlorés sont répandues dans le monde entier (OTA 1990; Johnson 1978).
Tableau 1. Principaux incidents de neurotoxicité sélectionnés
| Ans) | Localisation | Substance | Commentaires |
| 400 BC | Rome | Plomb | Hippocrate reconnaît la toxicité du plomb dans l'industrie minière. |
| 1930s | États-Unis (sud-est) | TOCP | Le composé souvent ajouté aux huiles lubrifiantes contamine le « Ginger Jake », une boisson alcoolisée ; plus de 5,000 20,000 paralysés, 100,000 XNUMX à XNUMX XNUMX touchés. |
| 1930s | Europe | Apiol (avec TOCP) | Un médicament provoquant l'avortement contenant du TOCP provoque 60 cas de neuropathie. |
| 1932 | États-Unis (Californie) | Thallium | L'orge additionnée de sulfate de thallium, utilisé comme rodenticide, est volée et utilisée pour faire des tortillas ; 13 membres de la famille hospitalisés avec des symptômes neurologiques ; 6 décès. |
| 1937 | Afrique du Sud | TOCP | 60 Sud-Africains développent une paralysie après avoir utilisé de l'huile de cuisson contaminée. |
| 1946 | - | Plomb tétraéthyle | Plus de 25 personnes souffrent d'effets neurologiques après avoir nettoyé des réservoirs d'essence. |
| 1950s | Japon (Minimes) | Mercury | Des centaines de personnes ingèrent du poisson et des crustacés contaminés par du mercure provenant d'une usine chimique ; 121 empoisonnés, 46 morts, de nombreux nourrissons avec de graves lésions du système nerveux. |
| 1950s | France | Organoétain | La contamination de Stallinon par du triéthylétain entraîne plus de 100 décès. |
| 1950s | Maroc | Manganèse | 150 mineurs souffrent d'intoxication chronique au manganèse entraînant de graves troubles neurocomportementaux. |
| 1950s-1970s | États-Unis | AETT | Composant de parfums jugé neurotoxique; retiré du marché en 1978; effets sur la santé humaine inconnus. |
| 1956 | - | Endrine | 49 personnes tombent malades après avoir mangé des aliments de boulangerie préparés à partir de farine contaminée par l'insecticide endrine ; des convulsions se produisent dans certains cas. |
| 1956 | Turquie | Argent | L'hexachlorobenzène, un fongicide pour les graines de semence, conduit à l'empoisonnement de 3,000 4,000 à 10 XNUMX; taux de mortalité de XNUMX %. |
| 1956-1977 | Japon | clioquinol | Médicament utilisé pour traiter la diarrhée du voyageur provoquant une neuropathie; jusqu'à 10,000 XNUMX personnes touchées en deux décennies. |
| 1959 | Maroc | TOCP | L'huile de cuisson contaminée par de l'huile de graissage affecte quelque 10,000 XNUMX personnes. |
| 1960 | Irak | Mercury | Mercure utilisé comme fongicide pour traiter les graines de semence utilisées dans le pain ; plus de 1,000 XNUMX personnes touchées. |
| 1964 | Japon | Mercury | Le méthylmercure affecte 646 personnes. |
| 1968 | Japon | PCB | Les biphényles polychlorés se sont infiltrés dans l'huile de riz ; 1,665 XNUMX personnes concernées. |
| 1969 | Japon | n-hexane | 93 cas de neuropathie surviennent suite à une exposition au n-hexane, utilisé pour fabriquer des sandales en vinyle. |
| 1971 | États-Unis | Hexachlorophène | Après des années à baigner les nourrissons dans de l'hexachlorophène à 3 %, le désinfectant s'avère toxique pour le système nerveux et d'autres systèmes. |
| 1971 | Irak | Mercury | Le mercure utilisé comme fongicide pour traiter les graines de semence est utilisé dans le pain ; plus de 5,000 450 empoisonnements graves, XNUMX décès à l'hôpital, effets sur de nombreux nourrissons exposés avant la naissance non documentés. |
| 1973 | États-Unis (Ohio) | MIBK | Employés de l'usine de fabrication de tissus exposés au solvant ; plus de 80 travailleurs souffrent de neuropathie, 180 ont des séquelles moins graves. |
| 1974-1975 | États-Unis (Hopewell, Virginie) | Chlordécone (Képone) | Employés d'usines chimiques exposés à des insecticides ; plus de 20 souffrent de problèmes neurologiques graves, plus de 40 ont des problèmes moins graves. |
| 1976 | États-Unis (Texas) | Leptophos (Phosvel) | Au moins 9 employés souffrent de graves problèmes neurologiques suite à une exposition à un insecticide pendant le processus de fabrication. |
| 1977 | États-Unis (Californie) | Dichloropropène (Telone II) | 24 personnes hospitalisées après une exposition au pesticide Telone suite à un accident de la circulation. |
| 1979-1980 | États-Unis (Lancaster, Texas) | BHMH (Lucel-7) | Sept employés de l'usine de fabrication de baignoires en plastique éprouvent de graves problèmes neurologiques à la suite d'une exposition au BHMH. |
| 1980s | États-Unis | MPTP | Impureté dans la synthèse d'une drogue illicite provoquant des symptômes identiques à ceux de la maladie de Parkinson. |
| 1981 | Espagne | Huile toxique contaminée | 20,000 500 personnes empoisonnées par une substance toxique dans le pétrole, entraînant plus de XNUMX décès ; beaucoup souffrent de neuropathie sévère. |
| 1985 | États-Unis et au Canada | Aldicarbe | Plus de 1,000 XNUMX personnes en Californie et dans d'autres États de l'Ouest et en Colombie-Britannique souffrent de problèmes neuromusculaires et cardiaques suite à l'ingestion de melons contaminés par le pesticide aldicarbe. |
| 1987 | Canada | Acide domoïque | L'ingestion de moules contaminées par l'acide domoïque provoque 129 maladies et 2 décès ; les symptômes comprennent la perte de mémoire, la désorientation et les convulsions. |
Source : OTA 1990.
Les produits chimiques peuvent affecter le système nerveux par des actions sur l'une des nombreuses cibles cellulaires ou processus biochimiques au sein du système nerveux central ou périphérique. Les effets toxiques sur d'autres organes peuvent également affecter le système nerveux, comme dans l'exemple de l'encéphalopathie hépatique. Les manifestations de la neurotoxicité comprennent des effets sur l'apprentissage (y compris la mémoire, la cognition et la performance intellectuelle), les processus somatosensoriels (y compris la sensation et la réception proprio), la fonction motrice (y compris l'équilibre, la marche et le contrôle précis des mouvements), l'affect (y compris l'état de la personnalité et l'émotivité) et l'autonomie fonction (contrôle nerveux de la fonction endocrinienne et des systèmes d'organes internes). Les effets toxiques des produits chimiques sur le système nerveux varient souvent en sensibilité et en expression avec l'âge : au cours du développement, le système nerveux central peut être particulièrement sensible aux attaques toxiques en raison du processus prolongé de différenciation cellulaire, de migration et de contact de cellule à cellule. qui a lieu chez l'homme (OTA 1990). De plus, les dommages cytotoxiques au système nerveux peuvent être irréversibles car les neurones ne sont pas remplacés après l'embryogenèse. Alors que le système nerveux central (SNC) est quelque peu protégé du contact avec les composés absorbés par un système de cellules étroitement liées (la barrière hémato-encéphalique, composée de cellules endothéliales capillaires qui tapissent le système vasculaire du cerveau), les produits chimiques toxiques peuvent accéder à le SNC par trois mécanismes : les solvants et les composés lipophiles peuvent traverser les membranes cellulaires ; certains composés peuvent se fixer à des protéines de transport endogènes qui servent à fournir des nutriments et des biomolécules au SNC ; si elles sont inhalées, les petites protéines peuvent être directement captées par le nerf olfactif et transportées vers le cerveau.
Autorités de régulation américaines
L'autorité légale de réglementation des substances neurotoxiques est attribuée à quatre agences aux États-Unis : la Food and Drug Administration (FDA), l'Environmental Protection Agency (EPA), l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) et la Consumer Product Safety Commission. (CSPC). Alors que l'OSHA réglemente généralement les expositions professionnelles aux produits chimiques neurotoxiques (et autres), l'EPA a le pouvoir de réglementer les expositions professionnelles et non professionnelles aux pesticides en vertu de la loi fédérale sur les insecticides, les fongicides et les rodenticides (FIFRA). L'EPA réglemente également les nouveaux produits chimiques avant leur fabrication et leur commercialisation, ce qui oblige l'agence à tenir compte des risques professionnels et non professionnels.
Identification des dangers
Les agents qui affectent négativement la physiologie, la biochimie ou l'intégrité structurelle du système nerveux ou la fonction du système nerveux exprimée par le comportement sont définis comme des dangers neurotoxiques (EPA 1993). La détermination de la neurotoxicité inhérente est un processus difficile, en raison de la complexité du système nerveux et des multiples expressions de la neurotoxicité. Certains effets peuvent être d'apparition tardive, comme la neurotoxicité retardée de certains insecticides organophosphorés. La prudence et le jugement sont nécessaires pour déterminer le risque neurotoxique, y compris la prise en compte des conditions d'exposition, de la dose, de la durée et du moment.
L'identification des dangers est généralement basée sur des études toxicologiques d'organismes intacts, dans lesquelles les fonctions comportementales, cognitives, motrices et somatosensorielles sont évaluées à l'aide d'une gamme d'outils d'investigation, notamment la biochimie, l'électrophysiologie et la morphologie (Tilson et Cabe 1978 ; Spencer et Schaumberg 1980). L'importance d'une observation attentive du comportement de l'organisme entier ne saurait être surestimée. L'identification des dangers nécessite également une évaluation de la toxicité à différents stades de développement, y compris au début de la vie (intra-utérin et néonatal précoce) et à la sénescence. Chez l'homme, l'identification de la neurotoxicité implique une évaluation clinique utilisant des méthodes d'évaluation neurologique de la fonction motrice, de la fluidité de la parole, des réflexes, de la fonction sensorielle, de l'électrophysiologie, des tests neuropsychologiques et, dans certains cas, des techniques avancées d'imagerie cérébrale et d'électroencéphalographie quantitative. L'OMS a développé et validé une batterie de tests neurocomportementaux (NCTB), qui contient des sondes de la fonction motrice, de la coordination œil-main, du temps de réaction, de la mémoire immédiate, de l'attention et de l'humeur. Cette batterie a été validée au niveau international par un processus coordonné (Johnson 1978).
L'identification des dangers à l'aide d'animaux dépend également de méthodes d'observation rigoureuses. L'US EPA a mis au point une batterie d'observations fonctionnelles en tant que test de premier niveau conçu pour détecter et quantifier les principaux effets neurotoxiques manifestes (Moser 1990). Cette approche est également intégrée dans les méthodes d'essai de toxicité subchronique et chronique de l'OCDE. Une batterie typique comprend les mesures suivantes : posture ; démarche; mobilité; éveil général et réactivité; présence ou absence de tremblements, convulsions, larmoiement, horripilation, salivation, miction excessive ou défécation, stéréotypie, cercles ou autres comportements bizarres. Les comportements induits incluent la réponse à la manipulation, au pincement de la queue ou aux clics ; équilibre, réflexe de redressement et force de préhension des membres postérieurs. Certains tests représentatifs et agents identifiés avec ces tests sont présentés dans le tableau 2.
Tableau 2. Exemples de tests spécialisés pour mesurer la neurotoxicité
| Fonction | Procédure | Agents représentatifs |
| Neuromusculaire | ||
| Faiblesse | Force de préhension ; endurance à la nage; suspension à tige ; fonction motrice discriminative; évasement des membres postérieurs | n-Hexane, Méthylbutylcétone, Carbaryl |
| incoordination | Rotorod, mesures de la marche | 3-acétylpyridine, éthanol |
| Tremblement | Échelle d'évaluation, analyse spectrale | Chlordécone, Pyréthroïdes de type I, DDT |
| Myoclonies, spasmes | Échelle d'évaluation, analyse spectrale | DDT, pyréthroïdes de type II |
| Sensorielle | ||
| Auditif | Conditionnement discriminant, modification des réflexes | Toluène, triméthylétain |
| Toxicité visuelle | Conditionnement discriminant | Méthylmercure |
| Toxicité somatosensorielle | Conditionnement discriminant | L'acrylamide |
| Sensibilité à la douleur | Conditionnement discriminant (btration); batterie d'observation fonctionnelle | Parathion |
| Toxicité olfactive | Conditionnement discriminant | Bromure de méthyle de 3-méthylindole |
| Apprentissage, mémoire | ||
| Habituation | Réflexe de sursaut | Diisopropylfluorophosphate (DFP) |
| Conditionnement classique | Membrane nictitante, aversion gustative conditionnée, évitement passif, conditionnement olfactif | Aluminium, Carbaryl, Triméthylétain, IDPN, Triméthylétain (néonatal) |
| Conditionnement opérant ou instrumental | Évitement unidirectionnel, évitement bidirectionnel, évitement du labyrinthe en Y, labyrinthe aquatique Biol, labyrinthe aquatique Morris, labyrinthe à bras radial, correspondance retardée avec l'échantillon, acquisition répétée, apprentissage de la discrimination visuelle | Chlordécone, Plomb (néonatal), Hypervitaminose A, Styrène, DFP, Triméthylétain, DFP. Carbaryl, Plomb |
Source : EPA 1993.
Ces tests peuvent être suivis d'évaluations plus complexes habituellement réservées aux études mécanistes plutôt qu'à l'identification des dangers. Les méthodes in vitro d'identification des risques de neurotoxicité sont limitées car elles ne fournissent pas d'indications d'effets sur des fonctions complexes, telles que l'apprentissage, mais elles peuvent être très utiles pour définir les sites cibles de toxicité et améliorer la précision des études dose-réponse des sites cibles (voir OMS 1986 et EPA 1993 pour des discussions approfondies sur les principes et les méthodes d'identification des neurotoxiques potentiels).
Évaluation dose-réponse
La relation entre la toxicité et la dose peut être basée sur des données humaines lorsqu'elles sont disponibles ou sur des tests sur des animaux, comme décrit ci-dessus. Aux États-Unis, une approche d'incertitude ou de facteur de sécurité est généralement utilisée pour les neurotoxiques. Ce processus consiste à déterminer une « dose sans effet nocif observé » (NOAEL) ou une « dose minimale avec effet nocif observé » (LOAEL), puis à diviser ce nombre par des facteurs d'incertitude ou de sécurité (généralement des multiples de 10) pour tenir compte de considérations telles que le caractère incomplet de données, sensibilité potentiellement plus élevée des humains et variabilité de la réponse humaine en raison de l'âge ou d'autres facteurs liés à l'hôte. Le nombre résultant est appelé dose de référence (RfD) ou concentration de référence (RfC). L'effet survenant à la dose la plus faible chez l'espèce animale et le sexe les plus sensibles est généralement utilisé pour déterminer la LOAEL ou la NOAEL. La conversion de la dose animale en exposition humaine est effectuée par des méthodes standard de dosimétrie inter-espèces, en tenant compte des différences de durée de vie et de durée d'exposition.
L'utilisation de l'approche du facteur d'incertitude suppose qu'il existe un seuil ou une dose en dessous duquel aucun effet indésirable n'est induit. Les seuils pour des neurotoxiques spécifiques peuvent être difficiles à déterminer expérimentalement; ils sont basés sur des hypothèses quant au mécanisme d'action qui peuvent ou non être valables pour tous les neurotoxiques (Silbergeld 1990).
Évaluation de l'exposition
A ce stade, les informations sont évaluées sur les sources, les voies, les doses et les durées d'exposition au neurotoxique pour les populations humaines, les sous-populations ou même les individus. Ces informations peuvent provenir de la surveillance des milieux environnementaux ou d'un échantillonnage humain, ou d'estimations basées sur des scénarios standard (tels que les conditions de travail et les descriptions de travail) ou des modèles de devenir et de dispersion dans l'environnement (voir EPA 1992 pour les lignes directrices générales sur les méthodes d'évaluation de l'exposition). Dans certains cas limités, des marqueurs biologiques peuvent être utilisés pour valider les inférences et les estimations de l'exposition ; cependant, il existe relativement peu de biomarqueurs utilisables de neurotoxiques.
Caractérisation des risques
La combinaison de l'identification des dangers, de la dose-réponse et de l'évaluation de l'exposition est utilisée pour développer la caractérisation des risques. Ce processus implique des hypothèses quant à l'extrapolation des doses élevées aux faibles, l'extrapolation des animaux aux humains, et la pertinence des hypothèses de seuil et l'utilisation de facteurs d'incertitude.
Toxicologie de la reproduction—Méthodes d'évaluation des risques
Les dangers pour la reproduction peuvent affecter de multiples paramètres fonctionnels et cibles cellulaires chez l'homme, avec des conséquences pour la santé de l'individu affecté et des générations futures. Les risques reproductifs peuvent affecter le développement du système reproducteur chez les mâles ou les femelles, les comportements reproducteurs, la fonction hormonale, l'hypothalamus et l'hypophyse, les gonades et les cellules germinales, la fertilité, la grossesse et la durée de la fonction reproductrice (OTA 1985). De plus, les produits chimiques mutagènes peuvent également affecter la fonction de reproduction en endommageant l'intégrité des cellules germinales (Dixon 1985).
La nature et l'étendue des effets néfastes des expositions chimiques sur la fonction de reproduction des populations humaines sont largement inconnues. Relativement peu d'informations de surveillance sont disponibles sur des paramètres tels que la fertilité des hommes ou des femmes, l'âge de la ménopause chez les femmes ou la numération des spermatozoïdes chez les hommes. Cependant, les hommes et les femmes sont employés dans des industries où des risques pour la reproduction peuvent survenir (OTA 1985).
Cette section ne récapitule pas les éléments communs à l'évaluation des risques de neurotoxicité et de toxicité pour la reproduction, mais se concentre sur les questions spécifiques à l'évaluation des risques de toxicité pour la reproduction. Comme pour les neurotoxiques, le pouvoir de réglementer les produits chimiques pour la toxicité reproductive est placé par la loi dans l'EPA, l'OSHA, la FDA et le CPSC. Parmi ces agences, seule l'EPA dispose d'un ensemble de lignes directrices pour l'évaluation des risques de toxicité pour la reproduction. De plus, l'État de Californie a mis au point des méthodes d'évaluation des risques de toxicité pour la reproduction en réponse à une loi de l'État, la Proposition 65 (Pease et al. 1991).
Les toxiques pour la reproduction, comme les neurotoxiques, peuvent agir en affectant un certain nombre d'organes cibles ou de sites moléculaires d'action. Leur évaluation présente une complexité supplémentaire en raison de la nécessité d'évaluer trois organismes distincts séparément et ensemble, le mâle, la femelle et la progéniture (Mattison et Thomford 1989). Bien qu'un point final important de la fonction reproductive soit la génération d'un enfant en bonne santé, la biologie reproductive joue également un rôle dans la santé des organismes en développement et matures, quelle que soit leur implication dans la procréation. Par exemple, la perte de la fonction ovulatoire par l'épuisement naturel ou l'ablation chirurgicale des ovocytes a des effets substantiels sur la santé des femmes, impliquant des modifications de la pression artérielle, du métabolisme des lipides et de la physiologie osseuse. Les changements dans la biochimie hormonale peuvent affecter la susceptibilité au cancer.
Identification des dangers
L'identification d'un danger pour la reproduction peut se faire sur la base de données humaines ou animales. En général, les données humaines sont relativement rares, en raison de la nécessité d'une surveillance attentive pour détecter les altérations de la fonction de reproduction, telles que le nombre ou la qualité des spermatozoïdes, la fréquence ovulatoire et la durée du cycle, ou l'âge à la puberté. La détection des risques reproductifs par la collecte d'informations sur les taux de fécondité ou de données sur l'issue des grossesses peut être faussée par la suppression intentionnelle de la fécondité exercée par de nombreux couples par le biais de mesures de planification familiale. Une surveillance attentive de populations sélectionnées indique que les taux d'échec de la reproduction (fausse couche) peuvent être très élevés lorsque les biomarqueurs de la grossesse précoce sont évalués (Sweeney et al. 1988).
Les protocoles de test utilisant des animaux de laboratoire sont largement utilisés pour identifier les toxiques pour la reproduction. Dans la plupart de ces conceptions, telles que développées aux États-Unis par la FDA et l'EPA et à l'échelle internationale par le programme de lignes directrices sur les tests de l'OCDE, les effets des agents suspects sont détectés en termes de fertilité après une exposition masculine et/ou féminine ; observation des comportements sexuels liés à l'accouplement; et examen histopathologique des gonades et des glandes sexuelles accessoires, telles que les glandes mammaires (EPA 1994). Souvent, les études de toxicité pour la reproduction impliquent une administration continue d'animaux pendant une ou plusieurs générations afin de détecter les effets sur le processus de reproduction intégré ainsi que d'étudier les effets sur des organes de reproduction spécifiques. Les études multigénérationnelles sont recommandées car elles permettent de détecter les effets pouvant être induits par l'exposition au cours du développement de l'appareil reproducteur in utero. Un protocole de test spécial, le Reproductive Assessment by Continuous Breeding (RACB), a été développé aux États-Unis par le National Toxicology Program. Ce test fournit des données sur les changements dans l'espacement temporel des grossesses (reflétant la fonction ovulatoire), ainsi que sur le nombre et la taille des portées sur toute la période de test. Lorsqu'il est étendu à la durée de vie de la femelle, il peut fournir des informations sur l'échec de la reproduction précoce. Des mesures de sperme peuvent être ajoutées au RACB pour détecter les changements dans la fonction de reproduction masculine. Un test spécial pour détecter la perte avant ou après l'implantation est le test létal dominant, conçu pour détecter les effets mutagènes dans la spermatogenèse masculine.
Des tests in vitro ont également été mis au point pour dépister la toxicité reproductive (et développementale) (Heindel et Chapin 1993). Ces tests sont généralement utilisés pour compléter les résultats des tests in vivo en fournissant plus d'informations sur le site cible et le mécanisme des effets observés.
Le tableau 3 montre les trois types de critères d'effet dans l'évaluation de la toxicité pour la reproduction—médiés par le couple, spécifiques aux femelles et spécifiques aux mâles. Les critères d'évaluation médiés par le couple comprennent ceux détectables dans les études multigénérationnelles et sur un seul organisme. Ils comprennent généralement l'évaluation de la progéniture ainsi. Il convient de noter que la mesure de la fertilité chez les rongeurs est généralement insensible, par rapport à une telle mesure chez l'homme, et que des effets néfastes sur la fonction de reproduction peuvent très bien se produire à des doses plus faibles que celles qui affectent significativement la fertilité (EPA 1994). Les critères d'évaluation spécifiques aux hommes peuvent inclure des tests de létalité dominante ainsi qu'une évaluation histopathologique des organes et du sperme, la mesure des hormones et des marqueurs du développement sexuel. La fonction des spermatozoïdes peut également être évaluée par des méthodes de fécondation in vitro pour détecter les propriétés de pénétration et de capacitation des cellules germinales ; ces tests sont précieux car ils sont directement comparables aux évaluations in vitro menées dans les cliniques de fertilité humaine, mais ils ne fournissent pas en eux-mêmes des informations sur la dose-réponse. Les critères d'évaluation spécifiques aux femelles comprennent, en plus de l'histopathologie des organes et des mesures hormonales, l'évaluation des séquelles de la reproduction, y compris la lactation et la croissance de la progéniture.
Tableau 3. Critères d'évaluation en toxicologie de la reproduction
| Critères d'évaluation médiés par le couple | |
| Études multigénérationnelles | Autres paramètres de reproduction |
| Taux d'accouplement, temps jusqu'à l'accouplement (temps jusqu'à la grossesse1) Taux de grossesse1 Taux de livraison1 Durée de gestation1 Taille de la portée (totale et vivante) Nombre de descendants vivants et morts (taux de mortalité fœtale1) Sexe de la progéniture1 Poids à la naissance1 Poids postnatal1 Survie de la progéniture1 Malformations externes et variations1 Reproduction de la progéniture1 |
Taux d'ovulation Taux de fécondation Perte préimplantatoire Numéro d'implantation Perte post-implantation1 Malformations internes et variations1 Développement structurel et fonctionnel postnatal1 |
| Critères d'évaluation spécifiques aux hommes | |
| Poids des organes Examen visuel et histopathologie Évaluation du sperme1 Niveaux hormonaux1 Du développement |
Testicules, épididymes, vésicules séminales, prostate, hypophyse Testicules, épididymes, vésicules séminales, prostate, hypophyse Nombre (nombre) et qualité (morphologie, motilité) des spermatozoïdes Hormone lutéinisante, hormone folliculo-stimulante, testostérone, œstrogène, prolactine Descente testiculaire1, séparation préputiale, production de sperme1, distance ano-génitale, normalité des organes génitaux externes1 |
| Critères d'évaluation spécifiques aux femmes | |
| Poids Poids des organes Examen visuel et histopathologie Oestrus (menstruel1) normalité du cycle Niveaux hormonaux1 Allaitement 1 Développement Sénescence (ménopause1) |
Ovaire, utérus, vagin, hypophyse Ovaire, utérus, vagin, hypophyse, oviducte, glande mammaire Cytologie du frottis vaginal LH, FSH, œstrogène, progestérone, prolactine Croissance de la progéniture Normalité des organes génitaux externes1, ouverture vaginale, cytologie du frottis vaginal, apparition d'un comportement d'oestrus (menstruation1) Cytologie du frottis vaginal, histologie ovarienne |
1 Critères d'évaluation pouvant être obtenus de manière relativement non invasive chez l'homme.
Source : EPA 1994.
Aux États-Unis, l'identification des dangers se termine par une évaluation qualitative des données sur la toxicité par laquelle les produits chimiques sont jugés avoir des preuves suffisantes ou insuffisantes de danger (EPA 1994). Les preuves « suffisantes » comprennent les données épidémiologiques fournissant des preuves convaincantes d'une relation causale (ou de son absence), basées sur des études de cas-témoins ou de cohorte, ou des séries de cas bien étayées. Des données animales suffisantes peuvent être associées à des données humaines limitées pour étayer la conclusion d'un danger pour la reproduction : pour être suffisantes, les études expérimentales doivent généralement utiliser les directives d'essai sur deux générations de l'EPA et doivent inclure un minimum de données démontrant un effet néfaste sur la reproduction. dans une étude appropriée et bien menée sur une espèce d'essai. Des données humaines limitées peuvent ou non être disponibles ; il n'est pas nécessaire aux fins de l'identification des dangers. Pour exclure un danger potentiel pour la reproduction, les données animales doivent inclure un éventail adéquat de critères d'évaluation provenant de plus d'une étude ne montrant aucun effet néfaste sur la reproduction à des doses minimalement toxiques pour l'animal (EPA 1994).
Évaluation dose-réponse
Comme pour l'évaluation des neurotoxiques, la démonstration des effets liés à la dose est une partie importante de l'évaluation des risques pour les substances toxiques pour la reproduction. Deux difficultés particulières dans les analyses dose-réponse surviennent en raison de la toxicocinétique compliquée pendant la grossesse et de l'importance de distinguer la toxicité reproductive spécifique de la toxicité générale pour l'organisme. Les animaux affaiblis ou les animaux présentant une toxicité non spécifique importante (comme une perte de poids) peuvent ne pas ovuler ou s'accoupler. La toxicité maternelle peut affecter la viabilité de la grossesse ou le soutien à la lactation. Ces effets, bien qu'étant des preuves de toxicité, ne sont pas spécifiques à la reproduction (Kimmel et al. 1986). L'évaluation de la réponse à la dose pour un critère d'effet spécifique, comme la fertilité, doit être effectuée dans le contexte d'une évaluation globale de la reproduction et du développement. Les relations dose-réponse pour différents effets peuvent différer considérablement, mais interférer avec la détection. Par exemple, les agents qui réduisent la taille de la portée peuvent n'avoir aucun effet sur le poids de la portée en raison de la concurrence réduite pour la nutrition intra-utérine.
Évaluation de l'exposition
Un élément important de l'évaluation de l'exposition pour l'évaluation des risques pour la reproduction concerne les informations sur le moment et la durée des expositions. Les mesures d'exposition cumulative peuvent être insuffisamment précises, selon le processus biologique qui est affecté. On sait que les expositions à différents stades de développement chez les mâles et les femelles peuvent entraîner des résultats différents chez les humains et les animaux de laboratoire (Gray et al. 1988). La nature temporelle de la spermatogenèse et de l'ovulation affecte également les résultats. Les effets sur la spermatogenèse peuvent être réversibles si les expositions cessent; cependant, la toxicité des ovocytes n'est pas réversible puisque les femelles ont un ensemble fixe de cellules germinales sur lesquelles puiser pour l'ovulation (Mattison et Thomford 1989).
Caractérisation des risques
Comme pour les neurotoxiques, l'existence d'un seuil est généralement supposée pour les toxiques pour la reproduction. Cependant, les actions des composés mutagènes sur les cellules germinales peuvent être considérées comme une exception à cette hypothèse générale. Pour les autres paramètres, une RfD ou RfC est calculée comme pour les neurotoxiques en déterminant la NOAEL ou la LOAEL et en appliquant des facteurs d'incertitude appropriés. L'effet utilisé pour déterminer la NOAEL ou la LOAEL est le critère d'effet nocif sur la reproduction le plus sensible de l'espèce de mammifère la plus appropriée ou la plus sensible (EPA 1994). Les facteurs d'incertitude comprennent la prise en compte des variations interspécifiques et intraspécifiques, la capacité à définir une vraie NOAEL et la sensibilité du paramètre détecté.
Les caractérisations des risques doivent également être axées sur des sous-populations spécifiques à risque, en précisant éventuellement les hommes et les femmes, le statut de la grossesse et l'âge. Les personnes particulièrement sensibles, telles que les femmes allaitantes, les femmes avec un nombre réduit d'ovocytes ou les hommes avec un nombre réduit de spermatozoïdes, et les adolescents prépubères peuvent également être pris en compte.