L'étude et la caractérisation des produits chimiques et autres agents pour leurs propriétés toxiques sont souvent entreprises sur la base d'organes et de systèmes d'organes spécifiques. Dans ce chapitre, deux cibles ont été sélectionnées pour une discussion approfondie : le système immunitaire et le gène. Ces exemples ont été choisis pour représenter un système d'organe cible complexe et une cible moléculaire dans les cellules. Pour une discussion plus complète de la toxicologie des organes cibles, le lecteur est renvoyé aux textes de toxicologie standard tels que Casarett et Doull, et Hayes. Le Programme international sur la sécurité chimique (IPCS) a également publié plusieurs documents de référence sur la toxicologie des organes cibles, par système d'organes.
Les études de toxicologie des organes cibles sont généralement entreprises sur la base d'informations indiquant le potentiel d'effets toxiques spécifiques d'une substance, soit à partir de données épidémiologiques, soit à partir d'études générales de toxicité aiguë ou chronique, soit sur la base de préoccupations particulières visant à protéger certaines fonctions d'organes, telles que que la reproduction ou le développement fœtal. Dans certains cas, des tests de toxicité pour des organes cibles spécifiques sont expressément mandatés par des autorités statutaires, tels que les tests de neurotoxicité en vertu de la loi américaine sur les pesticides (voir « L'approche des États-Unis pour l'évaluation des risques des toxiques pour la reproduction et des agents neurotoxiques », et les tests de mutagénicité en vertu de la loi japonaise sur les produits chimiques). Loi sur le contrôle des substances (voir « Principes d'identification des dangers : l'approche japonaise »).
Comme indiqué dans la section « Organe cible et effets critiques », l'identification d'un organe critique est basée sur la détection de l'organe ou du système d'organes qui réagit le premier négativement ou aux doses ou expositions les plus faibles. Ces informations sont ensuite utilisées pour concevoir des investigations toxicologiques spécifiques ou des tests de toxicité plus définis qui sont conçus pour élucider des indications plus sensibles d'intoxication dans l'organe cible. Les études de toxicologie des organes cibles peuvent également être utilisées pour déterminer les mécanismes d'action, utiles dans l'évaluation des risques (voir « L'approche des États-Unis pour l'évaluation des risques des toxiques pour la reproduction et des agents neurotoxiques »).
Méthodes d'études de toxicité pour les organes cibles
Les organes cibles peuvent être étudiés par exposition d'organismes intacts et analyse détaillée de la fonction et de l'histopathologie dans l'organe cible, ou par exposition in vitro de cellules, de tranches de tissus ou d'organes entiers maintenus pendant des périodes de courte ou de longue durée en culture (voir "Mécanismes de toxicologie : Introduction et concepts »). Dans certains cas, des tissus de sujets humains peuvent également être disponibles pour des études de toxicité sur des organes cibles, et ceux-ci peuvent fournir des opportunités pour valider les hypothèses d'extrapolation inter-espèces. Cependant, il faut garder à l'esprit que de telles études ne fournissent pas d'informations sur la toxicocinétique relative.
En général, les études de toxicité pour les organes cibles partagent les caractéristiques communes suivantes : examen histopathologique détaillé de l'organe cible, y compris examen post mortem, poids des tissus et examen des tissus fixés ; études biochimiques des voies critiques dans l'organe cible, telles que les systèmes enzymatiques importants ; des études fonctionnelles de la capacité de l'organe et des constituants cellulaires à remplir les fonctions métaboliques et autres attendues ; et l'analyse des biomarqueurs d'exposition et des effets précoces dans les cellules des organes cibles.
Une connaissance détaillée de la physiologie, de la biochimie et de la biologie moléculaire des organes cibles peut être intégrée aux études sur les organes cibles. Par exemple, étant donné que la synthèse et la sécrétion de protéines de faible poids moléculaire constituent un aspect important de la fonction rénale, les études de néphrotoxicité accordent souvent une attention particulière à ces paramètres (IPCS 1991). Étant donné que la communication de cellule à cellule est un processus fondamental du fonctionnement du système nerveux, les études d'organes cibles sur la neurotoxicité peuvent inclure des mesures neurochimiques et biophysiques détaillées de la synthèse, de l'absorption, du stockage, de la libération et de la liaison aux récepteurs des neurotransmetteurs, ainsi que des mesures électrophysiologiques des modifications de la membrane. potentiel associé à ces événements.
Un degré élevé d'accent est mis sur le développement de méthodes in vitro pour la toxicité des organes cibles, pour remplacer ou réduire l'utilisation d'animaux entiers. Des progrès substantiels dans ces méthodes ont été réalisés pour les substances toxiques pour la reproduction (Heindel et Chapin 1993).
En résumé, les études de toxicité pour les organes cibles sont généralement entreprises comme test d'ordre supérieur pour déterminer la toxicité. La sélection d'organes cibles spécifiques pour une évaluation plus approfondie dépend des résultats des tests de dépistage, tels que les tests aigus ou subchroniques utilisés par l'OCDE et l'Union européenne ; certains organes et systèmes d'organes cibles peuvent être candidats a priori à une enquête spéciale en raison du souci de prévenir certains types d'effets néfastes sur la santé.