EVALUATION DU RISQUE TOXICOLOGIQUE DES PRODUITS PHYTOSANITAIRES POUR L HOMME DANIEL MARZIN Université Lille 2 Institut Pasteur de Lille
EVALUATION DU RISQUE TOXICOLOGIQUE DES PESTICIDES IDENTIFICATION DES DANGERS Directive 91/414/CEE propriétés physico chimiques ADME Toxicité aiguë (DL50, irritation, sensibilisation) Toxicité subaiguë (28j, 90j, 1 an) Génotoxicité Toxicité chronique et long terme (cancérogenèse) Toxicité pour la reproduction et le développement Neurotoxicité retardée Recherches sur les mécanismes CLASSIFICATION (IARC, UE ) D.S.E. - NOEL EVALUATION DES RISQUES Opérateur, travailleur, «by-stander» Consommateurs A.O.E.L. DJA ARfD
PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES CHIMIQUES Solubilité, Log P o/w Point ébullition Point de fusion Point éclair Explosibilité C L A S S I F I C A T I O N
TESTS DE TOXICITE AIGUE DL 50 / ORALE DL 50 / CUTANÉE CL 50 / INHALATION IRRITATION CUTANÉE IRRITATION OCULAIRE SENSIBILISATION Examen «restreint» Létalité Effets sévères Présence ou absence C L A S S I F I C A T I O N
TESTS DE TOXICITE A COURT ET MOYEN TERME ADME 28 j / ORALE 28 j / CUTANÉE ± 28 j / INHALATION 90 j / ORALE 1 an / ORALE Sélection des doses Absorption cutanée Examens approfondis Hématologie, Biochimie, Histopathologie NOEL NOAEL D O S E S A N S E F F E T
MUTAGENESE ET GENOTOXICITE MUTAGENESE Modification permanente et transmissible de l ADN Cellules somatiques Cellules germinales Silencieuse Létale Réparation fidèle Réparation erronée Oncogènes, GST Sans suite Risque cancérogène Risque héréditaire GÉNOTOXICITÉ Effet direct ou indirect sur l ADN mutagenèse
MUTAGENESE ET GENOTOXICITE PESTICIDE (Métabolites, Stress oxydant) ADN mitose Choix du test Lésion primaire Mutation génique Adduit, Perte de base Altération de base Coupure de brin Substitution Frameshift Délétion génotoxicité mutagenèse Anomalie chromosomique Structure Délétion Translocation Nombre Aneuploïdie Polyploïdie Pas de seuil Possibilité de seuil
TESTS DE MUTAGENÈSE ET DE GÉNOTOXICITÉ In vitro Matière active In vivo Métabolites S9 PURETÉ Cyto-toxicité FORTES DOSES MTD RÉPLICATS TÉMOINS NÉGATIFS ET POSITIFS Exposition de l organe
BATTERIE de TESTS (directive( 91/414/CEE) TOUJOURS REQUIS TESTS IN VITRO Mutations géniques Mutations chromosomiques eucaryotes bactéries TEST d AMES procaryotes mutations géniques (cellules mammifères) test de clastogenèse sur cellules de mammifère - - + TESTS IN VIVO ou TEST IN VITRO (avec autre système d activation métabolique) + UDS in vivo ou spot test sur souris COMPLEMENTAIRES + + + test in vivo sur cellules germinales métaphases ou micronoyau sur moelle de rongeur
CLASSIFICATION DE LA MUTAGENICITE En référence aux effets héréditaires : mutations dans cellules germinales (effets génétiques dans les cellules somatiques = alerte pour la cancérogenèse) CATEGORIE 1 : Substance mutagène chez l homme données suffisantes sur relation exposition - effets héréditaires» : Epidémiologie (cas?) CATEGORIE 2 : Substance assimilée à un agent mutagène chez l homme forte présomption : études appropriées chez l animal et autres informations appropriées mutagénicité in vivo des cellules germinales mammifères effets mutagènes in vivo sur cellules somatiques et données irréfutables indiquant l atteinte des cellules germinales (substance active ou métabolite) CATEGORIE 3 : Substance préoccupante pour l homme (effets mutagènes possibles) études appropriées dont résultats insuffisants pour le classement en catégorie 2 interactions cellulaires en rapport avec la mutagénicité in vivo sur cellules somatiques SYMBOLES ET PHRASES : Cat. 1-2 : T, R46 «Peut causer des altérations génétiques héréditaires» Cat. 3 : Xn, R40 : «Possibilité d effets irréversibles»
RELATION MUTAGENESE - CANCEROGENESE CANCÉROGÈNES NON MUTAGÈNES 18 / 175 10 % 157 / 175 90 % MUTAGÈNES 94 / 108 87 % 14 / 108 13 % NON CANCÉROGÈNES D après Mc CANN & Ames, PNAS, 1976, 73, 950-654
TESTS DE CANCEROGENESE (directive 91/414/CEE) 2 ESPÈCES / VOIE ORALE VIE ENTIÈRE 2 ans 18 mois DÉFINITION OPÉRATIONNELLE DE L INCIDENCE TUMORALE «LATENCE» «BILAN DES CONSÉQUENCES» Intérêt réglementaire : contrôle pragmatique du résultat final Mécanismes? Interactions facteurs modulateurs? Généralisation? MÉTHODES RIGOUREUSES (BPL) - JUGEMENT SCIENTIFIQUE +++ STATISTIQUE CONCLUSION BIOLOGIQUE
TESTS DE CANCEROGENESE (interprétation) Positive MUTAGENÈSE Négative Cancérogenèse rongeur négative Cancérogenèse rongeur positive Cancérogenèse rongeur positive Cancérogenèse rongeur négative Exposition systémique Non acceptable Complément de mutagenèse Forte Faible Négatif Etude du mécanisme Mécanisme non extrapolable Réévaluation cancérogenèse Mécanisme? ou extrapolable Pas de classement FS = 100 Classement R40 FS = 200 à 1000 Pas de risque Pour l homme
CLASSIFICATION DES CANCEROGENES Procédure de l Union Européenne CATEGORIE 1 Preuve épidémiologique CATEGORIE 2 Assimilé à cancérogène (Forte présomption) seulement à Dose > MTD forte dose et taux spontané élevé de tumeurs tumeurs in situ pas de génotoxicité mécanisme spécifique CATEGORIE 3 Cancérogène possible (preuves insuffisantes pour catégorie 2) mécanisme spécifique tumeurs particulières PAS DE CLASSEMENT
Etude multi-générations TOXICITE POUR LA REPRODUCTION Exposition (nourriture) Parents : Mâles (120j avant accouplement) Femelles : 14 j avant accouplement sevrage des petits Petits : Conception sevrage Générations Parents Petits F0 F1A F2A F1B F2B Fertilité Gamétogenèse Comportement Cycle Activité hormonale Conception Implantation Développement de l oeuf Parturition Lactation. Développement pré/post-natal Mortalité Croissance Poids Anomalies de structure Anomalies fonctionnelles
TOXICITE POUR LA REPRODUCTION Etudes de tératogenèse Exposition pendant l organogenèse (nourriture ou gavage) J6 - J15-17 J6 J18 Examen des portées Toxicité maternelle Survie Poids Sexe ratio Malformations externes Malformations internes Tissus mous Squelette
CLASSIFICATION DE LA TOXICITE POUR LA REPRODUCTION ET LE DEVELOPPEMENT REPRODUCTION : altération de fonction (m ou f) et induction d effets d non héréditairesh FERTILITE libido, comportement sexuel, spermato/oogen /oogenèse, activité hormonale, physiologie de la fécondation, f dvpt de l œl œuf y compris l implantationl DEVELOPPEMENT (pré/post /post-natal) embryo/foeto foeto-toxicité : poids, retard croissance, développement, d toxicité sur organes, mortalité,, avortement, tératogent ratogenèse) anomalies fonctionnelles péri/postp ri/post-natales : altérations du développement d mental ou physique post-natal jusqu à et y compris le développement d pubertaire SPECIFICITE propriétés s intrinsèques (hors effets secondaires) doses maternelles infra ou «péri» toxiques seuils? : (effets à forte dose, toxico-cin cinétique différente rente ) essai limite (pas de classement après s 1000 mg/kg p.o.)
CLASSIFICATION DE LA TOXICITE POUR LA REPRODUCTION ET LE DEVELOPPEMENT CATEGORIE 1 Substance altérant la fertilité ou toxique pour le développement d chez l homme l «éléments suffisants sur relation exposition-effet effet» Epidémiologie CATEGORIE 2 Substance assimilée à un agent toxique pour la reproduction chez l homme l «forte présomption basée e sur études appropriées chez l animal l et autres informations appropriées» CATEGORIE 3 Expérimentation animale (doses infra/péri ri-toxiques) Etudes in vitro ou sur œufs aviens accessoires Substance préoccupante pour l homme l (effets possibles sur la reproduction ) «études appropriées avec résultats r insuffisants pour la catégorie 2» SYMBOLES ET PHRASES Cat. 1-21 2 : T, R60 «Peut altérer la fertilité» T, R61 «Risque pendant la grossesse d effets d néfastes n pour l enfant» Cat. 3 : Xn, R62 Xn, R63 «Risque possible p d altération de la fertilité» «Risque possible pendant la grossesse d effets d néfastes n pour l enfantl»
Risque pour l opérateur Directive 91/414/EC Applicateur Travailleur By-stander Autorisation que si l exposition de l opérateur pour usages proposés < A.O.E.L. Quantité maximale de m.a. sans aucun effet délétère Saisonnière Cutanée et respiratoire Estimée par modélisation (UK POEM, BBA, EUROPOEM ) Toxicité court terme Absorption cutanée NOAEL le plus sensible + Facteurs de sécurité ± Bio-disponibilité ± Mesurée (lacunes, AOEL dépassé) Etudes au champ, biomonitoring
Risque pour l opérateur Fixation de l A.O.E.L. : Choix du NOAEL le plus sensible Données humaines rares Animal le plus sensible Exposition saisonnière Analyse du profil toxicologique Effets critiques Reproduction Développement NOAEL court terme (28j 90j) NOAEL reproduction ou développement Mutagène 1 ou 2 Cancérogène sans seuil Bannissement Exposition > 3 mois /an Effets irréversibles à dose Inférieure dans test chronique NOAEL long terme
Risque pour l opérateur Fixation de l A.O.E.L. : Facteur de sécurité NOAEL sélectionné Extrapolation animal-homme Extrapolation intra-espèce 10 X3 10 100 Effets critiques (reproduction, développement, cancérogenèse) 200-500 A. O. E. L.
Risque pour l opérateur Fixation de l A.O.E.L. : Bio-disponibilité Batterie de tests Voie orale +++ ± inhalation 28j ± cutané 28j NOAEL oral NOAEL cutané Inhalation Voie cutanée NOAEL inhalation Effet systémique Effets dépendants de la voie d administration Toxicocinétique (doses NOAEL) Absorption cutanée In vivo ± in vitro Correction selon l absorption orale Correction pour l absorption cutanée First-pass (oral) Métabolisme Effets pulmonaires AOEL systémique AOEL cutané AOEL inhalation
Exemple : modèle UK POEM Risque pour l opérateur Modélisation et calcul du risque variables Préparation Usage Equipement Type EC, SC, PM, WG Concentration en m.a. Taille de l emballage Dose d emploi Volume Surface traitée Durée d application Knapsack Pulvérisateur jet projeté jet porté pneumatique Mélange remplissage Application Contamination des mains Type de préparation Quantité manipulée Absorption cutanée (ma pure) Contamination corporelle Distribution % perméabilité des vêtements Absorption cutanée (ma diluée) Inhalation Dose absorbée mg/j Avec ou sans gants Mélange / remplissage pulvérisation
Risque pour le consommateur Fixation de la Dose Journalière Admissible (DJA) Dose journalière de m.a., prise sur la vie entière, sans risque pour le consommateur NOAEL le plus bas Espèce la Plus sensible NOAEL Souris-18 mois NOAEL rat-28j NOAEL lapin-térato NOAEL chien-1 an NOAEL Rat 2 ans NOAEL Rat-repro. NOAEL rat-90j NOAEL Rat-térato mg/kg/j Effet critique Pas d effet critique Facteur de sécurité 200 à 1000 100 DJA (mg/kg/j) NOAEL LOAEL
Risque pour le consommateur Fixation des limites maximales de résidus (LMR) Toutes les applications, tous les usages Métabolisme plantes Identité animal/plantes oui non Définition du résidu Études complémentaires Études au champs DJA métabolite 8 études nord Europe 8 études sud Europe 2 années LMR limites maximales de résidus DAR délai avant récolte Chaque type de culture
Risque pour le consommateur dose journalière acceptable DJA Dose de m.a. pouvant être ingérée sur une très courte longue sans risque chronique pour le consommateur Evaluation du risque consommateur : consommation quotidienne de résidus (vie entière) DJA Base = NOAEL toxicité chronique ou long terme LMR Base = études au champs Total des expositions - consommation des aliments - Par catégorie de consommateurs - à la LMR Acceptable si Exposition < DJA Pour toutes les catégories de consommateurs
Concept récent (1997) Risque pour le consommateur Dose de Référence Aiguë (ARfD) Dose de m.a. pouvant être ingérée sur une très courte période (un seul repas ou une journée) sans risque aigu pour le consommateur Evaluation du risque consommateur : consommation quotidienne de résidus (vie entière) Pas de risque si DJA dépassée sur courte périodes Possibilité d effets aigus après exposition - court terme? Alertes : -Toxicité aiguë orale (DL50) -Toxicité pour le développement -Effets précoces dans tests (sub) chroniques -Neuro-toxicité -Désordres biochimiques précoces.. - Identifier l effet critique - Fixer une ARfD
Risque pour le consommateur Fixation de la Dose de Référence Aiguë (ARfD) Identification de l effet aigu critique après une ou quelques expositions Fixation de l ArfD Inutile (pas de résidus, faible toxicité aiguë) ARfD = AOEL oral si toxicités aiguë et court terme similaires ADI si NOAEL court terme = NOAEL long terme ArfD spécifique si forte toxicité aiguë si différence entre toxicité aiguë et court terme Etude spécifique ou jugement d expert au cas par cas
EVALUATION TOXICOLOGIQUE au delà de l homologation. Plans de surveillance et de contrôle des résidus de pesticides Réseau de toxicovigilance en Mutualité Sociale Agricole Etudes épidémiologiques