Des modèles informatiques fondés sur la physiologie permettent de mieux évaluer les risques de substances toxiques pour la santé des humains

On n’a pas toujours besoin de rats de laboratoire ou d’échantillons de substances toxiques pour évaluer l’effet de celles-ci sur l’être humain: on peut prédire l’incidence de contaminants chimiques grâce à des simulations informatiques!

Hérésie scientifique? «Pas du tout», affirme Kannan Krishnan, professeur au Département de santé environnementale et santé au travail, de la Faculté de médecine, et directeur du Groupe de recherche en toxicologie humaine (TOXHUM). Selon lui, il est possible de prévoir la concentration de polluants particuliers dans l’organisme et celle de mélanges de produits chimiques ainsi que leurs risques pour la santé en intégrant les données moléculaires des substances à des modèles informatiques fondés sur la physiologie. «Il s’agit d’un outil unique pour évaluer chez l’humain l’accumulation et les effets des mélanges de substances présents dans l’environnement», dit-il.

C’est là justement l’un des apports de la modélisation informatique (aussi appelée toxicologie in silico) dans le domaine de la toxicologie humaine conçue par M. Krishnan et son équipe. Dans leur laboratoire, ne cherchez pas les éprouvettes, microscopes ou autre instrument du genre. Presque tout se fait par l’entremise de calculs et de simulations. En saisissant à l’ordinateur des renseignements d’ordre physiologique sur un organisme donné et en tenant compte de facteurs tels que les propriétés moléculaires des substances toxiques, le débit sanguin et le taux de respiration, les chercheurs peuvent connaitre à quelle concentration un ou des produits sont potentiellement nuisibles pour l’organisme qu’ils étudient sans quitter leur bureau.

Un modèle prédictif de ce genre sert d’abord à mieux caractériser la cinétique d’accumulation et les risques qui en découlent chez les travailleurs et d’autres individus dans la population exposés à des contaminants. Il peut aussi être utilisé afin d’établir le temps qu’il faut pour que la teneur en produits chimiques de la viande de poulet, de vache et de porc redescende à un niveau acceptable, c’est-à-dire qui ne compromettra pas la santé des gens qui la consomment.

La mise au point de cet outil a permis une percée en ce qui concerne notre compréhension des interactions entre différents produits, selon Kannan Krishnan. En 2003, le professeur et ses collègues Robert Tardif, Sami Haddad et Martin Béliveau ont reçu de la Société de toxicologie des États-Unis le prix de la meilleure publication en toxicologie pour un article majeur paru dans la revue Toxicological Sciences sur la façon de mesurer l’effet de l’exposition simultanée à plusieurs substances. Reconnu internationalement dans son domaine, M. Krishnan figure depuis 2006 dans le Canadian Who’s Who, qui le décrit comme un toxicologue ayant contribué de façon importante à l’avancement des connaissances relatives à l’analyse des risques des contaminants pour la santé.

Mieux comprendre les interactions entre les contaminants

Kannan Krishnan

Depuis son doctorat en santé communautaire, option «toxicologie», sous la direction des professeurs Gabriel Plaa et Jules Brodeur, à l’Université de Montréal, le chercheur d’origine indienne scrute l’interaction des substances chimiques entre elles chez l’humain pour tenter d’approfondir la compréhension du phénomène. «On sait que les substances sont plus susceptibles de se retrouver dans notre corps sous forme de mélanges complexes que séparément, signale M. Krishnan. Gabriel Plaa a été l’un des premiers à démontrer que l’exposition à l’éthanol et aux cétones potentialise la toxicité de plusieurs contaminants.»

Dans le cadre de ses travaux de doctorat, Kannan Krishnan a étudié l’interaction des cétones, des substances qui se rencontrent fréquemment dans nos milieux de travail et dans l’environnement, avec trois autres types de polluants (benzène, hexachlorobenzène et diméthylaniline) aux modes d’action toxique différents. «Le moment de l’exposition aux produits est un facteur déterminant qui influe sur le résultat final, explique M. Krishnan. Parfois, les mélanges peuvent donner lieu à un effet synergique, c’est-à-dire à une toxicité qui sera supérieure à celle qu’on obtient si l’on additionne le potentiel toxicologique de tous les contaminants. D’autres fois, c’est l’inverse qui se produit. Il y a alors une diminution de la toxicité. D’un point de vue environnemental, l’effet synergique est très préoccupant.»

Jusqu’à tout récemment, on ne disposait pas d’outils pour évaluer avec précision cet effet combiné. L’approche du professeur Krishnan permet d’étudier les mécanismes d’action des toxiques et d’élaborer de meilleures méthodes quantitatives pour la détermination du risque. «Là où ça devient plus difficile, confie-t-il, c’est quand on veut procéder à une estimation pour l’ensemble de la population.»

Difficile, mais pas impossible, croit le toxicologue. Il dirige présentement une équipe de recherche chargée de concevoir et de valider des modèles qui permettent de caractériser physiologiquement tous les individus d’une population. «Cette approche sera davantage utilisée à l’avenir, estime le directeur du TOXHUM. De plus en plus, les gens veulent connaitre les risques liés aux contaminants découlant des activités industrielles et environnementales.»

Dominique Nancy

mdtrav.umontreal.ca

Voir le dossier spécial : «Environnement et développement durable», paru dans Forum le 8 décembre 2008