1
Toxicologie Objet Définition I.
Objet de la toxicologie
Les substances chimiques naturelles et produites par lhomme entre en interaction avec lhomme. La toxicologie est létude des effets néfastes des substances chimiques sur les organismes pour prévenir et protéger la sante
II.
Toxicologie : science des toxiques 1. Cause de intoxication -
Origine des produits (naturels, synthèse ou se formant par des réactions combinées)
-
Propriétés physico chimiques (structure chimique, état physique (agit sur les conditions
dexposition), solubilité, volatilité, couleur, gout) : réactivité dans lorganisme -
Méthodes de recherche et dosage : identification et quantification de la substance
2. Effets biologiques : lors de linteraction de toxiques avec lhomme -
(ADME) Toxico-cinétique : décrit lévolution du devenir dun toxique (ADME
-
Doses toxiques : dose qui entraine la toxicité
-
Mécanisme daction
-
Nature des effets symptomatologie
3. Lutte -
Thérapeutique : traitement des intoxications
-
Prévention : diminution de la fréquence des intoxications grâce aux règlementations qui
définissent des restrictions voir des interdictions dutilisations,
2
III.
Toxique ou poison
Intoxication ou empoisonnement ? Toxon : Potio :
arc, flèche
potion, poison
Une substance toxique est une substance qui provoque soit dans limmédiat soit après une phase de
latence plus ou moins longue des effet biologiques néfastes réversibles ou non pouvant aller deffets minimes jusqu'à des troubles ma jeurs et même provoquer la mort. Tout produit peut être néfaste si la dose est trop importante. (1493-1541) Paracelse (1493« Tout est poison, rien nest poison cest la dose qui fait le poison » -
Aspect quantitatif et quantitatif et qualitatif
-
relation dose effet : un toxique est défini par sa dose mais pas par sa nature
IV.
V.
Xénobiotique : substance étrangère a la vie étranger
-
xeno :
-
bio : la vie
Attention un Xénobiotique nest pas forcement toxique
Risque toxique
Probabilité quil survienne une intoxication, le plus souvent liés aux facteurs dexposition Ex : moins toxique mais plus volatile = plus toxique
3
Etiologie
des intoxications
Etiologie : étude des causes
I.
Intoxication volontaires ou intentionnelles 1. Empoisonnement criminel
1-1 Définition juridique : cf. code pénal Art 221-5 : Le fait dattenter à la vie dautrui par lemploi ou ladministration de substance de nature
à entrainer la mort constitue un empoissonnement
1-2 Les produits -
Facilité dobtention
-
Facilité dadministration
-
Recherche dimpunité : pour que le produit ne soit pas détectable
2. Suicide -
Ordre de grandeur : 10 000 à 12 000 par an en France (déclarés)
-
Tentatives : multiplié par 10 voir 15
-
Intoxication : 1 sur 7
-
Les produits : o
Mort douce : toxique : plutôt médicament psychotropes
o
Facilité dobtention
-
Poly-intoxication
Autolyse : suicide selon médecins
Intoxication volontaires
II.
Intoxication involontaire involontairess 1. Origine domestique -
Produit ménager : eau de javel, alcool, antirouille,
-
Produit cosmétique : lotions, teintures,
-
Produits phytosanitaires : désherbants, insecticides, raticide,
-
Monoxyde de carbone : mauvaise combustion
-
Facteurs favorisants : o
Ressemblance
o
Mauvais stockage
o
Proximité des enfants (50% des intoxications)
o
Entretient des installations
4
2. Origine médicale 2-1 Malade ou entourage -
Erreur de posologie
-
Erreur de mode dadministration
-
Prise accidentelle
2-2 Médical ou paramédical : infirmier, médecin, pharmacien,
3. Origine professionnelle 3-1
3-2
Milieu industriel et artisanal -
Vapeurs
-
Particules, poussiere
-
Pro jection, contact cutanné
Milieu agricole -
Pesticides
Tableau de maladies professionnelles (régime général, agricole)
-
Valeurs limite dexposition professionnelles (VLEP)
-
Valeur limite dexposition : a en pas dépasser sur une courte durée (15min) (VLE)
-
Valeur moyenne dexposition : sur une journée de 8h (VME)
4. Alimentaires 4-1
4-2
Aliments naturellement toxiques -
oseille : insuffisance rénale
-
Grande consommation deau riche en fluore : fluorose
-
Hétéroside cyanogènes
-
Alcool
-
Muscade (hallucination)
Micro-organisme : enterotoxines -
Toxine botulique : évolution en milieu anaérobie des bacilles botuliques
-
Aspergillus : aflatoxines se retrouvent dans les régions tropicales (contamination arachide) : produit cancérogène
5
4-3
Résidus produits qui persistent -
Végétaux : pesticides des cultures
-
Animaux : traitement par produit favorisant lengraissement : hormones sexuels,
antibiotiques (interdits en 2006)
4-4
Additifs : produit quon ajoute volontairement : coloration, conservation
4-5
Récipient, contenant, emballages -
Propriétés xeno-strogènes : rôle néfaste sur la perturbation hormonale
-
Nitrosamines : retrait de tétines en contenant trop
-
Certaines substances appartenant aux imprimés des laits pour bébé se sont retrouvés dans le
lait
4-6
Contamination accidentelle -
4 vagues dintoxication (800 personnes atteintes, 12 morts) dans du pain contenant des pesticides organochlorés car la farine avait été transportée dans un bateau avec des
containers contenant des pesticides proche de ceux de la farine -
Huile frelatée dEspagne (25 000 intoxication, 1 200 morts) huiles contaminés par es huiles
industrielles mais enfaite trace dorganophosphorés 4-7
Fraude -
Alcool méthylique au lieu de propanol
-
Mélamine dans le lait chinois permettant daugmenter la teneur en azote (296000
intoxications, 1 200 morts) 4-8
Pollution environnement
4-9
Substances toxiques (champignons, )
Au jourdhui on utilise des listes positives : produits autorisés. Avant on utilisait des listes négatives, problème, tout ceux qui nétait pas sur la liste étaient autorisés.
5. Environnement : Ecotoxicologie Pollution de lair, de leau, des aliments par oxyde ce Carbonne et dazote, hydrocarbures volatiles,
nitrates, métaux lourd. Actuellement la pollution interne à la maison est le fer de lance.
6
Différent types de toxicité I.
Toxicité aigue
Effet toxique qui résulte de la pénétration de doses uniques ou très rapprochés + rapidité des effets Ex : Oxyde de carbone, éthanol, paracétamol,
Doses capables dentrainer la mort
Il existe aussi une notion de toxicité
-
Suraigüe : Doses massives
-
Subaigüe : doses fortes sur une durée de plusieurs jours, semaines
II.
Toxicité a long terme (chronique) -
Dose faible ou très faibles
-
Répétition sur de longues durées (mois ou années) o
Longue latence
o
Evolution insidieuse
Ex : fluorures, benzènes, HCH (isomère du lindane)
III.
Relation Effet-Concentration
Limite de toxicité = limite dexposition
7
IV.
Relation Effet-Temps
Sommation des effets : seuil de toxicité très difficile à fixer (statistique des populations)
V.
Cumulation des doses
HCH : 6g/kg (dose toxique aigue) Doses 600 fous plus faibles en administration quotidienne : manifestation dune toxicité hépatique
après 1 an
8
Cancérogenèse
Mutagenèse Tératogenèse
I.
Cancérogenèse
Toxiques capables dinduire des tumeurs malignes -
Initiation promotion o
Initiation : création de la lésion initiale par des initiateurs
Substances chimiques modifiant lADN : mutation
ADN -> interaction -> mutations
ADN, site électrophiles pouvant réagir avec des atomes portant des électrons : modifications
Corrélation cancérogenèse/mutagenèse
Oncogènes
Seuil de toxicité : dans labsolu une seule interaction peut modifier une
cellule : lésion initiale
Réparation de lADN ou pas du tout
Mais entre les deux il peut rester une lésion dans une cellule normale (cellule initiée) -> transmission de lanomalie
o
Promotion
Une cellule initiée peut rester latente cest sous laction de promoteurs (substance promotrice) quelle se multiplie.
o
Doses assez forte et répétition de dose nécessaire
Un produit peut être initiateur et promoteur : cancérogène complet
Multiplication contrôlée
Progression
o
Etape de prolifération, multiplication incontrôlée
Cancérogènes gènotoxiques (agit sur lADN) / épigénétique (nagit pas sur lADN)
9
o
Co-cancérogènes
Peut augmenter leffet cancérogène dautres substance (augmente absorption, augmenteles
transformations métabolique) mais lui nest pas cancérigène. Il peut parfois aussi designer en plus les promoteurs cancérogène ultime produit final qui agit (après
dégradation ou métabolisme)
Classification des cancérogènes CIRC (IARC) : centre international de recherche sur le cancer (appartient a lOMS) -
Groupe 1 : cancérogène pour lhomme
-
Groupe 2A : probablement cancérogène pour lhomme (action cancérogène prouvée chez
lanimal) -
Groupe 2B : cancérogène possible pour lhomme (fortement suspecté mais pas prouvé)
-
Groupe 3 : non classables
-
Groupe 4 : probablement non cancérogène pour lhomme
Parfois classification de process industriel et de mélange de solution
Europe -
Catégorie 1 (C1) : cancérogène pour lhomme
-
Catégorie 2 (C2) : devant être assimilé (effet probable)
-
Catégorie 3 (C3) : préoccupant (effet cancérogène possible)
II.
Mutagenèse
ADN -> interaction -> mutation -
Cellules somatiques : cancérisation
-
Cellules germinales : mutation héréditaire (jamais prouvé)
Classification des toxiques mutagènes en Europe -
Catégorie 1 (C1) : mutagène pour lhomme
-
Catégorie 2 (C2) : devant être assimilé (effet probable)
-
Catégorie 3 (C3) : préoccupant (effet mutagène possible)
10
III.
Tératogenèse
Tératogène substance capable dinduire des malformations congénitales Ex : -
thalidomide (sédatif, anti nauséeux) : malformation des membres
-
Diethylstilboestrol (DES) (Traitement des menace davortement) : observation de 8 cas en
même temps dans une population restreinte dune tumeur très peu répandue. Anomalies de lutérus, difficulté à avoir des enfants chez les femmes. Anomalies de disposition de lappareil urinaire chez les hommes -
IV.
Methylmercure
Stade du développement -
Pré-implantation ou blastogenèse J0 a J14
Sensibilité répond à la loi du tout ou rien : uf meurt ou certaines cellules meurent mais pas de
différenciation donc luf peut continuer à se développer -
Période embryonnaire : embryogenèse J15 à J60
Organogenèse : action irréversible : malformation physiques -
Période f tale : foeto-génèse J60 à fin
Maturation développement : risque de malformations fonctionnelles Classification des toxiques sur la reproduction en Europe -
Catégorie 1 (C1) : reprotoxiques pour lhomme
-
Catégorie 2 (C2) : devant être assimilé (effet probable)
-
Catégorie 3 (C3) : préoccupant (effet reprotoxiques possible)
Substance CMR : Cancérogène Mutagène Reprotoxiques
11
Toxico-cinétique
-
Passage au niveau de la bicouche phospholipidique, diffusion passive ou diffusion simple.
Passage de substance toxiques le plus fréquent
-
o
Loi de Fick
o
D dépend de la taille, lionisation, pH, pK : les molécules lipophiles passent mieux
Passage au niveau des protéines transmembranaires o
o
Canaux protéiques :
Pores
Transport passif selon le sens du gradient
Protéines porteuses : liaison, conformation, saturables
Transport passif (sans énergie, uniquement dans le sens du gradient)
Transport actif (nécessite de lénergie, sens inverse du gradient possible)
2+
Ex : le Pb peut utiliser le système du calcium -
Endocytose (pinocytose, phagocytose)
-
Exocytose
12
I.
Absorption 1. Voie digestive -
Solides et liquides
-
Estomac intestin +++
-
Absorption passive +++ o
Gradient de concentration
o
Liposolubilité
o
Ionisation (pH du milieu)
o
Surface, vascularisation
o
-
Transporteurs : peut répandus
Voie très importante
2. Voie respiratoire -
Toxiques gazeux
-
Toxiques liquides : vapeurs
-
Toxiques solides : vapeurs
Membrane alvéolo-capillaire : diffusion passive. Membrane très fine (0,2 à 0,4 µm) permettant une
diffusion passive facile (dépend de la différence de pression partielle, Liposolubilité / hydrodrosolubilité, surface & épaisseur de la membrane) -
Particules solides ou liquides en suspension dans lair : aérosols
Absorption dépendante de la taille des particules. Il faut des particules très petite de lordre du µm.
Labsorption se fait par liposolubilité pour les particules aqueuses et par phagocytose pour les solides
Voie importante qui dépend des circonstances dexposition (grandes quantités dair
absorbées. Cest un court circuit du système hépatique avec une grande rapidité daction.
3. Voie cutanée -
Liquides ++
-
Solides
Epiderme : couche cornée difficilement traversable (kératine+lipophile) constituée de cellules mortes -
Substance lipophiles passent mieux -> arrivé dans le derme -> vaisseaux sanguins
Appareil pilo-sébacé : zone de faible épaisseur. Interruption dans la zone protectrice au niveau du poil mais présence de glandes sébacés (sébum : substance très grasse, lipophile)
Absorption passive selon le gradient de concentration, la liposolubilité/hydro solubilité, taille
des membranes
13
4. Voie muqueuse -
Buccale
-
Oculaire
-
Rhinopharyngée
-
Rectale
-
Génitale
5. Voie transcutanée (injectables) -
Sous cutanée
-
Intramusculaire
II.
Distribution 1. Principaux facteurs -
Diffusion passives (parfois transporteurs)
-
Liposolubilité, ionisation
-
Schéma
-
Fixation protéine (affinité très variable/saturables)
-
Irrigation, débit sanguin
-
Cas particulier : SNC : difficulté de passage (très lipophile + passage des cellules gliales)
2. Principal paramètre Vd = volume de distribution (volume fictif nécessaire a avoir la même concentration du produit que
dans le sang)
3. Fixation stockage -
Foie, rein
14
-
Os
-
Graisses
Lorsque le produit saccumule dans les tissus : toxicité 2+
Stockage de protection : Pb
dans les os
4. Redistribution Thiopental (sérum de vérité) : anesthésie. Action très rapide sur le SNC car très lipophile mais la
concentration diminue très rapidement dans le SNC car il y a une redistribution au niveau des graisses
15
III.
Elimination ou excrétion
1. Voie rénale -
Filtration glomérulaire
-
Passage capillaire (capsule de Bowman)
-
Passage dépend de la largeur du trou & de la pression de filtration
-
Sécrétion tubulaire : mécanisme actif sang -> tubule
-
Réabsorption tubulaire o
réabsorption de leau -> augmentation de la concentration de la substance
o
si substance toxique peu polaire -> peut repasser dans la circulation sanguine
2.
Voie digestive
-
Salive
-
Estomac, intestin
-
Bile +++ (cycle entérohepatique)
3.
Voie pulmonaire
Inverse de labsorption qui se produit dans une atmosphère ne contenant plus e toxique (le toxique
peut avoir pénétré par une autre voie) si il possède une certaine volatilité (ex : alcool) 4. Autres
voies
-
Lait
-
Sueurs
-
Phanères
IV.
Biotransformations
Réactions essentiellement enzymatiques : transformation métaboliques qui donnent des métabolites
5. Localisation -
Au niveau des organes et des tissus y
Foie +++
16
y
-
Extra-hépatiques o
Muqueuse digestive, rein peau, poumon,
o
Sang
Au niveau subcellulaire y
Réticulum endoplasmique microsomes (fragment de la membrane du RE)
y
Cytosol ou solubles (fraction surnageant après centrifugation)
y
Autres : mitochondries
6. Réactions de biotransformations -
Réactions de la phase 1 ou de fonctionnalisation : elles font apparaitre des groupements polaires ou fonctionnels.
-
y
Augmentation de la polarité (hydrosolubilité)
y
Base des réactions de phase 2
Mono oxygénases à cytochrome P450 y
y
Localisation o
Réticulum endoplasmique
o
Foie +++ (et autres tissus)
Structure o
Hémoprotéines (groupement prosthétique dérivant de lhème + partie protéique)
o
Si le CO se fixe sur ces cytochromes : absorption a 450 nm (P pour pigment)
o
PM denviron 50 000 Dalton
o
Famille diso enzymes (ou isozymes) dont les propriétés sont très proches mais
non identiques
y
y
-
PM 47 000 à 56 000
Maximum dabsorption 447 à 452 nm
Affinité différentes vis-à- vis des substrats
Nomenclature (CYP2C9) o
CYP : cytP450
o
2 : Famille
o
C : sous famille
o
9 : numérotation
4 familles impliquées dans les transformations des xenobiotiques
Fonctionnement +
-
y
Oxydation dun substrat : RH + O2 + 2H + 2e = R-OH + H2O
y
Necessite : Cyt P450 + cyt P450 reductase + NADPH + matrice lipidique
17
y
Le substrat se fixe sur la partie protéique de lenzyme
y
Incorporation dun électron cédé par le NADP réduit grâce à la CYT p450 réductase ->
Réduction du fer en fer II y
Le fer ferreux peut fixer lO2
y
On obtient un complexe Enzyme substrat oxygéné
y
Fixation dun électron cédé par le NADP ou le CYT p5
y
On obtient une forme en équilibre avec une charge négative
y
Le système devient instable, il se fragmente
y
Formation dH2O avec 2 H et de R-OH & reformation de lenzyme
+
Ce sont des mono-oxygénase car 1 seul O se fixe sur le substrat -
Principales réactions o
Hydroxylation aliphatiques -> alcool
o
Hydroxylation aromatique -> phénol
o
Hydroxylation alcène (époxydation) -> Epoxyde
o
Hydroxylation aromatique insaturé (époxydation) -> Epoxyde (instable) -> phénol
o
Déalkylation oxydative (N, O, S déalkylation) -> amine, alcool, thiol R-NH-CH3 -> R-NH-CH2OH -> R-NH2 + HCHO R-O-CH3 -> R-O-CH2OH -> R-OH + HCHO
o
N hydroxylation et N oxidation R-NH2 -> RNHOH (hydroxylamine)
18
R2-N-CH3 -> R2-NO-CH3 (N oxyde) o
S Oxydation
R2S -> R2S-O (sulfoxyde) -> R2S-O2 (sulfone) o
Deshalogenation oxidative R2-CH-X -> R2-COH-X -> R2-C=O + HX
-
Reductions
Ex : dérivés nitrés, N oxydes Ex : composés halogénées : deshalogenation réductive R-CX3 -> R-CHX2 + HX
Lénorme intérêt suscité par le CYT P450 est lié à sa polyvalence : capable de transformer de très nombreuses substances mais il peut générer comme sous produits des espèces réactives de loxygène
19
-
Mono oxygénases flaviniques o
Enzymes à FAD
o
RE
o
Substrats : noxydent pas sur les atomes de carbones
-
Amines y
N Oxydes
y
Hydroxylamines
Groupes sulfurés
Epoxydes hydrolases o
RE
o
Substrats : époxydes + H2 O -> diols
Les époxydes sont très réactifs en diols qui sont beaucoup moins réactifs !!! -
Déshydrogénases a NAD o
Cytosoliques
o
Oxydation ou réductions
o
Substrats : alcools, aldéhydes, cétones, acides +
+
Ex : alcool primaire -> aldéhyde (par lalcool deshydrogenase avec NAD -> NADH+H ) Mais la réaction peut aussi se faire dans lautre sens acide -> aldéhyde -> alcool -
Estérases et amidases o
Cytosolique et microsomales
o
Tissus, sang, tube digestif
o
Hydrolyses desters ou damide Ex : estérases (arylesterases, cholinestérases, acetylesterases) : R-COOR + H2O -> RCOOH + ROH Ex : amidases : R-CONHR + H2O -> RCOOH + RNH2
-
Autre o
Peroxydase
o
amine oxydases
7. Réaction de phase 2 ou de conjugaison Métabolite de phase 1 + molécule endogène -> Con jugué (inactif et plus soluble) -> Elimination 7 grands types de con jugaison que lon dénomme en fonction d la molécule endogène qui sert a la
con jugaison -
Glucurocon jugaison o
Enzymes : glucuronyltransferases dans le RE
o
Substrats : OH (phénol et alcool) +++ & COOH, NH2, SH
o
Donneur : acide UDP (uridine di phosphate) glucuronique
o
R-OH + acide UDPglucuronique -> R-Oglucuronide + UDP (via glucuronyl transférase)
o
Forme con jugué qui sélimine par les urines, la bile (il peut y avoir des enzymes dans
lintestin qui coupent cette con jugaison et quil y est réabsorption du dérivé)
20
-
Sulfocon jugaison o
Enzymes : sulfotransferases (cytosoliques)
o
Substrats : OH phénols +++ (& alcool)
o
Donneur phosphoadenosinephosphosulfate (PAPS = sulfate+ ATP)
o
R-OH +PAPS -> R-Osulfate + PAP
o
Elimination urinaire +++ (&biliaire)
o
Si trop de substrat, plus vite limité que la glucurogon jugaison par manque de
substrat -
-
Acetylcon jugaison o
Enzymes : N-acetyltransferases (NAT1 et NAT2) (cytosoliques)
o
Substrats : NH2 (amines, hydrazines, sulfamide, )
o
Donneur Acétyl CoA
o
R-NH2 + AcétylCoA -> R-NH-CO-CH3 + CoA
Con jugaison au glutathione ou mercapturique o
Enzymes glutathione transferases (cytosoliques)
o
Substrats : molecules electrophiles
o
Noyaux aromatiques, doules liaisons
Epoxydes
Derives halogens, nitrés, quinoniques
Glutation : tripeptide
1) RH + glutathione -> glutamine-R-cysteine-glycine liaison par le S de la
cysteine !!
Action de peptidases -> R-cysteines
Con jugaison acetiques -> R-cysteine N-acétylée (derivé de la N acetylcysteine
ou derives mercapturique)
R-S-CH2-CH-COOH-NH-CO-CH3
Surtout dans lelimination renale pour le dernier et billiaire pour les 2
premier -
Con jugaison aux acide amines o
Enzymes
-
Ligases (CoA) + acyltransferases (cytosoliques (mitochrondiral)
o
Substrats : COOH aromatiques
o
Glycine principalement : glycine con jugaison
o
Ar-COOH + NH2-CH2-COOH -> Ar-CO-NH-CH2 -COOH (acide hippurique)
Methylation o
Enzymes : methyltransferases (cytosoliques)
o
Substrats :
OH penoliques,
N amines heterocycles,
SH
o
Donneur : S-adenosylmethionine
o
R-Ar-OH -> R-Ar-OCH3
o
Ex : catéchol o.methyltransferase, thiopurine methyltransferase
Mode actif plutot sur les molecules endogene, masque plutôt des molecules endogenes
-
Thiocyanate con jugaison
21
-
-
Cf CN
4-3 Voies metaboliques Schema general :
Molecule intiale -> phase 1 -> metabolite -> phase 2 -> metabolite con jugué -> elimination 1 voie metabolique est le chemi parcouru par une molecule justqua lélimination Il peut arriver arriver que des molecules soit suffisament polaires pour se con juguer directemnt
sans être transformée par la phase 1. Mais aussi que le metabolite non con jugué soit asssez soluble pour être eliminé. La molecule initiale peut aussi etr eliminer directement (sous forme inchanger ou en nature) car assez polaire et hydrosoluble. Les voies prinipales ou ma jeur et les secondaires ou mineurs sont classé en fonction du nombre de molecules suivant cette voie mais les voies secondaires peuvent quand memeêtre importante au niveau de la toxicologie. Les voies ma jeurs peuvent être saturé, il y a deplacement vers des voies secondaires, il y a donc une modification des metabolites eliminés. 4-4 consequence toxicologiques -
Inactivation : detoxication
Il arrive que les reaction genere des metabolites plus tociques que la molecule initiale voir être
les seuls toxiques -
Activation, bioactivation, toxication : metabolites actifs, reactivité chimique : toxique ultimes,
toxicophores -
Metabolites reactifs o
-
Electrophiles
Epoxydes
N hydroxylés et quinones
Aldéhydes
Ions
o
Radicaux libres R° peuvent reagir avec loxygene
o
Derives reactifs de loygene
Radical superoxyde O2
Ions peroxydes O2
Radical hydroxyle HO
-°
2-
°
Mecanimes daction o
Liaison covalente aux macromolecules
o
Peroxydation des lipides membranaires
22
R° + LH -> L° + RH (L : lipide membranaire)
L° + O2 -> LOO° LOO° + LH -> LOOH + L° L° + L° -> L-L LOO° + L° -> LOOL -
mecanisme de protection o
voies conduisant a des metabolites stables
o
detoxication des electrophiles
o
-
epoxyde hydrolase
gluthation con jugaison
destruction des radicau libres et des derives reactifs de loxygene
superoxyde dismutase
catalase
gluthation peroxydase et glutathion
Vit E
Vit C
Mecanismes de reparation
23
-
o
Réparation moleculaires ex : acide nucleiques
o
Réparation cellulaire et tissulaire
Notion dequilibre
Facteurs
I.
de variation de la toxicité
Facteurs lies au sujet 1. Espèce
Ex : -
toxine botulique peut toxique chez le chat et les bovins
-
Morphine : excitation chez certaines espèces
-
Atropine : les lapins résistent à la belladone
-
Thalidomide : pas daction tératogène chez le rat
Biotransformation : équipement enzymatiques
Autres : distribution, excrétion, récepteurs, etc.
2. Individu -
Polymorphisme génétique : population distinctes (>1%)
-
Variations génétiques rares (<1%)
-
Répartition dans population diffère souvent selon ethnies
-
Enzymes des biotransformation (les plus représentatives des polymorphismes) o
Métaboliseurs lents, rapides (et parfois intermédiaire, ultra rapides
Conséquences : augmentation ou diminution des effets toxiques
o
Polymorphismes :
CYTP450
Déshydrogénase (alcool et aldéhyde déshydrogénases, dihydropyrimidine
déshydrogénases (5FU))
-
Estérases
Acethyltransferase
Methyltransferase
Autres enzymes
Ex : déficit en G6PD
24
Favisme (recherche sur net)
Concerne les populations méditerranée, recouvre un peut les zone impaludée Apparemment ce déficit permettrait une destruction plus rapide des hématies infectées Aussi : récepteurs, transporteurs
3. Sexe Rat Ex : -
CCl4 : plus toxique chez le male
-
Parathion : plus toxique chez la femelle (élimination plus longue)
-
Dioxine : plus toxique chez la femelle Rôle des hormones
Souris Ex :
-
chloroforme : plus toxique chez le male
-
Nicotine : plus toxique chez la femelle
-
Dioxine : plus toxique chez le male
Homme Ex : -
Alcool : plus toxique chez les femmes
-
Mais très peu de donnée a ce su jet
4.
Lâge
Nouveau-né et jeune enfant -
Absorption : digestive (pH plus faible, moins de bactéries), cutanée (barrière plus faible)
-
Distribution : plus faible affinité pour les protéines, volume hydrique plus important que chez
ladulte, BHE plus perméable -
Biotransformation : con jugaison glucuronique et CYT P450 moins fonctionnels que chez
ladulte
25
-
Elimination
Su jet âgés
-
Distribution : diminution masse musculaire et de certains tissus
-
Biotransformation : activité de CYTP450 diminues avec le temps
-
Elimination plus faible due à la diminution des fonctions rénales
5.
Le poids
Administration par unité de poids (approximation masse maigre/masse grasse) ou par m2 de surface
corporelle 6. Facteurs
nutritionnels
Déficits vitaminiques, en minéraux, peuvent diminuer lactivité enzymatique et donc des
différences de vitesse de métabolisation 7. Etat
émotionnel Stress
Cf. études expérimentales chez lanimal
8. Etat pathologique -
affections hépatiques
-
affection rénales
-
II.
Facteurs liés aux conditions dadministration 1. Voie dadministration Joue sur - la quantité absorbée -
la vitesse dabsorption
-
les biotransformations
2. Rythme dadministration -
Toxicité aigue / à long terme
-
Tolérance (mithridatisation : diminution de leffet)
-
Sensibilisation : allergie
26
3.
Heure
dadministration
Rythmes biologiques (circadiens, ) : chronobiologie Chrono toxicologie
xpérience E
de Halberg (1958)
Endotoxine E.coli
16h Minuit
Survie 20% 90%
Mortalité 80% 10%
Survie 20% 80%
Mortalité 80% 20%
Ouabaïne
9h 20h
Chrono cinétique + chronesthésie (sensibilité différente a laction du produit) = chronergie
(chrono-efficacité pour un médicament)
4. Substances associées Absorption dune substance concomitante : toxique, médicament, aliment, excipient, Augmentation toxicité : synergie, potentialisation Diminution toxicité : antagonisme 4-1
Interaction toxicocinetique
Absorption : fonction de la forme du toxique (sulfate de barium précipite : pas toxique) Ne pas
donner des lipides en cas dintoxication car favorisation de labsorption des toxiques lipophiles. Substance qui augmentent le transite intestinal
Distribution -
Complexation dune substance peut lamener à être absorbé alors que sous forme ionisé il ne
le serait pas. -
Sous nitrate de bismuth donnait des encéphalopathies. Augmentation de labsorption et
distribution (passage BHE) par Complexation avec des groupements thiols Elimination -
Modification du pH urinaire. Augmentation du temps délimination si on alcalinise les pH
urinaire car on a une ionisation plus importante.
27
Biotransformation
a) Induction enzymatique : inducteurs -
Augmentation quantité denzyme de biotransformation : CYP450, autres
-
Lent et progressif
-
Réversible
-
Diminution de la demi-vie
-
Exemple dinducteurs
-
o
Hydrocarbures polycycliques aromatiques
o
Phénobarbital
o
Rifampicine, millepertuis
o
Ethanol
Un inducteur peut indure plusieurs iso enzymes mais toutes ne sont pas inductibles (ex : CYP2D6)
-
Un inducteur nest pas nécessairement un substrat
-
Auto-induction
b) Inhibition enzymatique -
Par diminution de synthèse
-
Par compétition (effet immédiat)
-
4-2
o
Substrat
o
Non substrat (ex : quinidine, CO (se fixe sur le fer du CYP450), pamplemousse)
Par inactivation de lenzyme (irréversible) o
Inhibiteurs suicides (métabolites suicides)
o
Combinaison stable avec lenzyme qui les transforme
Interaction toxicodynamique
Augmentation de la toxicité par synergie Diminution de la toxicité par opposition des effets
28
Traitement des intoxications I.
Traitement délimination (évacuateur/épurateur) 1. Avant absorption (évacuateur/décontamination)
1-1 E vacuation gastrique Elimination de substance pas encore absorbé -
Vomissements provoqués o
Sirop dipéca : deux flacon (de 15ml unitaire) dun coup dilué dans ¼ de litre deau
1g/kg chez lenfant et pas en dessous de 6 mois action central (CTZ) et excitation des
nerfs périphériques, délais daction de 15 a 20 min, efficacité vomitive est très bonne. o
Apomorphine : ampoules in jectables, posologie ??? action centrale, action très
rapide moins de 5 min. très efficace en terme de vomissement. Mais inconvénient il peut induire une dépression respiratoire usage uniquement par des équipes
médicales -
Lavage gastrique : introduction deau pour laver lestomac patient couché sur le cote avec la tête un peu plus basse. Introduction dun tube de Faucher par la bouche jusqu'à lestomac. Vidage de lestomac par aspiration puis lavage. Tube terminé à son extrémité par un
entonnoir, introduction deau salée un peu tiède ¼ de litre in jecté a chaque fois. Puis brassage à travers la peau de lestomac. Puis tube plus bas que le patient, vidage puis recommencement. 10 ou 20 litres de liquide pour laver. Une fois que le liquide récupéré est bien clair on considère que le lavage est terminé. -
Contre indication des lévacuation gastrique en fonction de certains éléments qui tiennent
aux produits. o
Nature du toxique
Caustiques : risque daggravation des lésions
Solvant volatiles ou moussant : risque passage respiratoire et déclenchement
de pneumopathies o
Etat clinique
Coma : perte du reflexe de déglutition : risque de passage dans les voies
respiratoires du contenu gastrique qui est très acide qui provoque des destructions dans le parenchyme pulmonaire : syndrome de Mendelson (pneumopathie)
Convulsions : idem
Intubation endotrachéale qui peut comporter a sont extrémité un ballonnet après introduction
qui bloque la trachée. Le lavage gastrique peut alors être pratiqué -
Indications o
Gravité : infection potentiellement graves
o
Délai : plus le délai est court plus les chances defficacités sont importantes (idéale
dans lheure voir un peu plus après lingestion)
29
-
Mais bénéfice très faible : très peu utilisés de nos jours
1-2 E vacuation intestinale : accélération du transit intestinale -
Laxatifs, purgatifs : sorbitol, sulfate Na, sulfate Mg Faible efficacité
-
Contre indication : caustiques, pas de purgatifs huileux (caustiques souvent lipophiles doù
augmentation de labsorption) -
Irrigation intestinale : PEG de haut poids moléculaire (non absorbables) quicrée un lavage
intestinal qui va permettre de vider lintestin. Jusqu'à vidage complet de lintestin
1-3
E vacuation
cutanée
-
Lavage a leau, enlever les vêtements souillés
-
Pour pro jection oculaire : lavage pendant au moins 15 min
2. Après absorption (épurateur) 2-1 E limination pulmonaire Toxiques qui sont gazeux ou suffisamment volatiles pour présenter une élimination importante -
Ventilation artificielle mécanique (double la ventilation normale augmentation fréquence et
volume) insufflation car air pulsé, force la dilatation de la cage thoracique. Parfois on ra joute une pression négative au moment de lexpiration
2-2 E limination rénale (diurèse forcée) -
Diurétiques (osmotiques ou autres)
-
Diurèse saline NaCl isotonique
-
Diurèse alcalinisante bicarbonate de Na : modifie lionisation des toxiques acides plus
hydrosolubles et donc moins réabsorbés. (14 pour 1000)
2-3
E limination
extrarénale
-
Dialyse péritonéale et hémodialyse (rein artificiel)
-
Exsanguino-transfusion
-
Hemoperfusion
-
hemofiltration
II.
Traitement antidotique (traitement spécifique) -
Antidote : substance utilisée pour neutraliser le toxique ou ses effets
empêcher ou réduire la toxicité
-
Contrepoison
-
Efficacité variable
-
Antidotes sont des médicaments
-
Classification : principe daction
30
1. Action sur labsorption du toxique Mécanisme (afin de le rendre non absorbable) -
Par fixation
-
Par insolubilisation
-
Par transformation chimique
Action au niveau -
Digestif +++ (VO ou sonde digestive)
-
Cutané
Charbon activé (Carbomix*, Toxicarb*) -
Adsorption des toxiques
-
Actif sur de très nombreuses substances
-
Administration per os o
50 à 100g dune suspension dans 250 ml deau
o
Puis 25 à 50g toutes les 4 heures
Entérodialyse : adsorber les toxiques qui suivent un cycle hépatique et les substances à partir
du sang (sortie des toxiques vers la lumière intestinale) -
Intérêt o
Efficacité +++
o
Délai dutilisation (dans lheure qui suit lingestion)
o
Précaution pas de charbon dans le cas de produit caustiques
o
Assimilé à méthode délimination digestive
Terre à foulon -
Argile
-
Bédélix* (montmorillonite)
Résines échangeuses dions -
Q uestran* (résine échangeuse danion) (Colestyramine)
utilisé dans les
hypercholestérolémies -> intoxication aux digitaliques -
Kayexalte* (résine échangeuse de cation) (polystyrène sulfonate de Na) utilisé pour les
hyperkaliémies -> intoxication au Lithium
Sulfate de Mg, sulfate de Na Gluconate de Ca, Chlorure de Ca Précipite sous forme de sel insoluble
Ferrocyanure ferrique (bleu de Prusse) Intoxication au thallium ou césium (élément radioactifs) : fixent sous forme de complexe les
éléments et les soustrait a labsorption
31
Thiosulfate de Na Mécanisme doxydoréduction : intoxication par teinture diode ou hypochlorites (solution diluées
deau de javel car pas dilué caustique il ne faut rien faire) on donne 2 à 5g dans 100 ml. Iode -> Iodure
2. Action sur le toxique adsorbé Interaction directe avec le toxique : combinaison
-
Stable, inactive
-
Hydrosoluble
-
Eliminable
2-1 Les chélateurs Molécules capables de fixer les molécules chimiques pour former des complexes avec les éléments
minéraux et ainsi les inactiver,
Dimercaprol : BAL* (British Anti Lewisite) : antidote de larsenic et du mercure
Il fixe le mercure sur les groupe SH pour former un chélate et inactive le mercure. Solution huileuse pour IM (200 mg/ ampoule de 2ml)
Calcium édétate de sodium (calcitétracémate di sodique / EDTA calcique) Problème peut chélater dautre élément en particulier le Calcium. On lutilise donc comme sel de
calcium, le plomb ayant une affinité plus importante que le calcium il est chélaté. -
Ampoules in jectables (500 mg/ ampoule 10 ml)
-
Perfusion IV lente sol glucosé ou salé isotonique
-
20 mg / kg /24h cures de 5j - 1 semaines darrêt
Pénicillamine (Trolovol*) Intoxication au plomb et au cuivre mais elle peut produire des accidents allergiques et sanguin.
-
Actif per os (comprimé)
Déféroxamine (Desferal*) Isolé dun streptomyces qui produit la ferrioxamine à laquelle on peut enlever le fer et il devient alors
un excellent chélateur du fer mais aussi de laluminium -
Ampoules in jectables
-
Voie IV/IM
32
Succimer (Succicaptal*) Acide dimercaptosuccinique (DMSA), chélateur du plomb, du mercure et arsenic -
Voie orale (gélules à 200 mg)
-
Posologie 10mg/kg 2 à 3 fois par jour
2-2 Complexes de cobalt Complexent le cyanure -
Kélocyanor*
-
Cyanokit
2-3 Anticorps Immunothérapie antidigitalique (Digidot*, Digibind*) -
Fragment Fab utilisé capable de fixer les digitaliques sous une forme stable et éliminable
-
Perfusion IV dans 250 ml de solution isotonique de NaCl
Immunothérapie antivenimeuse VIP ER FAV* -
Fragments F(ab)2
-
Flacon de 4 ml à diluer dans 100 ml de solution isotonique de NaCl en perfusion IV in jecté en
1 heure, 2ème dose possible après 5 heures
3. Action sur les biotransformations 3-1 Réduction formation métabolite toxique Ethanol Fomépizole cf. méthanol éthylène glycol empêche la formation du métabolite toxique 3-2 Activation du mécanisme de détoxification Thiosulfate de sodium (cyanure) Acétylcystéine (paracétamol) cf. ED
4. Activité sur le site action 4-1 Compétition Oxygène (cf. CO) Naloxone (cf. morphine) Flumazénil (cf. benzodiazé pines) 131
Iodure de potassium (intoxication par iode radioactif
4-2 Autres mécanismes
I)
33
Pralidoxime (Contrathion*) -
Intoxication par organophosphorés (gaz de guerre et produits de jardin) Inhibiteurs des
cholinestérases -
Déplace lorganophosphoré de sa liaison avec le récepteur de la cholinestérase
Acétylcholinestérase Site cationique (+)
Site anionique (-)
Acétylcholine Acétylcholinestérase Site cationique (+) Organophosphorés
Site anionique (-) Pralidoxime
Le pralidoxime engage une liaison avec lorganophosphoré qui réactive lenzyme et le complexe se détache -
Ampoule in jectable (200mg / flacon)
-
Perfusion IV (IM, sous cutané)
Vitamine C & bleu de méthylène cf. méthémoglobinémies (mécanisme doxydoréduction)
5. Action sur les effets du toxique (en aval du site daction) Soit corrige un état de carence ou en opposant des effets différents que celui du toxique
Calcium (gluconate ou chlorure) Intoxication aux fluorures et oxalates qui font précipiter le calcium et provoquer une hypocalcémie
Apport de calcium pour contre carrer
Pyridoxine (Vit B6) Intoxication a isoniazide qui bloque la vit B6 qui bloque de nombreuses activités enzymatiques
Apport de Vit B6
Phytoménadione (Vitamine K1) Intoxication aux raticides coumariniques (anticoagulants) qui empêche la régénération de la vitamine
K1 dans lorganisme Apport de Vit K1 par IV, IM ou voie orale
Glucagon Intoxication par les bloquants qui bloquent ladényl cyclases
Glucagon restaure un taux AMPc en en synthétisant une autre adényl cyclase
34
Atropine Ampoules de 1mg/ ml en IV lente Atropine peut se fixer sur récepteur cholinergique et empêche les effets de lacétyl choline dans les
intoxications aux organophosphorés
III.
Traitement symptomatique
-
Traite les symptômes
-
Est établi daprès létat clinique et biologique
-
Sans spécificité toxicologiques
-
Rôle très important, primordial en urgence Patient Asymptomatique o
-
o
Symptomatique : nécessité traitement durgence ?? fonction respiratoire,
circulatoire et neurologique
Fonction respiratoire -
Libérer les voies aériennes
-
Canule de Guédel (empêche la chute de la langue chez le su jet inconscient)
-
Oxygène pur avec ventilation manuelle
-
Si besoin intubation et ventilation mécanique
Fonction circulatoire (pouls, TA)
-
Oxygène
-
Collapsus : voie veineuse, remplissage vasculaire, médicament
-
Arrêt cardiaque : massage cardiaque externe, intubation, ventilation
Fonction neurologique
-
Etat de conscience (ex score de Glasgow)
-
Traitement convulsion
Autre aspect du traitement symptomatique
35
Méthode dévaluation de la toxicité -
-
-
But : étude de toxicité : sécurité o
Information qualitatives
o
Information quantitatives
Réglementation o
Selon nature des produits
o
Médicament : dossier toxicologique AMM
Q ualité des résultats o
-
I.
Bonne pratiques de laboratoire BPL
Harmonisation
Méthode détude 1. Toxicité par administration unique (toxicité aigue) -
But : déterminer la DL50 ou la CL50 (
-
dose létale 50 : quantité de substance (mg/kg) qui en administration provoque la mort de 50% des animaux
-
concentration létale 50 : gaz et vapeurs (mg/ml ou mg/m3) durée dexposition (4H en standard)
-
nature des effets toxiques
-
doses pour autres études
Méthodologie -
2 espèces de mammifères (rat, souris)
-
Animaux par lots (5 à 10)
-
Dose administrée (dose de plus en plus forte sur chaque lot : but couvrir léventail qui
contient la dl50) -
2 voies : IV + voie prévue chez lhomme
-
Observation animaux : 14 jours o
Mortalité
o
Evolution pondérale, symptômes,
36
DL50 courbe la plus droite, pour une petite incertitude sur la mortalité, petite incertitude sur la dose (plus précise que DL100)
Commentaires -
Causes multiples de variation : mauvaise reproductibilité intra et inter-laboratoires
-
Nombre danimaux élevé
-
Données de base (nature des effets, relation dose-effet)
-
Comparaison entre substances
-
Seul lordre de grandeur de la toxicité est important
Méthodes récentes -
Fixed dose procedure (FDP) : méthode de la dose prédéterminée : dose qui provoque une
toxicité aigue manifeste -
Acute toxic class method (ATC) : methode par classe de toxicité
-
Up and down procedure (UDP) : ou methode de la justement des doses (6 ou 7 animaux pour
obtenir la DL50)
2. Toxicité par administration réitérée But Mettre en évidence une toxicité consécutive à une administration répétée -
Nature des effets, des organes cible
-
Délai, réversibilité
qualitatif
Etablir une relation dose-effet -
Dose toxique / non toxique
-
Aspect cumulatif Q uantitatif
Méthodologie -
2 espèces mammifères dont 1 non rongeur
-
Voie prévue chez lhomme
37
-
3 niveaux doses (faible, moyen, fort) mais tou jours supérieur a dose thérapeutique
-
Durée o
A court terme : toxicité subaigüe (2-4 semaines ou plus)
o
A long terme : toxicité chronique (3, 6, 12 mois)
La durée dadministration doit être notifiée !!
Pour les médicaments la durée de létude animale dépend de la durée dutilisation chez lhomme et
doit tou jours y être supérieure Observation
-
effectuées
En cours détude : prise alimentaire, évolution pondérale, comportement, paramètre
biochimique & hématologiques, état clinique, mortalité -
A la fin de létude : examen anatomo-pathologique, réversibilité
3. Etudes de cancérogenèse But Mettre en évidence effet cancérogène -
Induire des tumeurs
-
Augmenter à fréquence ou réduire le délai de latence
Méthodologie -
Nombre danimaux élevé, 2 espèces, 2 sexes
-
Voie prévue chez lhomme
-
3 niveaux de dose
-
Durée : très long terme (18 à 30 mois)
-
-> très long et très couteux Très long et très couteux
xigé E
pour médicament si
-
Administration humaine de longue urée (> à 6 mois)
-
Analogie structurale avec cancérogène connu
-
Manifestations suspectes dans les autres études
4. Etudes de génotoxicité But Déceler les substances mutagènes mais aussi la potentialité cancérogène en démontrant lactivité
mutagène (= étude de cancérogenèse à cout terme)
Types de tests Dapures le type de cellules ou dorganismes étudiés -
Tests in vitro : cultures de bactéries, levures, cellules
38
-
Tests in vivo
Daprès le type deffets étudiés -
Mutation génique
-
Mutation chromosomiques
Test de mutation génique -
Mutation génique : petite modification de lADN o
Substitution de base (ponctuelle)
o
Addition ou perte de base (décalage)
Apparition ou disparition dun caractère spécifique lié a la mutation
Sens direct
Type sauvage (normaux)
Mutation
Type mutant
Sens réverse
Ex : test dAmes (test in vitro de mutation reverse sur bactéries) Salmonella typhimurium
His-
His+
Type mutant
mutation reverse
Type sauvage
Le produit tester peut régénérer le gène de lhistidine et repousser sur des milieux ne contenant pas dhistidine Rapide et peu couteux
Tests de mutation chromosomiques Mutation chromosomique : suppression, addition ou réarrangement de chromosomes (effet
clastogène) -
observation directe
-
caractère spécifique
Ex test du micronoyau (in-vivo) : petit fragment externe au noyau ppal Ex analyse de métaphases (in-vivo ou in-vitro)
Batterie standard (médicaments) -
1 test de mutation génique in vitro
-
1 test de mutation chromosome in vitro
-
1 test de mutation chromosome in vivo
39
5. Toxicité sur les fonctions de reproduction But Action sur les fonctions de reproduction (6 stades) -
A : avant accouplement jusqu'à conception
-
B : conception à implantation
-
C : implantation à fermeture du palais
-
D : fermeture du palais à fin gestation
-
E : naissance au sevrage
-
F sevrage à maturité sexuelle
Type détudes (médicaments) Etudes fractionnées (segments) -
-
-
Fertilité et développement embryonnaire précoce [A-B] o
1espece de rongeur
o
Traitement avant accouplement
o
Poursuivi femelles jusqu'à implantation
Développement embryo-f tal [C] o
2 espèces : rongeur et non rongeur
o
De limplantation à fermeture du palais
Développement pré et post-natal [C-D-E-(F)] o
1 espèce de rongeur
o
De limplantation au sevrage
Etudes globales multi génération 128 traitements en continu sur au moins 3 génération
6. Autres études -
Toxicocinétique : répartition des toxiques,
-
Tolérance locale cutanée, oculaire
-
Sensibilisation
-
Ecotoxicité
7. Méthodes alternatives Règle de 3 R (réduire, optimiser (en anglais), remplacer) pour diminuer les animaux
II.
Extrapolation à lhomme
Nécessité des études expérimentales de toxicité mais difficultés dextrapolation à lhomme
Facteurs limitants
