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Toxicologie environnementale

Polar bears in the Arctic can suffer toxic effects from chemical pollution that occurs thousands of miles away.La toxicologie écologique concerne les effets des substances toxiques sur l'environnement. Bon nombre de ces études portent sur la persistance et la bioaccumulation, c'est-à-dire des produits chimiques qui se dégradent difficilement et qui, avec le temps, s'accumulent dans l'environnement. Ces substances sont nocives, en particulier pour les carnivores, qui sont au sommet de la chaîne alimentaire, et représentent une réelle inquiétude pour les groupes environnementaux.
Les dangers d'une substance pour l'environnement sont évalués en fonction de trois facteurs:

P Persistance dans l'environnement (bioaccumulation)
B Affinité pour les lipides (les substances qui ont une forte affinité pour les lipides s'accumulent dans le corps)
T Toxicité chez les poissons et autres animaux
 
Afin de décider si une substance représente une menace pour l'environnement, les organisations de réglementation doivent prendre en compte le niveau général d'exposition. Habituellement, les préoccupations concernant une substance sont déterminées grâce à des études de la faune et de l'épidémiologie. Une fois les risques compris, des tests plus poussés sont effectués, notamment des études in vitro sur les cellules ou des études sur la reproduction des animaux.


Daphnia species are commonly used in environmental toxicity tests.Une analyse risques/avantages est effectuée afin de protéger l'environnement des substances nocives et permet de développer et d'utiliser efficacement des équipements et des technologies chimiques. L'expérimentation animale permet: de comprendre les dommages éventuels d’une substance spécifique, de montrer comment ce danger peut être contrôlé ou pour développer d’autres substances non dangereuses. Les algues, les daphnies et les poissons sont les organismes les plus fréquemment utilisés lors des essais d'écotoxicité. Des tests supplémentaires peuvent être effectués sur d'autres animaux, si nécessaire.

Si ces substances ne se dégradent pas, elles peuvent remonter la chaîne alimentaire. Les prédateurs peuvent alors accumuler des quantités importantes d'une substance spécifique dans leur sang lors de l'absorption d'aliments contaminés. Le danger peut donc être plus important pour les animaux étant plus haut dans la chaîne alimentaire.
De nombreuses études ont examiné le risque de l'accumulation d'une substance dans la chaîne alimentaire et ont comparé ce risque aux avantages liés à son utilisation. Certains oiseaux, notamment les cailles, sont régulièrement utilisés pour étudier les effets des substances chimiques sur la chaîne alimentaire. Les espèces spécifiques utilisées sont souvent représentatives des espèces indigènes présentes dans l'environnement étudié. La caille du Japon, par exemple, est souvent utilisée pour étudier des produits employés au Japon alors que le Colin de Virginie, originaire d'Amérique du Nord, l’est généralement pour tester des produits fabriqués aux États-Unis. Les oiseaux sont également très pratiques dans les études sur la reproduction pour d'examiner les effets des substances chimiques sur le développement de ces animaux et sur les générations suivantes.

La catastrophe de Minamata

La catastrophe de Minamata a révélé les conséquences de la pollution environnementale et a ouvert la voie à une législation visant à protéger l'environnement. La maladie de Minamata a été reconnue en 1956, suite à la détection de nombreux cas similaires de lésions du système nerveux dans la région de la ville japonaise de Minamata. En 1968, la pollution a été officiellement reconnue comme étant la cause de cette affection.

Memorial at the Minamata Disease Municipal MuseumLa maladie de Minamata a été provoquée par un composé de mercure, appelé méhylmercure, produit par l'usine de l'entreprise Chisso de Minamata. En 1941, l'usine a commencé la production de chlorure de vinyle. Pourtant, ce n'est que 27 ans plus tard qu'un rapport officiel du gouvernement japonais confirmait que les substances chimiques produites par l'usine étaient entrées dans la chaîne alimentaire par les circuits d'alimentation en eau. Le mercure ne pouvant pas être dégradé par l'organisme, les personnes ayant consommé des poissons ou mollusques de la rivière de Minamata ont subi les effets toxiques de l'empoisonnement au mercure.

Depuis 1968, la bioaccumulation et l'écotoxicité sont des préoccupations majeures régissant la réglementation relative à l'utilisation de produits chimiques et aux essais au Japon. En 1997, les poissons de la baie de Minamata ont été déclarés propres à la consommation et une loi est entrée en vigueur pour garantir la prévention de catastrophes similaires. À travers le monde, une plus grande prise de conscience des problèmes environnementaux conduit à la mise en place de nouvelles réglementations et de mesures de sauvegarde.

Polymères fluorés

Les polymères fluorés sont des composés imperméables à l'eau utilisés dans un grand nombre de produits chimiques, tels que les emballages alimentaires antigraisses, les peintures et matériaux d'étanchéité, les moquettes antitaches et les liquides lave-glaces. Lors de leur dégradation, des substances chimiques appartenant aux groupes des PFC (perfluorocarbures) et PFO (sulfonates perfluorés) se forment. Les bactéries ne sont pas en mesure de dégrader davantage ces substances; elles persistent donc dans l'environnement et restent probablement dans les sols pendant des centaines d'années.

Une équipe de chercheurs de l'Université de Toronto a mené des recherches sur la prévalence et les effets de ces substances chimiques. Les résultats ont démontré que les acides carboxyliques perfluorés (ACPF) et les sulfonates perfluorés (PFO) sont maintenant présents dans le sang humain et dans les poussières de maisons. La découverte de concentrations importantes, loin de toute source possible de pollution industrielle, dans le sang de mammifères de l'Arctique (par exemple des phoques et ours polaires) a suscité des préoccupations encore plus grandes. Il a également été constaté que ces concentrations augmentaient rapidement.

L'expérimentation animale a permis de faire le lien entre les ACPF et le cancer et autres anomalies du développement. Ces agents chimiques pourraient aussi provoquer le cancer chez l’Homme. Le risque actuel est néanmoins considéré comme faible. La principale préoccupation est que les ACPF semblent s'accumuler dans l'Arctique, loin de toute source possible de pollution industrielle. Des études récentes examinent les effets de ces substances chimiques sur les rats et les poissons et, dans le même temps, leur mode d’accumulation chez les phoques et autres animaux plus élevés dans la chaîne alimentaire.

Les chercheurs essaient de comprendre comment ces substances chimiques se déplacent dans l'environnement et ce qui provoque leur accumulation dans ces régions reculées. Les polymères fluorés sont utilisés depuis les années 1950. Un des aspects importants de ce travail a donc été d'estimer la quantité totale d'ACPF rejetée dans l'environnement. Des études préliminaires ont révélé que l'eau était le principal véhicule environnemental des PFO et vraisemblablement de la plupart des autres ACPF. En effet, elle les disperse dans les rivières, cours d'eau et lacs de régions lointaines. Les recherches ont démontré que la plupart des ACPF présents dans l'environnement provenaient directement de l'utilisation de produits chimiques. Il a été démontré que la décomposition de ces produits chimiques en ACPF participait de façon moindre, mais néanmoins significative, à la pollution.

On pense désormais que les ACPF sont transportés à la fois par l'air et par l'eau. Une importance particulière est dorénavant accordée à la réduction des émissions de ces substances chimiques lors des processus de fabrication et à la prévention du rejet de leurs précurseurs dans l'environnement.

Les préoccupations soulevées par l'accumulation de ces polluants dans l'environnement ont conduit à l'élaboration de nouveaux produits destinés à les remplacer. Certains produits à base de polymères fluorés (notamment les fluorotélomères) ne sont pas considérés comme dangereux et ne semblent pas avoir d'effets toxiques semblables sur l'environnement. Les études sur les animaux permettent de vérifier que les ACPF ou les PFO ne sont pas métabolisés, ne sont pas mutagènes et représentent un risque moindre pour l'environnement.

Les polymères fluorés sont désormais fortement réglementés en raison du niveau de risque qu'ils représentent pour l'environnement. L'EPA (United State Environmental Protection Agency ou Agence de protection de l’environnement des États-Unis) a mis en place un programme obligeant les fabricants à réduire leurs émissions d'impuretés toxiques liées aux polymères fluorés d'ici 2010. En Europe, les polymères fluorés sont régis par le règlement REACH (enregistrement, évaluation et autorisation des produits chimiques) afin de limiter l'accumulation d'ACPF dans l'environnement.

Tests de toxicité des produits chimiques sur le système endocrinien

La perturbation endocrinienne est un effet indésirable potentiellement grave des produits chimiques. Il y a pourtant peu de demandes d’évaluations des risques dans ce domaine, principalement parce que les connaissances scientifiques ne sont pas suffisamment développées pour pouvoir proposer des tests de dépistage. Le dépistage de certains produits chimiques cibles est réalisé en UE (sous la supervision du groupe de travail sur la régulation des perturbateurs endocriniens, qui travaille sur ce problème), mais les tests disponibles actuellement sont limités. Dans le cadre du règlement REACH, il incombe généralement aux fabricants de décider si les produits chimiques sont susceptibles d'être des perturbateurs endocriniens. Néanmoins, les substances déjà classées comme toxiques pour les systèmes reproducteur ou endocrinien peuvent être considérées comme des «des substances extrêmement préoccupantes». Les effets de ces substances devraient être testés pour déterminer les causes et comment y remédier.

Les effets sur le système endocrinien peuvent notamment être étudiés en réalisant des études de toxicité pour la reproduction, dans lesquelles un groupe d'animaux est exposé à un produit chimique avant ou pendant la gestation. Les effets de la substance sur la capacité de reproduction et sur les générations suivantes sont étudiés. Bien que ces études permettent éventuellement de montrer qu'un produit chimique a un effet sur les hormones de la reproduction, elles ne permettent cependant pas de montrer quel est cet effet. Grâce à ces tests, la Commission européenne a pu classer les borates dans la catégorie des produits toxiques pour la reproduction.

L'US EPA a récemment envisagé de réaliser des tests de toxicité sur le système endocrinien. Leur évaluation est actuellement reportée, mais doit être reprogrammée.


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