Présentation de TKPlate – La sécurité alimentaire sans expérimentation animale ?

Traditionnellement, l'évaluation de la sécurité des substances chimiques présentes dans l’alimentation humaine et animale (ainsi que dans les médicaments, les produits de consommation, les produits chimiques industriels et autres) s’est appuyée sur des données provenant d’essais sur des animaux. Cette pratique centrale dans l'évaluation des risques liés aux produits chimiques a, dans l'ensemble, permis de garantir la sécurité de notre alimentation depuis les années 1950. 

Cependant, cette pratique est de plus en plus souvent remise en question par la société et les scientifiques, à la fois pour des raisons éthiques et scientifiques. Nous voulons tous réduire la souffrance des animaux et des améliorations ont été apportées ces dernières années, notamment grâce à la promotion de l’approche des trois R – réduire, raffiner ou remplacer l’expérimentation animale. 

L'utilisation d'outils alternatifs aux tests sur les animaux est aussi en passe de devenir une réalité. Ces outils permettront de générer des informations plus représentatives en matière de toxicocinétique Étude des processus par lesquels des substances potentiellement toxiques sont traitées dans le corps. Cette analyse implique une bonne compréhension des mécanismes d’absorption, de distribution, de métabolisation et d'excrétion des substances. (TK) (comment l' organisme Entité vivante tel qu’un humain, un animal, une plante ou un microbe (p. ex. une bactérie, un virus). gère les produits chimiques) et de toxicité/ toxicodynamique Études des processus par lesquels les substances chimiques interagissent avec le corps, et les réactions subséquentes conduisant à des effets indésirables. (TD) (les effets des produits chimiques dans le corps). 

En avant, « TKPlate » !

Prédire la toxicocinétique et la toxicité à l'aide d'un logiciel en libre accès

Des scientifiques de l'EFSA et de plusieurs organismes de recherche européens de premier plan se sont associés pour créer « TKPlate ». Il s'agit d'une plateforme en ligne qui offre aux scientifiques et aux régulateurs un espace dédié et une série d'outils destinés à modéliser et prédire les propriétés des produits chimiques en matière de toxicocinétique et de toxicité.

Deux scientifiques chevronnés de l’EFSA – le toxicologue Jean-Lou Dorne et le statisticien/modeleur Jose Cortiñas Abrahantes – dirigent ces travaux.

Jean-Lou : « L’idée de TKPlate est née en 2014, avec un rapport scientifique sur des méthodes alternatives à l'expérimentation animale qui pourraient être utilisées par les experts de l'EFSA. Le rapport proposait de développer une série de modèles toxicocinétiques et toxicodynamiques. La toxicocinétique nous indique comment le corps absorbe, distribue, métabolise et excrète les substances chimiques. La toxicodynamique explore, quant à elle, les effets toxiques sur les molécules, les cellules, les tissus, les organes ou un organisme entier ».

Jose : « Entre 2015 et 2020, l'EFSA s’est attachée à développer ces modèles toxicocinétiques et a produit de nombreuses études de cas pour une série d' espèces Subdivision du genre, l'espèce est un groupe d'organismes étroitement apparentés et d'aspect similaire; par exemple, dans le cas de Homo sapiens (les humains), la seconde partie du nom (sapiens) désigne l'espèce. pertinentes pour les travaux de l'EFSA : les humains, des animaux de laboratoire tels que rats et souris, des animaux d'élevage et d'autres espèces qui jouent un rôle dans la chaîne alimentaire humaine et animale, les vers de terre par exemple. Nous avons confié à des partenaires universitaires et à des agences nationales une partie importante de ces travaux, qui ont donné lieu à plusieurs doctorats couronnés de succès de jeunes scientifiques ».

Un outil unique dans le domaine de la sécurité des aliments – Que peut accomplir TKPlate ?

« Pour autant que nous le sachions, cette plateforme est unique dans le domaine de la sécurité de l'alimentation humaine et animale » -Jean-Lou Dorne

Jean-Lou : « Pour autant que nous le sachions, cette plateforme est unique dans le domaine de la sécurité de l'alimentation humaine et animale ».

« Elle permettra aux évaluateurs du risque et aux autres personnes impliquées dans la toxicologie de modéliser les processus TK et TD pour toutes les espèces incluses dans la plateforme. Il suffit de sélectionner l'espèce, la substance chimique ou le groupe de substances, de saisir des paramètres tels que le type d' exposition Concentration ou quantité d'une substance donnée absorbée par une personne, une population ou un écosystème à une fréquence spécifique, dans un intervalle de temps donné., puis d'exécuter les modèles grâce à un simple clic. » 

« Le modèle calcule les concentrations de produits chimiques dans l'organisme à partir des apports (TK) et prédit les effets (TD) qu'ils peuvent provoquer. Ces résultats peuvent directement remplacer les données obtenues au moyen de tests sur les animaux, réduisant ainsi le besoin de nouvelles expérimentations. Le modèle fonctionne également dans le sens inverse : on peut estimer l'exposition si on dispose de données telles que les concentrations dans le sang ou dans les urines. Il comporte de nombreuses autres fonctionnalités, notamment la modélisation TK-TD et un outil d'évaluation des risques liés aux mélanges chimiques ».

« Au final, vous obtenez un rapport automatisé qui fournit des détails sur toutes les entrées et sorties, ainsi que des données et des graphiques. Ce rapport peut être directement inclus dans l'évaluation scientifique en tant qu'élément du corpus de preuves ».

La création de la plateforme : un effort colossal

TKplate ne se limite pas à un outil de modélisation, mais les modèles constituent une part importante de ce que peut offrir la plateforme.

Jose : « Les types de modèles conçus pour TKPlate sont complexes à développer car ils reflètent un cadre conceptuel de la manière dont une substance interagit avec un organisme. Bien sûr, tous les modèles constituent une simplification de la réalité ; le défi consiste donc à essayer de capturer le processus aussi précisément que possible, en réduisant la complexité pour obtenir quelque chose de généralisable ».

« Essayer d'imiter l'ensemble du processus au sein de l'organisme n'est pas réaliste ; il s’agit donc d’identifier les composants à retenir afin de les rendre aussi fiables que possible si nos hypothèses s'avèrent inexactes ou défectueuses ».

« Il faut au moins un an pour mettre au point de tels modèles » -Jose Cortiñas Abrahantes

« Il faut au moins un an pour mettre au point de tels modèles, y compris les phases de test et de validation, en fonction de la complexité de l'organisme et de tous les composants que l'on souhaite inclure. C'est un effort gigantesque et les chercheurs qui ont produit ces modèles méritent toute notre reconnaissance. Outre les modèles produits entre 2015 et 2020, d'autres sont encore en cours de développement aujourd'hui ».

Fiabilité des modèles TK

Des outils tels que TKPlate étant désormais viables, l'attention se porte sur leur fiabilité en tant que sources de preuves.

Jean-Lou : « Comme pour toutes les informations scientifiques, les prédictions fournies par ces modèles comportent une part de variabilité Variations naturelles observées entre les membres d'une population, ou constatées au fil du temps, ou en différents lieux géographiques ; par exemple, variations individuelles de la sensibilité à un composé chimique donné. et d’ incertitude Concept scientifique utilisé dans le domaine de l'évaluation des risques pour décrire tous les types de limitations des connaissances disponibles au moment où une évaluation est menée, avec les ressources convenues, et qui affectent la probabilité des résultats possibles de l'évaluation., en fonction des données disponibles pour l’espèce et de la substance chimique que vous testez. Ces aspects sont présentés de manière transparente dans une série d'études de cas qui se basent sur des normes internationales pour évaluer la fiabilité de chaque modèle ».

Jose : « Tous les travaux de modélisation que nous avons externalisés ont nécessité une mise au point, et une phase de test et de validation approfondies, en exploitant non seulement les données expérimentales existantes sur les animaux, mais aussi des données de laboratoire supplémentaires générées par les sous-traitants. Les études de cas ont permis de tester les résultats des modèles dans différents contextes et pour différentes espèces et ont abouti à des résultats qui concordaient avec nos attentes. Nous sommes donc confiants quant à la fiabilité et à la robustesse des modèles ».

TKPlate est-il déjà utilisé dans les évaluations des risques ?

L'intégration des modèles TK dans une interface conviviale – la plateforme lancée aujourd'hui – est une étape importante pour mettre en œuvre leur utilisation dans le cadre de l'évaluation des risques chimiques à l'EFSA et au-delà.

Carlos Gonçalo das Neves est le scientifique en chef de l'EFSA et un fervent promoteur du développement de « nouvelles approches méthodologiques » (NAM) telles que TKPlate.

Carlos : « Le potentiel de TKPlate et d'autres outils NAM similaires est étonnant. Certaines NAM basées sur des logiciels sont déjà utilisées par l'EFSA et jouent un rôle croissant dans certaines de nos évaluations des risques ».

« TKPlate n'est pas encore utilisé dans les évaluations de l'EFSA, mais des applications de ses modèles sont étudiées afin d'optimiser la plateforme et de donner la priorité à la formation de notre personnel et de nos experts dans toute l'Europe. Dans un futur proche, ceci permettra de promouvoir son utilisation dans l'évaluation des risques par les groupes scientifiques de l'EFSA, nous l'espérons. Et bien sûr, nous pouvons et nous voulons étendre ce soutien à d'autres agences et autorités nationales de l'UE ».

« Nous sommes à l'aube d'une nouvelle ère dans l'évaluation des risques liés aux produits chimiques » -Carlos Gonçalo das Neves

« Nous sommes à l'aube d'une nouvelle ère dans l'évaluation des risques liés aux produits chimiques, qui verra non seulement une réduction bienvenue des tests sur les animaux, très attendue par nos concitoyens, mais qui permettra également d'améliorer la qualité et la pertinence des données utilisées dans nos évaluations. J'espère vraiment que TKPlate représentera un grand pas en avant dans cette direction ». 

Des organismes consultatifs scientifiques tels que l’EFSA attendent impatiemment de pouvoir fournir des évaluations des risques au moyen des NAM.  Il est important que les régulateurs et la société soient rassurés sur le fait que tous les résultats destinés à étayer la prise de décision reposent sur des bases scientifiques solides. Nous sommes convaincus que TKPlate tiendra ses promesses ».

• Editorial – TKPlate 1.0: An Open-access platform for Toxicokinetic and Toxicodynamic modelling of chemicals in food and feed safety
• Technical report - User Guide for TKPlate 1.0: An open access platform for implementing new approach methodologies in chemical risk assessment through toxicokinetic and toxicodynamic modelling
• Technical report - Applications of TKPlate 1.0 for toxicokinetic and toxicodynamic modelling of chemicals: Case Studies
• External scientific report - Further development of a web-based open-source platform for Toxicokinetic and Toxicodynamic modelling: TKPlate 1.0