Les produits chimiques ont amélioré notre qualité de vie. Mais en même temps, ils présentent un risque considérable pour l'homme et l'environnement :pesticides, les produits pharmaceutiques et les plastifiants pénètrent dans l'environnement et la chaîne alimentaire, provoquant des effets indésirables en plus de ceux souhaités. Malgré la législation en vigueur, l'évaluation et le suivi des risques restent insuffisants.

Cela est dû, entre autres facteurs, à l'approche actuelle d'évaluation des dangers potentiels des produits chimiques étant basée sur un nombre relativement petit de composants individuels. Aujourd'hui, il y a une prise de conscience croissante du fait que les humains et l'environnement sont exposés à un cocktail de dizaines de milliers de produits chimiques. Seule une fraction de ces produits chimiques a été identifiée à ce jour; l'effet sur les systèmes biologiques et le rôle des produits chimiques individuels et des produits de dégradation dans le cocktail restent largement incertains. À la fois, le nombre de nouvelles substances chimiques enregistrées augmente rapidement :de 20 millions à 156 millions entre 2002 et 2019. Tout cela rend difficile la détection des relations de cause à effet et nécessite de nouveaux modèles théoriques et approches méthodologiques.

Pour cette raison, la revue par le groupe d'auteurs dirigé par le professeur Beate Escher de l'UFZ donne un aperçu des technologies appropriées pour identifier les produits chimiques dans des mélanges complexes et capturer leurs effets. Ils évaluent en outre le potentiel et les limites de ces technologies.

La publication précise que ce n'est pas seulement une question de méthodes analytiques - le succès des procédures analytiques dépend également de « quels » échantillons sont prélevés et « comment » ils sont traités. L'utilisation des mêmes approches pour différents types d'échantillons, allant de l'eau et du sol au sang ou aux tissus, permet de comparer les résultats ultérieurement. Lingettes ou bracelets en silicone, entre autres, sont soulignés comme étant particulièrement innovants dans leur capacité à capturer l'exposition personnelle des individus aux polluants.

Les possibilités offertes par l'analyse chimique ont connu d'énormes améliorations grâce à la croissance, évolution et accessibilité de la spectrométrie de masse à haute résolution (HR-MS). Souvent associé à d'autres technologies, La HR-MS peut détecter des dizaines de milliers de signaux dans des échantillons biologiques et environnementaux. Il constitue également la base du « dépistage des suspects » pour identifier des produits chimiques inconnus dans des mélanges complexes. « Cela nous permet, entre autres, détecter de nouveaux polluants problématiques dans l'environnement, " dit Beate Escher. " Mais il ne pourra jamais capturer toutes les substances. Même les substances présentes en dessous de la limite de détection instrumentale ou en dessous du seuil d'effet peuvent contribuer au risque."

Le groupe de chercheurs recommande par conséquent de compléter les procédures d'analyse chimique par des outils bioanalytiques capables de capter spécifiquement les effets de mélange dans l'évaluation de la toxicité des effluents d'eaux usées et des sédiments. Traditionnellement, des essais biologiques in vivo sur organismes entiers ont été utilisés à cette fin, mais ces essais biologiques ont souffert d'un débit d'échantillon limité, entre autres inconvénients. L'avancement des essais biologiques cellulaires in vitro a maintenant ouvert de nouvelles possibilités qui non seulement réduisent le besoin d'expérimentation animale, mais se prêtent également à la robotique à haut débit. « L'application d'essais in vitro à haut débit pour l'évaluation des risques environnementaux de mélanges et d'échantillons environnementaux complexes n'en est qu'à ses débuts mais a un grand potentiel, " affirme Beate Escher.

Compléter la spectrométrie de masse à haute résolution avec des outils bioanalytiques permet de capturer des informations sur les effets de tous les produits chimiques dans un échantillon. Le professeur Escher est d'avis qu'une combinaison de ces deux outils a le potentiel de révolutionner la surveillance environnementale. C'est l'une des raisons pour lesquelles la plateforme technologique CITEPro (Chemicals in the Environment Profiler) a été mise en place à l'UFZ. Cette plate-forme permet la préparation et le test d'échantillons au moyen de procédures analytiques et bioanalytiques à haut débit. Mais CITEPro est plus qu'un simple matériel. C'est un concept conçu pour caractériser l'exposome, c'est-à-dire pour capturer l'intégralité de toutes les influences environnementales auxquelles un individu est exposé au cours de sa vie. Cela inclut des facteurs externes (produits chimiques dans l'air, dans l'eau ou les aliments) et les produits chimiques internes produits par un organisme en réponse à divers facteurs de stress.

Conclusion

Le nombre de produits chimiques identifiés dans les échantillons environnementaux à l'aide d'analyses instrumentales sophistiquées augmente régulièrement. Au cours des dernières années, de meilleurs outils ont été développés pour étudier leurs effets combinés et leurs mécanismes de toxicité. Il reste néanmoins difficile d'élucider les facteurs de stress chimique dans l'environnement. Les liens entre l'environnement, la faune et les humains ne peuvent être réalisés qu'en appliquant une approche intégrée de suivi et d'évaluation.

Traquer les produits chimiques et leurs produits de transformation dans l'environnement et dans notre organisme est un immense défi (bio)analytique :échantillonnage, extraction, la détection chimique et l'analyse des données doivent toutes être affinées les unes par rapport aux autres pour obtenir des informations fiables.

La quantification des effets des mélanges est une façon de capturer tous les produits chimiques présents et leurs produits de transformation bioactifs. La pertinence évidente des mélanges et le fait qu'il existe des milliers de produits chimiques présents dans l'environnement et dans notre corps signifient qu'un changement dans le paradigme réglementaire existant vers les effets des mélanges est urgent.