La plupart des consommateurs seraient consternés par le peu de connaissances que nous avons sur la majorité des produits chimiques. Seuls 3 pour cent des produits chimiques industriels – principalement des médicaments et des pesticides – sont testés de manière approfondie. La plupart des 80, 000 à 140, 000 produits chimiques contenus dans des produits de consommation n'ont pas été testés du tout ou n'ont été examinés que superficiellement pour voir quels dommages ils peuvent causer localement, au point de contact et à des doses extrêmement élevées.

Je suis médecin et ancien responsable du Centre européen de validation des méthodes alternatives de la Commission européenne (2002-2008), et je me consacre à trouver plus rapidement, méthodes moins coûteuses et plus précises pour tester la sécurité des produits chimiques. À cette fin, Je dirige maintenant un nouveau programme à l'Université Johns Hopkins pour réorganiser les sciences de la sécurité.

Dans le cadre de cet effort, nous avons maintenant développé une méthode informatique pour tester les produits chimiques qui pourrait économiser plus d'un milliard de dollars américains par an et plus de 2 millions d'animaux. Surtout à une époque où le gouvernement annule les réglementations sur l'industrie chimique, de nouvelles méthodes d'identification des substances dangereuses sont essentielles pour la santé humaine et environnementale.

Comment l'ordinateur a succédé au rat de laboratoire

Nos tests informatisés sont possibles grâce au REACH européen (Enregistrement, Évaluation, Autorisations et restrictions des produits chimiques) :Il s'agit de la première réglementation mondiale à consigner systématiquement les produits chimiques industriels existants. Sur une période d'une décennie de 2008 à 2018, au moins les produits chimiques produits ou commercialisés à plus d'une tonne par an en Europe devaient être enregistrés avec des informations de test de sécurité croissantes en fonction de la quantité vendue.

Notre équipe a publié une analyse critique des exigences européennes en matière d'essais en 2009, concluant que les exigences de la législation ne pouvaient être satisfaites qu'en adoptant de nouvelles méthodes d'analyse chimique. L'Europe ne suit pas les nouveaux produits chimiques en dessous d'un marché annuel ou d'un volume de production de 1 tonne. Mais la taille similaire de l'industrie chimique américaine apporte environ 1, 000 produits chimiques dans cette gamme de tonnage sur le marché chaque année. Cependant, L'Europe fait un bien meilleur travail en demandant des données de sécurité. Cela montre également combien de nouvelles substances doivent être évaluées chaque année, même lorsqu'elles sont produites en petites quantités inférieures à 1 tonne, qui ne sont pas réglementés en Europe. Des méthodes informatiques peu coûteuses et rapides s'y prêtent.

Notre groupe a profité du fait que REACH a rendu publiques ses données de sécurité sur les produits chimiques enregistrés. En 2016, nous avons reformaté les données REACH, le rendant lisible par machine et créant la plus grande base de données toxicologiques jamais créée. Il a enregistré 10, 000 produits chimiques et les a connectés aux 800, 000 études associées.

Cela a jeté les bases pour tester si les tests sur les animaux - considérés comme l'étalon-or pour les tests de sécurité - étaient reproductibles. Certains produits chimiques ont été testés étonnamment souvent dans le même test sur les animaux. Par exemple, deux produits chimiques ont été testés plus de 90 fois dans des yeux de lapin; 69 produits chimiques ont été testés plus de 45 fois. Cet énorme gaspillage d'animaux, cependant, nous a permis d'étudier si ces tests sur animaux ont donné des résultats cohérents.

Notre analyse a montré que ces tests, qui consomment plus de 2 millions d'animaux par an dans le monde, ne sont tout simplement pas très fiables - lorsqu'il est testé sur des animaux, un produit chimique connu pour être toxique n'est prouvé que dans environ 70 pour cent des tests répétés sur les animaux. Il s'agissait de tests sur des animaux effectués conformément aux lignes directrices de l'OCDE pour les tests en vertu des bonnes pratiques de laboratoire - c'est-à-dire, le meilleur que vous puissiez obtenir. Cela montre clairement que la qualité de ces tests est surestimée et que les agences doivent essayer des stratégies alternatives pour évaluer la toxicité de divers composés.

Les mégadonnées plus fiables que les tests sur les animaux

Suivant la vision de la toxicologie pour le 21ème siècle, un mouvement mené par les agences américaines pour réorganiser les tests de sécurité, un travail important a été réalisé par mon doctorat. étudiant Tom Luechtefeld au Johns Hopkins Center for Alternatives to Animal Testing. En collaboration avec Underwriters Laboratories, nous avons maintenant tiré parti d'une base de données étendue et d'un apprentissage automatique pour prédire les propriétés toxiques. Comme nous le rapportons dans la revue Toxicological Sciences, nous avons développé un nouvel algorithme et une base de données pour analyser les produits chimiques et déterminer leur toxicité - ce que nous appelons la relation d'activité de structure de lecture croisée, RASAR.

Pour faire ça, nous avons d'abord créé une énorme base de données avec 10 millions de structures chimiques en ajoutant plus de bases de données publiques remplies de données chimiques, lequel, si vous calculez les chiffres, représentent 50 000 milliards de paires de produits chimiques. Un supercalculateur a alors créé une carte de l'univers chimique, dans lequel les produits chimiques sont proches les uns des autres s'ils partagent de nombreuses structures en commun et éloignés là où ils ne le font pas. La plupart du temps, toute molécule proche d'une molécule toxique est également dangereuse. Encore plus probable si de nombreuses substances toxiques sont proches, les substances inoffensives sont loin. N'importe quelle substance peut maintenant être analysée en la plaçant dans cette carte.

Si cela semble simple, ce n'est pas. Cela nécessite un demi-milliard de calculs mathématiques par produit chimique pour voir où cela se situe. Le voisinage chimique se concentre sur 74 caractéristiques qui sont utilisées pour prédire les propriétés d'une substance. En utilisant les propriétés des produits chimiques voisins, nous pouvons prédire si un produit chimique non testé est dangereux. Par exemple, pour prédire si un produit chimique provoquera une irritation des yeux, notre programme informatique utilise non seulement des informations provenant de produits chimiques similaires, qui ont été testés sur des yeux de lapin, mais aussi des informations sur les irritations cutanées. En effet, ce qui irrite généralement la peau nuit également aux yeux.

Dans quelle mesure l'ordinateur identifie-t-il les produits chimiques toxiques ?

Cette méthode sera utilisée pour les nouvelles substances non testées. Cependant, si vous le faites pour des produits chimiques pour lesquels vous disposez réellement de données, et comparer la prédiction avec la réalité, vous pouvez tester à quel point cette prédiction fonctionne. Nous l'avons fait pendant 48, 000 produits chimiques bien caractérisés pour au moins un aspect de la toxicité, et nous avons trouvé les substances toxiques dans 89 pour cent des cas.

Ceci est clairement plus précis que les tests sur les animaux correspondants qui ne donnent la bonne réponse que 70 pour cent du temps. Le RASAR doit désormais être formellement validé par un comité interagences de 16 agences américaines, y compris l'EPA et la FDA, qui mettra au défi notre programme informatique avec des produits chimiques dont l'issue est inconnue. C'est une condition préalable à l'acceptation et à l'utilisation dans de nombreux pays et industries.

Le potentiel est énorme :L'approche RASAR est essentiellement basée sur des données chimiques qui ont été enregistrées pour les échéances REACH 2010 et 2013. Si nos estimations sont correctes et que les producteurs de produits chimiques n'auraient pas enregistré de produits chimiques après 2013, et à la place utilisé notre programme RASAR, nous aurions économisé 2,8 millions d'animaux et 490 millions de dollars en coûts de tests – et reçu des données plus fiables. Il faut admettre que c'est un calcul très théorique, mais cela montre à quel point cette approche pourrait être utile pour d'autres programmes de réglementation et évaluations de la sécurité.

À l'avenir, un chimiste pourrait vérifier RASAR avant même de synthétiser son prochain produit chimique pour vérifier si la nouvelle structure aura des problèmes. Ou un développeur de produits peut choisir des alternatives aux substances toxiques à utiliser dans ses produits. C'est une technologie puissante, qui commence seulement à montrer tout son potentiel.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.