Test d'irritation oculaire in vitro au lieu de l'expérimentation animale standard

Chacun d'entre nous en a certainement déjà fait l'expérience : en prenant une douche, du savon se retrouve dans l'œil, ce qui provoque des brûlures et des démangeaisons. Mais les conséquences sont bien plus dramatiques lorsque des substances chimiques plus fortes, comme celles contenues dans les produits ménagers, entrent en contact avec l'œil. Une goutte d'acide suffit à endommager la cornée de notre organe visuel exposé et sensible et à laisser une cicatrice permanente. Quelques gouttes de solutions basiques peuvent même opacifier l'ensemble de la cornée pour toujours. C'est pourquoi les experts étudient le risque potentiel d'irritation des yeux par les produits chimiques depuis 1944 à l'aide du test de Draize. Les substances sont instillées dans les yeux de lapins. Après plusieurs jours, les substances chimiques sont ensuite classées : dans la catégorie 1 du SGH (Système général harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques) pour les dommages irréversibles, dans la catégorie 2 du SGH pour les dommages réversibles ou dans les produits chimiques non soumis à l'obligation d'étiquetage car non nocifs.

Expérience animale standard réprouvée

Les expériences sur les animaux sont toutefois discréditées depuis des années. Les scientifiques du monde entier travaillent donc d'arrache-pied pour trouver des alternatives. Jusqu'à présent, il n'était toutefois pas possible de faire une distinction fiable entre les lésions irréversibles et réversibles sans recourir à l'expérimentation animale, de sorte qu'il n'était pas possible de remplacer complètement le test de Draize. Les chercheurs du Centre de traduction Fraunhofer pour les thérapies régénératives TLZ du Fraunhofer ISC à Würzburg développent actuellement, en collaboration avec des partenaires de l'industrie et de la recherche, un système de test in vitro basé sur l'impédance qui permet de faire cette distinction. Parallèlement, ce système sera soumis à l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) et établi en tant que nouvelle directive de test.

Test de lésion oculaire basé sur l'impédance

La nouvelle méthode de test combine un modèle de cornée modifié, basé sur des modèles de tissus humains, et la spectroscopie d'impédance non invasive. "Nous cultivons d'abord en laboratoire des tissus humains qui reproduisent la partie antérieure de la cornée, la cornée. Les cellules du tissu sont enveloppées d'une membrane cellulaire qui, en raison de sa composition chimique, agit comme un isolant électrique. Si les cellules forment une ou plusieurs couches fermées, il en résulte une résistance mesurable. Les propriétés de barrière des épithéliums, la couche la plus externe de la cornée, peuvent être déterminées par la résistance électrique", explique le Dr Christian Lotz, scientifique au Fraunhofer TLZ, à propos du principe. Si une substance de test provoque des dommages à l'œil, la barrière est détruite, les cellules meurent, des trous apparaissent et la résistance diminue. Le courant peut à nouveau circuler librement. Plus les couches de cellules meurent, plus la résistance diminue. De cette manière, il est possible de mesurer indirectement l'état du tissu avec le spectromètre d'impédance, sans détruire le modèle de tissu, donc de manière non invasive. Si le tissu cellulaire n'est pas endommagé, la résistance est élevée. En revanche, si les cellules sont détruites, la barrière électrique s'effondre.

Possibilité de distinguer les dommages réversibles et irréversibles

"Contrairement à d'autres méthodes, notre test de lésion oculaire basé sur l'impédance n'est pas destructif, nous pouvons mesurer le même modèle à plusieurs reprises et analyser si le tissu se rétablit ou non au bout de sept jours ou plus", explique le biomédecin. Ce n'est pas le cas pour une substance toxique de catégorie 1, mais pour une substance chimique de catégorie 2, la structure cellulaire se régénère en sept jours, ce qui permet de classer clairement les dommages irréversibles ou réversibles. "Différents produits chimiques peuvent être appliqués sur le modèle de tissu in vitro en un seul essai, et nous pouvons même mesurer la régénération. C'est une nouveauté qui n'était pas réalisable jusqu'à présent. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de déterminer si la structure cellulaire se rétablissait après sept jours. Grâce à la spectroscopie d'impédance, nos tests y parviennent très bien".

Le spectromètre d'impédance mobile pour l'analyse des modèles de tissus in vitro est un quart de la taille d'un gros livre. Outre une plaque d'électrode pour mesurer la résistance électrique, il comprend une plaque de culture cellulaire avec des chambres de tissu pour 24 modèles de cornée ainsi que l'électronique. Pour l'évaluation, l'appareil est connecté à un ordinateur portable. En raison de sa petite taille, on peut l'emporter sans problème à la banque de culture cellulaire.

Une étude multilaboratoire pose les bases de nouvelles directives d'essai dans le cadre de l'OCDE

Pour les tests, on a d'abord eu recours à un kit d'entraînement composé de 70 substances - dont des acides, des bases et d'autres produits chimiques - appartenant aux différentes catégories du SGH. Actuellement, la reproductibilité du test est démontrée dans le cadre d'une étude multi-laboratoires à laquelle participent l'Institut fédéral d'évaluation des risques et l'Université Goethe. Pour ce faire, les laboratoires utilisent un kit de validation optimisé, en aveugle, qui comprend 30 substances de test. "Avec cette étude multi-laboratoires, nous voulons démontrer que le Fraunhofer ISC n'est pas le seul à pouvoir utiliser cette nouvelle méthode de mesure non invasive, mais que d'autres instituts de recherche peuvent également le faire", explique Lotz. Les résultats permettront de décider si, dans le cadre de l'OCDE, une nouvelle directive d'essai reconnue à l'échelle mondiale sera développée pour répondre aux besoins réglementaires et permettre des prédictions sur les effets des produits chimiques sur la santé humaine et l'environnement sans recourir à l'expérimentation animale. "Nous sommes persuadés que d'ici deux à trois ans environ, une nouvelle directive d'essai reconnue au niveau international sera disponible en tant qu'alternative sans expérimentation animale".

Source : Fraunhofer ISC