Recherches toxicologiques
Mission : Préserver et
améliorer la santé des Canadiennes et des Canadiens
en effectuant des recherches toxicologiques visant à
assurer la salubrité des aliments.
Objectif : Utiliser les méthodes
de recherche en toxicologie pour déterminer et
caractériser les dangers pour la santé humaine
associés aux aliments.
La Division de la recherche toxicologique a pour
responsabilité d'identifier et d'examiner les
dangers potentiels pour la santé associés à
des contaminants chimiques, notamment ceux d'origine
environnementale, les substances chimiques agricoles, les
substances toxiques naturelles dans les aliments et leurs
constituants, ainsi que les additifs alimentaires. Des
études sont effectuées sur les effets
cancérigènes, mutagènes, neurotoxiques, les
effets sur la reproduction et d'autres effets nocifs
potentiels de ces produits chimiques, y compris les
altérations du système immunitaire.
La Division de la recherche toxicologique est
située dans l'immeuble Sir Frederick Banting,
Pré Tunney, Ottawa (Ontario) Canada, KlA OL2 (indice de
l'adresse 2202Dl). Le personnel est composé de
37 chercheurs scientifiques, biologistes et techniciens.
La Division fait partie du Bureau de l'innocuité des
produits chimiques, Direction des aliments, Direction
générale de la protection de la santé.
Chef intérimaire de la Division : Rekha Mehta,
Ph.D.
Tél. : (613) 957-0938 / 0987
Rekha_Mehta@hc-sc.gc.ca
Chef de division, Division de la recherche
toxicologique
Frank Iverson Ph.D.
Directeur de recherche
Tél. : (613) 957-0987
Domaines de recherche:
Toxicologie et mécanisme d'action des hydrocarbures
cycliques halogénés qui contaminent les aliments,
notamment des BPC, des dioxines, des furanes; des toxines
naturelles y compris les toxines des crustacés et
coquillages (acide domoïque et acide okadaïque);
des mycotoxines telles que la vomitoxine; des antioxydants, y
compris les phénols de synthèse tels que le BHA;
mécanisme d'action des antioxydants, évaluation
biologique du risque, cancérogénicité.
Section de toxicologie
générale
La section s'occupe de la conception, de la
réalisation et de l'évaluation
d'études toxicologiques portant sur les additifs
alimentaires, les contaminants dans les aliments et
l'environnement, ainsi que les pesticides qui se
retrouvent dans les sources d'alimentation humaine. On
fait en outre appel à une équipe multidisciplinaire
de chercheurs qui utilisent diverses espèces
d'animaux de laboratoire en vue de trouver des
paramètres toxicologiques qui donnent une idée des
effets sur la santé humaine (p. ex. effets sur la
reproduction, effets immunologiques, etc.). En outre, ces
études doivent respecter les exigences des Bonnes
pratiques de laboratoire pour être acceptées par
les organismes internationaux de réglementation. La
section a une expertise dans la conception et la
réalisation d'études de
cancérogénicité aiguë, subchronique et
chronique basée sur des produits chimiques comme la
saccharine (additif alimentaire),
l'hexachlorobenzène (pesticide/polluant de
l'environnement), la mycotoxine appelée
communément vomitoxine, le toxaphène (pesticide
interdit) de même que les biphényles
polychlorés (BPC) qui polluent l'environnement.
Reproduction et
développement
Fonction reproductrice - l'accent est mis sur la
reproduction masculine. Perturbation du système
endocrinien - effets de l'exposition à des
contaminants organochlorés dans les aliments in
utero et durant la lactation sur le développement
de l'appareil reproducteur de l'homme. Action des
contaminants dans les aliments sur l'appareil
reproducteur masculin - notamment en ce qui concerne la
perturbation de la biosynthèse et du métabolisme
des androgènes ainsi que la fonction du
spermatozoïde. Domaines d'expertise :
enzymologie (dosages radiométriques des enzymes
stéroïdogènes dans les tissus des organes
reproducteurs masculins et féminins et dans le foie de
l'homme et de la femme); surveillance et soins des
animaux; fractionnement subcellulaire de tissus; manipulation
d'isotopes; incubations; extraction de substances
organiques; chromatographie; spectrométrie de
scintillation; autoradiographie; recristallisation; analyse
cinétique; biologie moléculaire (détermination
des mécanismes d'action des contaminants dans les
aliments : extraction de l'ARN); chromatographie;
étude de la biologie cellulaire par RT-PCR pour examiner
les effets des contaminants dans les aliments sur
l'activation et l'inactivation des récepteurs
des hormones androgènes; luminométrie.
Immunologie/Immumotoxicologie
Élaboration, maintien et mise en oeuvre du Programme
d'immunotoxicologie à l'intérieur de la
Direction des aliments et conception de protocoles
expérimentaux et réalisation d'études
d'immunitoxicité pour étayer la
réglementation. Le Programme d'immunotoxicologie a
recours à plusieurs techniques validées à
l'échelle internationale. Ces techniques sont
appliquées à l'étude des effets nocifs
potentiels de certains produits chimiques sur le système
immunitaire des humains, des primates non humains et des
rongeurs. Le programme offre une nouvelle façon
d'évaluer l'immunotoxicité chimio-induite
des additifs alimentaires de même que des produits
chimiques dans l'environnement qui s'introduisent
accidentellement dans la chaîne alimentaire. Au nombre
des produits chimiques qui ont déjà fait
l'objet d'études, citons : les contaminants
environnementaux tels que les BPC, le toxaphène et le
chlordane; les mycotoxines telles que le
désoxynivalénol et les fumonisines; ainsi que les
métaux tels que le plomb et le mercure. Le Programme
d'immunotoxicologie fait appel à des techniques
d'évaluation quantitative et fonctionnelle des
effets et des produits chimiques sur certains aspects
humoraux et cellulaires du système immunitaire de
même que sur des paramètres non spécifiques du
système immunitaire. On utilise également les
techniques de cytométrie de flux et on peut effectuer
des cultures de tissus. Parmi les techniques
régulièrement utilisées dans les projets de
recherche figurent le dosage des lymphocytes T et de
leurs sous-ensembles, des lymphocytes B, des lymphocytes
tueurs naturels (NK) et des cellules mononucléaires
phagocytaires dans les préparations de cellules
mononucléaires tirées du sang
périphérique, de la rate ou du thymus en utilisant
la technique de cytométrie de flux;
l'évaluation de l'immunité à
médiation humorale en injectant à des animaux de
laboratoire des antigènes T- et B- dépendants et en
dosant les anticorps spécifiques aux antigènes
à l'aide de la méthode des plaques
d'hémolyse, ELISA, des techniques
d'hémagglutination ou de lyse dépendante du
complément; l'évaluation de l'immunité
à médiation cellulaire à l'aide de la
technique de la prolifération des lymphocytes induite
par des mitogènes (incorporation de thymidine
tritiée) et la technique de culture simple de
lymphocytes mêlés; l'évaluation de
l'hypersensibilité retardée au moyen de la
sensibilisation et de la provocation avec du
dinitrochlorobenzène (primates non humains), et de la
sensibilisation et de la provocation avec de l'oxazolone
chez les rats et les souris; l'évaluation de
l'immunité non spécifique par cytométrie
de flux de l'activité phagocytaire des monocytes
(sang périphérique) et des macrophages (cellules de
l'exsudat péritonéal); l'évaluation de
la mobilisation du calcium par cytométrie de flux; et
l'évaluation de la résistance aux
bactéries à l'aide du modèle
d'infectivité de Listeria monocytogenes. Le
programme d'immunotoxicologie est constamment mis à
jour et de nouvelles méthodes sont adaptées ou
mises au point afin de répondre de façon
adéquate aux besoins du Programme. La standardisation et
l'harmonisation des méthodes d'immunotoxicologie
à l'échelle nationale et internationale sont
deux activités permanentes du Programme
d'immunotoxicologie.
Section de la
génotoxicité et carcinogénèse
Mise au point de marqueurs cellulaires et moléculaires
pour la détection précoce des effets
toxicologiques, génotoxiques et cancérigènes
des additifs/contaminants alimentaires naturels et de
synthèse, ainsi que modulation de ses effets nocifs par
des nutriments. On se sert de modèles animaux pour
appliquer certains de ces biomarqueurs à
l'évaluation du risque de cancer associé aux
mycotoxines et aux résidus de pesticides au niveau de
certains organes comme le foie, le rein, la glande mammaire,
l'oesophage et le côlon. Ces biomarqueurs et
d'autres biomarqueurs appropriés sont ultimement
appliqués en épidémiologie moléculaire
afin d'améliorer l'évaluation du risque de
cancer chez l'humain et les stratégies de
prévention primaires visant les contaminants
présents dans les aliments. Parmi les méthodes et
techniques utilisées au laboratoire, citons :
fractionnement des tissus au niveau subcellulaire et
macromoléculaire (ADN, ARN, protéine) (foie,
oesophage, rein, estomac, côlon, intestin); isolement
d'hépatocytes; interventions chirurgicales
(hépatectomie, perfusion d'un organe);
chromatographie liquide à haute performance,
chromatographie sur couche mince, chromatographie en phase
gazeuse; analyse d'isotopes, cinétique des enzymes,
fluorimétrie, spectrophotométrie; histochimie des
enzyme sériques (gamma-glutamyl transpeptidase,
coloration à l'argent, régions des
organisateurs nucléolaires); immuno-histochimie
(glutathione S-transférase alpha, µ et pi,
protéines oncogènes, cyclines, antigènes
nucléaires des cellules en phase de prolifération,
apoptose); cytométrie de flux (analyse du cycle
cellulaire, glutathion S-transférase alpha, µ et
pi, protéines oncogènes), autoradiographie (
3 H-thymidine pour déterminer la
prolifération cellulaire); analyse des produits
d'addition de l'ADN (produits d'addition de
l'ADN de l'aflatoxine B1, méthylation
de l'ADN de la 8-hydroxydésoxyguanosine); analyse
des enzymes de restriction de 5-méthylcytosine.
Concentrations tissulaires de
S-adénosyl-L-méthionine,
5'-méthylthioadénosine et
S-adénosylhomocystéine (ELISA); protéines
oncogènes dans le sérum.
Toxines naturelles
(mycotoxines, toxines de crustacés et
coquillages)
Conception et réalisation d'études de
toxicologie à court et à long terme portant sur des
rats ou des souris pour examiner la toxicité et le
mécanisme d'action de toxines naturelles et de
contaminants présents dans les aliments. Expertise dans
l'élaboration de protocoles dans les
sous-disciplines suivantes : immunotoxicologie et
dosages immunologiques, hématologie, chimie clinique,
culture de tissus et essais de toxicité in
vitro. Méthodologie : conception et
réalisation de dosages immuno-enzymatique (ELISA) et
dosages enzymatiques standard pour la mesure de
paramètres cliniques pour la fonction plaquettaire et la
biochimie; préparation et culture de lymphocytes pour la
mesure de paramètres immunotoxicologiques; maintien et
manipulation de lignées cellulaires continues pour les
études in vitro ; conception, validation et
application d'épreuves de toxicité in
vitro pour divers paramètres, y compris la mort
cellulaire, l'induction d'enzymes, l'absorption
de colorants et le transport membranaire.
Toxicologie
moléculaire
Domaines d'expertise : biologie moléculaire et
chimie des protéines. Domaines
d'intérêt : toxicologie moléculaire
et caractéristiques moléculaires des
antigènes. Habituellement, les projets comportent la
surveillance de la transcription et l'expression des
protéines de gènes cibles dans les tissus
isolés et dans des organes à la suite d'une
agression ou d'une provocation toxicologique possible.
Certains des marqueurs d'intérêt sont le
cytochrome P450 1A1, 1A2, 1B1, 2B1/2, 2E1, 2C11, 3A1 et 4A1;
le GSTa, le GSTb, le GSTp, les PKC, les kinases
dépendantes de la cycline, les inhibiteurs du cycle
cellulaire p21 et p27; et la cycline D et la cycline E. Le
laboratoire travaille également à l'isolement
de protéines et à la caractérisation des
anticorps et des protéines intéressantes.
Techniques couramment utilisées : isolement de
l'ADN et de l'ARN; clonage de l'ADN et de
fragments obtenus par PCR; PCR , RT-PCR et PCR permettant une
visualisation différentielle; séquençage de
l'ADN; transfert de type Northern; transfert de type
Southern; transfert de type Western; quantification relative
de l'ARNm cible et des protéines par
densitométrie des produits obtenus par RT-PCR ou
transfert de type Western; électrophorèse de
l'ADN et de l'ARN en gel d'agarose et
d'acrylamide; électrophorèse 2D de
protéines en gel de polyacrylamide en présence de
SDS; purification de protéines par chromatographie FPLC.
Mutagénicité
L'accent est mis sur les études in vitro de
la toxicologie des aliments associés à des produits
chimiques et l'examen des mécanismes biologiques en
cause. Le laboratoire s'est surtout occupé
d'évaluer les produits chimiques utilisés dans
les tests pour déterminer leur activité
mutagénique et les effets sur les mécanismes
d'altération et de réparation de l'ADN. On
travaille de façon soutenue à la mise au point de
méthodes basées sur des lignées cellulaires
continues pour faciliter et réduire au minimum
l'utilisation de modèles animaux. Les activités
de laboratoire ont été élargies récemment
pour inclure diverses épreuves in vitro pour
l'évaluation de l'activité neurotoxique des
produits chimiques testés et de leur effet perturbateur
sur le système endocrinien. Au nombre des techniques
figurent la culture cellulaire; les essais de
mutagénèse chez le hamster chinois
V79/HGPRT; les tests d'Ames de
mutagénèse de Salmonella; les essais pour
la formation de produits d'addition de l'ADN,
l'élimination des lésions, la cassure des brins
et la réparation de l'ADN; la réplication; la
quantification de l'ADN et des protéines; les essais
sur la formation de colonies; les analyses
colorimétriques et par fluorescence de la
viabilité; les essais d'absorption des substances
radio-marquées; la biologie moléculaire, la
construction de vecteurs d'ADN et les techniques
d'expression des gènes; les essais de transfection
de l'ADN et les essais avec des gènes marqueurs;
l'immunohistochimie.
Toxicologie biochimique,
pharmacocinétique
La section a une expertise dans le domaine de la toxicologie
rénale et plus particulièrement dans
l'élaboration et la standardisation d'un
programme d'évaluation de la fonction rénale et
de l'atteinte rénale après une exposition
à des substances néphrotoxiques. De plus, la
toxicocinétique des contaminants peut également
être évaluée. Parmi les domaines
d'intérêt, citons également
l'étude du métabolisme des xénobiotiques
et notamment d'une famille d'enzymes de
métabolisation, dont le cytochrome P450. Méthodes
et techniques : déterminants de la fonction
rénale et/ou de l'altération rénale;
paramètres de l'analyse d'urine, dont la mesure
de l'enzymurie, de la protéinurie, de la
créatinine urinaire et de l'osmolalité; mesures
du transport des ions organiques dans des coupes du cortex
rénal; modèle toxicocinétique de la clairance
rénale; analyse du cytochrome P450, notamment essais
pour les iso-enzymes spécifiques (CYP1A1, CYP2B, CYP3A);
métabolisme des xénobiotiques, toxicologie des
mélanges chimiques.
Section de la
pathologie
Évaluation des altérations tissulaires et
cellulaires induites par des composés chimiques naturels
ou de synthèse, des polluants de l'environnement,
qui s'introduisent dans la chaîne alimentaire ou
sont utilisés à des fins thérapeutiques. La
section de la pathologie englobe les laboratoires
d'histopathologie, de pathologie neurotoxicologique,
d'hématologie et de pathologie moléculaire. Une
approche variée est utilisée pour identifier les
sites cibles, la nature et l'étendue des
altérations tissulaires et cellulaires induites par des
composés potentiellement toxiques, leurs marges de
sécurité et l'impact éventuel sur la
santé humaine. Principales techniques
utilisées : immunohistochimie, morphométrie,
microscopie électronique à transmission et biologie
moléculaire. Projets de recherche en cours :
toxines des poissons et fruits de mer, mycotoxines, dioxines,
acides aminés excitateurs, effets de l'exposition
prénatale à des hydrocarbures aromatiques
polyhalogénés sur le développement du cerveau,
marqueurs de l'atteinte et de la
dégénération neuronales, récepteurs du
glutamate, application des nouvelles méthodes à la
pathologie toxicologique, organes
circumventriculaires/système nerveux autonome et
système de conduction cardiaque comme sites cibles de
l'activité toxique et cardiotoxique des
xénobiotiques.
Pathologie
moléculaire
Toxicologie moléculaire axée sur le coeur et le
cerveau comme organes cibles vitaux pour l'effet/
l'action des xénobiotiques. Application des
techniques de biologie moléculaire à la pathologie
toxicologique et à l'évaluation de
l'innocuité des composés chimiques.
Récepteurs du glutamate dans le cerveau et les tissus
périphériques, c.-à-d. coeur, reins et
testicules, comme médiateurs potentiels de
l'excitotoxicité. Ces récepteurs sont
situés dans des endroits différents selon le type
de cellules, ce qui semble indiquer qu'ils jouent un
rôle crucial dans l'homéostase de
l'organisme. Étude de la neurotoxicité des
toxines dans l'environnement et les aliments à
l'aide de marqueurs moléculaires de l'atteinte
neurale. Récepteurs du glutamate, du GABA, et de la
dopamine et leur rôle en ce qui concerne
l'innocuité et la toxicité des aliments.
Neurotoxicologie du développement.
Expertise : génétique des bactéries,
plasmides, séquençage de l'ADN, construction de
banques génomiques et de sondes spécifiques à
l'espèce pour les PGPR (rhizobactéries
favorisant la croissance des végétaux), transferts
de Southern, extraction de l'ARN total et de l'ARNm,
RT-PCR, PCR semi-quantitatif, transferts de Western, de
Northern, visualisation différentielle de l'ARNm
à l'aide de la RT-PCR, culture cellulaire,
immunochimie et hybridation in situ.
Pathologie
toxicologique
Pathologie générale pour la plupart des
espèces animales (y compris maladies des animaux de
parcs zoologiques, maladies de la faune, des poissons).
Pathologie comparative par le biais d'une collaboration
avec la Faculté de médecine de
l'Université d'Ottawa; recherche de
l'Institut de cardiologie d'Ottawa sur la mise au
point de dispositifs d'assistance ventriculaire
(programme de coeurs artificiels); recherche en collaboration
avec l'Université dans le domaine des effets
secondaires et de la toxicité des médicaments,
l'accent étant mis sur les pathologies
associées au traitement ou à l'exposition
prolongés. Services de consultation fournis aux groupes
chargés de la réglementation au sein de la
Direction des aliments et du Programme des produits
thérapeutiques en ce qui concerne les études
précliniques et cliniques.
Recherches en cours : morphométrie, histochimie,
microscopie électronique à transmission et à
balayage pour diverses espèces d'animaux de
laboratoire, y compris les primates.
Toxines dans les poissons et fruits de mer : effets
pathologiques d'une exposition brève ou
prolongée, l'accent étant mis sur
l'étude des récepteurs et des sites cibles dans
le système nerveux et l'appareil circulatoire des
rats et des singes. Études au microscope optique et
électronique de la prolifération des peroxysomes,
et phospholipidose induite par diverses classes de produits
chimiques.
|