Biodisponibilité : État des connaissances et pistes deÉtat des … · 2013-08-27 · Journée RECORD – 27/09/2012 Biodisponibilité : État des connaissances et pistes deÉtat

Journée RECORD – 27/09/2012

Biodisponibilité :État des connaissances et pistes deÉtat des connaissances et pistes de recherche pour une meilleure évaluation du risque sanitaire par q pingestion de sol

C. Dabin / A. Guigonnet-Sergent – ICF Environnementg g

E. Gardeur-Algros / A.M. Charissou– Eurofins Expertises Environnementales ( LEE d’IPL é i d bl E )(ex LEE d’IPL santé environnement durable Est)

Contexte et objectifsContexte et objectifs

2

CONTEXTECONTEXTE Retour d’expérience relatif aux évaluations deRetour d expérience relatif aux évaluations de risque sanitaire sur les sites et sols pollués :

Ingestion de sol : voie d’exposition prépondérante chez l’enfantHypothèse sécuritaire : la totalité de la substance ingérée atteint les organes cibles et génère un effet toxiquePlusieurs études sur les animaux suggèrent que seule une fraction des substances présentes dans un sol parvient dans le sangparvient dans le sang

3

OBJECTIFSOBJECTIFS

Étudier le facteur correctif à mettre en œuvre dans le calcul de risque afin de tenir compte des q pvariations de la relation dose-effet entre la matrice étudiée (sol) et la matrice de référence dont sont ( )issues les valeurs toxicologiques de référence (VTR)( )

Quel test de mesure ? Quelles substances ?

Quelle méthodologie ?g

4

État des connaissancesÉtat des connaissancesBilan et Propositions

5

Ingestion de solDéfinition Ingestion de sol Définition

Dissolution dans la salive

Dissolution dans les sucs gastriques

Dose

bioaccessiblegastriques

Dissolution dans les sucs intestinauxintestinaux

Tube digestif

Particules de sol ingérées

Substances toxiques adsorbées sur les particules de sol

Substances toxiques dissoutes

6

Dissolution Absorption Métabolisation

Passage dans la circulation sanguineDéfinition

Paroi

Dissolution Absorption Métabolisation

Dose de sol ingérée Distribution

Définition

Veine porte

intestinale

Foie

ingérée Distribution (organe cible)

Accumulation

Dose biodisponible

Dose bioaccessible

Excrétion (urine)

Métabolisme MétabolismeExcrétion (Fécès)

BIODISPONIBILITE

BIOACCESSIBILITE

Particule de sol ingérée Substance toxique ingérée Substance toxique dissoute (bioaccessible)

Substance toxique absorbée Substance toxique métabolisée Substance toxique biodisponible7

Définition

Relation entre bioaccessibilité (BA) et biodisponibilité (BD)biodisponibilité (BD)

BDi = BAi x ABi x MiBDsol = BAsol x [AB x M]

100%

BDi = BAi x ABi x Mi

BDi : Fraction biodisponible de la substance iBDi : Fraction biodisponible de la substance iBAi : Fraction bioaccessible (pour une substance i)ABi : Fraction de la substance i absorbée à travers la paroi

intestinaleintestinale Mi : Fraction de la substance i non métabolisée

8

Schéma généralSchéma généralPertinence, coût, délais ?

BIODISPONIBILITE TOXICOLOGIQUE

EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction

d’Absorption Relative (FAR)Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction

d’Absorption Relative (FAR)

Site

d’expositionÉchantillonnage

Tests physiologiques in vitro(simples ou complexes)

ON

BIOACCESSIBILITE TOXICOLOGIQUE

Site



ON


Site



ON


Tests chimiquesin vitro(extractions séquentielles)

MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO

DISPONIBILITE ENVIRONNEMENTALE

(Caractéristiques physico-chimiques des sols et de la

substance)



substance)



substance)

InvestigationsChapitre IV.1

AnalyseChapitre IV.2

ÉtudeChapitre IV.4

Résultats et Modélisations

Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.39

Schéma généralBIODISPONIBILITE TOXICOLOGIQUE

EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.310


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.311

Analyse

Des tests in vivo de biodisponibilité :Modèles animaux « proches » de l’Homme (ex :Modèles animaux « proches » de l Homme (ex :porcs, rats).

Des tests in vitro de bioaccessibilité:D t t i l i ditiDes tests simples avec mise ou non en conditions physiologiques Des tests avec analogues gastro-intestinauxg g

12

A lAnalysePrincipes généraux des tests de mesure in vitro

Surnageant = Bioaccessibilité

gastrique

Surnageant = Bioaccessibilité

gastro-intestinalegastrique Solution salivaire

gastro-intestinale

Sol

Solution gastrique

Solutions intestinale et biliaire – pH 5,5 - 7,5

Incubation I b tiSol

pH 1 - 2,5 Incubation37 °C - agitation

Incubation37 °C - agitation Sol

13

A lAnalyseDifférentes procédures développéesDifférentes procédures développées

Des résultats variables

90%100%

BioaccessibilitéArsenic

50%60%70%80%90%

10%20%30%40%

Flanders

0%SBET DIN RIVM SHIME TIM

Tests employés

Quelle(s) procédure(s) employer ?14

Quelle(s) procédure(s) ?Analyse critique

Les résultats sont-ils

1 F i bilité / 2

cohérents ,corrélés aux résultats de biodisponibilité ?Lourdeur du protocole

(matériel, durée ) 1 - Faisabilité / représentativité

physiologique du protocole

2 -Représentativité

physiologique des résultatsprotocole

3 - Critères de

résultats

Mime-t-il la physiologie (segment, pH,

répétabilité / reproductibilité

compositions des solutions digestives, …) ?

15

Valeurs des coefficients de

variations

1 Faisabilité / représentativité1 - Faisabilité / représentativité physiologique du protocolep y g q p

UBM RIVM versions avec nourritureRIVMFOREhST

versions avec nourriture, mimant changements

h i l iphysiologiques

Molécules organiques

16

g q

2- Représentativité2- Représentativité physiologique des résultats : p y g q

Bioaccessibilité > ou = Biodisponibilité ?

Peut-on utiliser le résultat brut d’un essai de bioaccessibilité ?

17

2- Représentativité2 Représentativité physiologique des résultats :

Ratio 1000 : 1

BARC 2011

1818Valeurs de BAc les + proches de la RBA porcs (diff en % < répétabilité)Valeurs de BAc > RBA

BARC, 2011

2- Représentativité2- Représentativité physiologique des résultats : p y g q

Y a-t-il corrélation des résultats de bioaccessibilité à ceux de biodisponibilité ?bioaccessibilité à ceux de biodisponibilité ?

La BAc est-elle le facteur limitant de la BD ?

19

2 - Représentativité2 - Représentativité physiologique des résultats : y gCritères de « validation » du test in vitro:

un coefficient deun coefficient de corrélation in vivo/ in vitro significatif (r² > 0,6)

gamme de valeurs étendue ; bonne répartition

plusieurs sols / types

20

2 - Représentativité2 - Représentativité physiologique des résultats : y g

UBM : Pb Cd AsUBM : Pb, Cd, As RIVM : Pb, Cd, Benzo(a)pyrène

! : Dépend des études réalisées / publiées! : Dépend des études réalisées / publiées

21

3 Critères de répétabilité /3 - Critères de répétabilité / reproductibilité du test in vitro:Critères proposés par auteurs :

la répétabilité au sein du même laboratoire En général satisfaisante

la reproductibilité inter laboratoire Peu d’études :

RBALPRBALPUBM

P t j ti f i tPas toujours satisfaisant Des travaux se poursuivent

22

Résultats BioaccessibilitéVariable fonction :

Sol (caractéristiques)Sol (caractéristiques)Substance étudiéeForme, origine de cette substance , gTest de bioaccessibilité utilisé

é éaccentue la nécessité de réaliser des mesures sur site

23


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.324


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)

Spéciation par extractions séquentielles



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.325

q


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)

Spéciation par extractions séquentielles



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.326

q


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.327


N

EQRS :

Estimation de la Fraction


N

EQRS :



N

EQRS :


Corrélation in vivo/in vitro=> SOL

Tests in vivo

T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


=> MATRICE DE REFERENCE

corrélation

Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.328

Équation de corrélation :

Schéma généralÉquation de corrélation :

BDrel = f (BArel) = BDsol /BDref


N

EQRS :



N

EQRS :



N

EQRS :


Corrélation in vivo/in vitro

=> SOL

Tests in vivo

T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction



corrélation

Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.329

Équation de corrélation :

Schéma généralÉquation de corrélation :

BDrel = f (BArel) = BDsol /BDref

?BIODISPONIBILITE TOXICOLOGIQUE

N

EQRS :



N

EQRS :



N

EQRS :


Corrélation in vivo/in vitro

=> SOL

?

Tests in vivo

T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


T

MO

DEL

ISAT

ION Fraction



corrélation

Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I


MO

DEL

ISAT

I



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.330

Schéma général FAR = BDsol / BD ref VTR


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la


EQRS :

Estimation de la

Tests in vivo

MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


MO

DEL

ISAT

ION Fraction


Site



ON


Site



ON


Site



ON



MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO


MO

DEL

ISAT

IO



substance)



substance)



substance)



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.3



ÉtudeChapitre IV.4



ÉtudeChapitre IV.4


Chapitre IV.331

Détermination de FARDétermination de FARUtilisation des équations de corrélation issues desUtilisation des équations de corrélation issues des validations in vivo/ in vitro

À condition que… les matrices de référence et modèles é i t i d l’ét d t i l i VTR t l’ét dexpérimentaux animaux dans l’étude toxicologique VTR et l’étude

de corrélation in vivo/in vitro soient similaires100%

A partir du résultat brut de bioaccessibilité absolue

BDsol = BAsol x [AB x M]

A partir du résultat brut de bioaccessibilité absolue (BAsol), puis estimation théorique du FAR

(FAR = BDsol / BDref VTR ≈ BAsol / BDref VTR )(FAR BDsol / BDref VTR ≈ BAsol / BDref VTR )

À condition que… il n’y ait pas de sous-estimation potentielle du résultat brut de bioaccessibilité (BAsol), et que la BDref VTR soit ( ), qconnue.

32

BilanBilanL’intégration des notions de

bioaccessibilité/biodisponibilité est-elle pertinente ?

OUI NON

Étude de la spéciation « minéralogique » de la substance via des extractions

Choix du test in vitro validé in vivo(RIVM, FOREhST, UBM)

substance via des extractions séquentielles

Recherches bibliographiques

Détermination du FAR. En fonction des conditions remplies ou non, la

valeur sera : g p q

Intégrée dans Intégrée en Non intégrée Données intégrées en gle calcul, en étude principale de

analyse des incertitudes de l’EQRS

gdans l’EQRS

ganalyse des incertitudes de l’EQRS

Discussion avecp pl’EQRS Discussion avec

Administration

Discussion avec Administration

33

ApplicationÉquations de corrélation utilisables

(matrice et/ou modèles animaux i il i )

Équations de corrélation non utilisables (matrice et/ou modèles

i diffé t )similaires) animaux différents)

Arsenic (UBM, RIVM, SBRC) Plomb => RBALP / SBRC ?Cadmium (UBM, RIVM) Antimoine => pas d’intégration des

notions BA/BDHAP => pas d’intégration desHAP => pas d intégration des

notions BA/BD

34

PerspectivesPerspectives

35

Perspectives

Suites de l’étude :Dé l l i lDévelopper les connaissances sur les composés organiques – versions avec

itnourritureÉtude de marché sur le coût et la qualité des tests physiologiques in vitro développés en Europe

Applications pratiquesApplications pratiques36

Applications pratiques - ICFpp p qCas d’étude : réhabilitation environnementale d’un ancien site industriel d’environ 20 hasite industriel d environ 20 ha Pollution diffuse, anthropique, à l’arsenic (entre autre)Diagnostics, EQRS, travaux de réhabilitation, ARRDemande de la DREAL d’approfondir la notion de bioaccessibilité/biodisponibilité de l’arsenic (établiebioaccessibilité/biodisponibilité de l’arsenic (établie initialement à 2% sur l’ensemble du site)Approfondir les connaissances sur l’estimation de laApprofondir les connaissances sur l estimation de la biodisponibilité en réalisant des tests physiologiques in vitro (en cours)Calcul du FAR et intégration dans les calculs de risque => optimisation des mesures de gestion (recouvrement)

37

Applications pratiques EEEApplications pratiques - EEE

Partenariat avec groupe : recherches de HAP dans des l ti di ti bt l di t lsolutions digestives obtenues selon divers protocoles

Sollicitations pour réalisation de tests de bioaccessibilitéSollicitations pour réalisation de tests de bioaccessibilité (As, Pb, Cd, Cu)

Essais UBM sur sols de référence (en cours) et sols pollués : BAC As

Inclusion dans projets de recherche

38

ValorisationsValorisations

39

Valorisations de l’étudeValorisations de l étude Présentation d’un poster et résumé lors du Colloque Adebiotech : 15-16 novembre 2011

Articles soumis (réponse en attente) à ERS :Articles soumis (réponse en attente) à ERS : Environnement Risques et SantéIntégration de la notion de bioaccessibilité/biodisponibilité dans les g pévaluations de risque sanitaire :- Partie 1 : État des connaissances- Partie 2 : Proposition d’une méthode dans le cas particulier des sites et

sols pollués

Traduction anglaise du rapport final en coursTraduction anglaise du rapport final en cours

Mise en ligne du rapport final sur le site de RECORD h i tprochainement

MERCI DE VOTRE ATTENTIONC. Dabin / A. Guigonnet-Sergent – ICF Environnementclaire dabin@icfenvironnement [email protected]

E. Gardeur - Algros / A.M. Charissou – Eurofins Expertises [email protected]

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Membres du comité de suiviRECORD – coordination

Bénédicte CouffignalGérard Keck

Tuteurs du projetADEME : Franck Marot puis Hélène RousselEDF : Julie ChartonMEDDE Cl di Ch tMEDDE : Claudine ChoquetSITA REMEDIATION : Jean-Yves RichardSOCOTEC : Lauro CimolinoSOCOTEC : Lauro CimolinoSOLVAY : Roger JacquetTOTAL SA : Jean-Paul CazaletsTREDI : Marie-Thérèse Petit

Documents

Biodisponibilité : État des connaissances et pistes deÉtat des … · 2013-08-27 · Journée RECORD – 27/09/2012 Biodisponibilité : État des connaissances et pistes deÉtat