République algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche scientifique

Université Mentouri Constantine

Faculté des science de l’ingénieur

Département d’électronique

Master 1 électroniqque biomédicale

Réalisé par   :

Benmalek Imen

Lahmar Asma

Daili F.Zohra

Atoussi Sarah

Med.Mohameden

Mr. Mohamed REMRAM

LES

Les parties

Introduction et conclusion

Benmalek Imen

Biomatériau

Benmalek Imen

Biocompatibilité

Daili F.zohra

La préparation des échantillons et les matériaux requis

Daili F.zohra

Cellules de mammifères

Karboua MeriemElle n’a pas fait sa partie

Liste des tests

Les tests de A jusqu’à E : Benmalek Imen

F jusqu’à I : Lahmar Asma

J jusqu’à M : Atoussi Sarah

L’expérimentation animale

Med.Mohameden

Alternatives a l’expérimentation animale

Lekikot Med. El. MehdiIl n’a pas fait sa partie

Plan de travail

Introduction

A. BIOMATERIAU

*DEFINITION D’UN BIOMATERIAU*DEFINITION D’UN BIOMATERIEL*REPONSE BIOLOGIQUE DE L’ORGANISME A L’INTRODUCTION D’UN BIOMATERIAU

B. BIOCOMPATIBILITE

*HISTORIQUE*DEFINITION DE LA BIOCOMPATIBILITE*PRINCIPES GENERAUX

La préparation des échantillons et les matériaux requis

Cellules de mammifères

A. DEFINITIONB. HISTORIQUEC. DOMAINESD’APPLICATIONS ET DES PRODUITS A PARTTIR DE CELLULES MAMMIFIERES

Liste de tests

A. TEST DE CYTOTOXICITEB. TEST GENOTOXICOLOGIEMUTAGENICITEC. HEMOCOMPATIBILITED. ESSAIS D’IMPLANTATIONE. IRRITATION(TESTS DE LA REACTIVITE INTRA-CUTANEE)F. ESSAIS DE PYROGENICITEG. ESSAI DE SENSIBILISATIONH. TOXICITE SYSTEMIQUE AiguëI. ESSAIS DE TOXICITE SUBCHRONIQUEJ. TOXICITE CHRONIQUEK. TEST DE CARCINOGENICITE L. TEST DE TOXICITE DE LA REPRODUCTION/DEVELOPPEMENTTALM. TEST DE BIODEGRADATION

L’expérimentation animale

*DEFINITION*HISTORIQUE*QUESTIONS SUR L’EXPERIMENTATION ANIMALE*RISQUE DE L’EXPERIMENTATION ANIMALE*CONCLUSION

Alternatives à l’expérimentation animale

Conclusion

Bibliographie

INTRODUCTION

La biocompatibilité est la capacité d'un matériau ou un dispositif détestent biologiquement inactifs lors de l'implantation période. Le but d'un test de biocompatibilité est de déterminer la toxicité potentielle résultant du contact de l'appareil avec le corps. Les matériaux appareil ne doit pas produire effets indésirables locaux ou systémiques, être cancérigènes, ou de produire effets néfastes sur la reproduction ou le développement,ni directement, ni par lalibération de leur matériel constituants (60).Par conséquent, les dispositifs médicaux doivent être testés pour la cytotoxicité, la toxicité, la toxicité spécifique pour les organes cibles,irritation de la sensibilisation de la peau et des muqueuses, hémocompatibilité, les effets d'implantation à court terme, génotoxicité, de carcinogénicité,et les effets sur la reproduction. La biocompatibilité d'un alliage Ni-Ti doit inclure la biocompatibilité des constituants de l’alliage. Comme les alliagesNi-Ticorrosion, des ions métalliquessontlibérésdans les tissus adjacentsou de liquidespardesautresmécanismesque la corrosion(61).Bien que les alliagesNi-Ti contiennent plus de nickel de 316en acier inoxydable,ils montrentune bonne biocompatibilitéet une haute résistance à la corrosion [10].

BIOMATÉRIAU

La préservation de l’intégrité corporelle, la réparation des lésions tissulaires et la mise au point de systèmes visant à pallier les déficiences fonctionnelles ont conduit à l’utilisation de matériaux non-vivants au contact de l’organisme. Ces procédures déjà utilisées dans l’Antiquité ont amené à définir beaucoup plus récemment le concept de biomatériau [11].

DEFINITION D’UN BIOMATÉRIAU

La Société Européenne des Biomatériaux (European Society for Biomaterials) a défini en 1986ce qu’elle a complété en 1991, lors de la conférence de Chester(UK), un biomatériau comme « un matériau conçu pour interagiravec les systèmes biologiques». Cette définition pourrait être complétée de la façon suivante «un matériau conçu pourinteragir avec les systèmes biologiques, qu’il participe à laconstitution d’un dispositif à visée diagnostique ou à celle d’unsubstitut de tissu

ou d’organe ou encore à celle d’un dispositifde suppléance (ou d’assistance) fonctionnelle ». Le domaine des biomatériaux est donc très vaste et regroupe plusieurs milliers de produits, d’origine naturelle pour certains ou dérivant directement du domaine des matériaux de synthèse, ou non, pour les autres, à l’express condition de leur absence d’effet délétère pour l’organisme [1], Les biomatériaux peuvent être classés en quatre groupes :• Métaux et alliages métalliques.• Céramiques.• Polymères et « matières molles ».• Matériaux d’origine naturelle.

DEFINITION D’UN BIOMATERIEL

C’est un objet composé de un ou plusieurs biomatériaux bruts ou mis en œuvre : extrusion, tissage…etc. Par exemple le polypropylène est un biomatériau et une bandelette sous-urétrale un biomatériel. Aujourd’hui le terme de dispositif médical (DM) implantable est utilisé pour les biomatérielscomposés de biomatériaux synthétiques. Cette notion « d’implantable » correspond à une durée d’utilisation dans le corps humain de plus de 30 jours. Cette notion reste critiquable car des effets délétères peuvent être susceptibles d’apparaître avant ces 30 jours [11].

RÉPONSE BIOLOGIQUE DE L’ORGANISME A L’INTRODUCTION D’UN BIOLATÉRIAU

Quelle que soit sa qualité, un biomatériau reste un corps étranger et son introduction dans l’organisme, entraîne une réaction plus ou moins importante du tissu environnant. La réaction tissulaire constitue une réaction inflammatoire aminima, où l’on retrouve les cinq phases classiques de l’inflammation, les trois premières étant généralement faibles et inapparentes : phase initiale d’induction, phase d’hyperhémie et de stase sanguine, phase d’exsudation plasmatique, phase d’infiltration cellulaire et phase de réparation. Cependant ce type de réaction dépend du tissu cible et de la durée de contact avec ce tissu. Au sein d’une cavité naturelle c’est la muqueuse et plus spécifiquement l’épithélium qui joue le rôle d’interface entre l’organisme et le matériau. Laphase de réparation peut se faire de trois façons :• Intégration harmonieuse et colonisation par des tissus vivants.• Encapsulation par une coque fibreuse et tolérance.• Élimination spontanée dans des délais variables, notamment en cas d’infection.

Un certain nombre de critères déterminent cette réaction, comme la nature même du matériau, l’état et l’importance de la surface de contact avec l’organisme. Obtenir une réaction d’intégration favorable conduit à définir la biocompatibilité [11].

BIOCOMPATIBILITÉ

HISTORIQUE

Les biomatériaux ont une histoire longue de plus de mille ans. Les premiers matériaux implantés ont été l’or, l’argent et le cuivre, sans aucune notion de biocompatibilité, un terme apparu il y a une cinquantaine d'années. Les notions de biomatériau et de biocompatibilité ont évolué continûment en fonction des connaissances acquises et des performances des matériaux.En 1982, une première définition a été proposée lors de la Conférence de consensus biomatériaux: « Toute substance (autre qu’un principe actif) ou combinaison de substances d’origine naturelle ou synthétique, pouvant être utilisée en tout temps, comme système à part entière ou partie de système qui traite, accroît ou remplace un tissu, un organe ou une fonction du corps. » En 1986, lors de la même conférence, une définition complémentaire a été proposée : « Un matériau non viable, utilisé dans un dispositif médical pour interagir avec les milieux biologiques. »[2].En 1987, Williams a proposé la définition la suivante: “biocompatibility is the ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application” [3, 4].

Williams propose en 2008 unedéfinition plus complète: “biocompatibility refers to the ability of a biomaterial to perform its desired functions with respect to a medical therapy, without eliciting any undesirable local or systemic effect in the recipient or beneficiary of that hereby, but generating the most appropriate beneficial cellular or tissueresponse in that specific situation, and optimizing the clinically relevant performance of that therapy.” [5].

DEFINITION DE LA BIOCOMPATIBILITE

La biocompatibilité intègre l'ensemble des phénomènes mis en jeu dans un environnement biologique : absence de toxicité du matériau pour l'organisme et

absence de dégradation du matériau par l'organisme. Ainsi biocompatible signifie d'une part que le matériau n'est pas à l'origine de phénomènes locaux ou systémiques néfastes pour la santé du receveur (toxicité, carcinogénicité) et d'autre part que les tissus du receveur et les fluides physiologiques (en particulier les urines) ne sont pas susceptibles d'altérer le matériau au détriment de ses qualités intrinsèques ou au risque de générer des produits de dégradation toxiques[6, 7,8]. Plus la relation matériau-tissu doit être maintenue longtemps, plus cette exigence doit être satisfaite. Ceci pourrait être résumé sous le terme : « travail sous contrainte biologique ». La biocompatibilité idéale est toujours très difficile à atteindre et il faut tendre vers un compromis cliniquement acceptable. [9]

PRINCIPE GENERAUX

Le choix et l'évaluation de tout matériau, matériel ou dispositif destiné à être utilisé chez l'Homme, exige un programme d'évaluation structuré. Une étude de la biocompatibilité a deux objectifs principaux : D’une part, prouver l'absence vraisemblable d'effet délétère du matériau ou dispositif considéré, et d'autre part, accumuler des données prédictives du comportement in vivo du matériau ou dispositif. Dans la stratégie globale d'évaluation de la biocompatibilité, il faut tenir compte non seulement des caractéristiques et des propriétés (physiques, chimiques, mécaniques et morphologiques) des matériaux, mais aussi de la tolérance de ces matériaux. Ces propriétés sont appréhendées au cours de l'évaluation biologique in vitro avant d'envisager les études in vivo chez l'animal. La biocompatibilité implique non seulement les réponses des deux composants du système biomatériau-tissu (réponses à considérer séparément mais qui peuvent être interdépendantes) mais également les phénomènes aux interfaces.

LA PREPARATION DES ECHANTILLONS ET LES MATERIAUX REQUIS

La préparation et le traitement des échantillons est un aspect fondamental dans les Tests debiocompatibilité. Les directives existantes sont représentées principalement par des documents officiellement reconnus : l’ISO 10993,FDA …etc.

ISO 10993   : Standard international développé par “The International Organization for Standardisation (ISO)” en 1992. Il comprend un document de base intitulé “Guidance to Selection of Tests”. Ce document constitue seulement une section d’un ensemble de douze parties décrivant les essais relatifs à différents champs biologiques.

Le standard ISO divise les dispositifs médicaux en trois classes selon le type de contact avec le corps humain : en surface, communiquant avec l’extérieur ou implantable. A l’intérieur de ces trois premières classes, ces dispositifs sont également subdivisés en trois catégories selon le temps d’exposition : limité (<24h), prolongé (entre 24 h et 30 d) ou permanent (> 30 d).

Les normes recommandent de tester les dispositifs médicaux dans leur forme finale et la composition chaque fois que possible. Si des dispositifs finis ne sont pas disponibles pour les tests, l'évaluation des sous-représentant de l'appareil est également acceptable. Si l'appareil est trop grand ou ne peut pas être testé dans son ensemble, chaque composant matériel différent qui a le potentiel d'entrer en contact avec les tissus de l'organisme devrait êtrereprésentés dans la même proportion dans l'échantillon test comme il est dans le produit final. Depuis biomatériaux sont normalement insolubles et les méthodes detests biocompatibilité sont souvent conçus pour les composés solubles, les tests de biocompatibilité peut être modifié pour l'évaluation des extraits liquides. Toutefois, il convient de garder à l'esprit que les problèmes se situent souvent dans les détails depuis les matériaux peuvent subir une large gamme de recuit, passivation, polissage électrolytique, et les procédés de nettoyage qui peut conduire à des changements importants de leur caractère. Ainsi, bien que le matériel sous-jacent puisse être clairement identifié, la chimie de surface exacte, la corrosion de surface, et la durabilité de l'appareil pendant une période prolongée peut varier considérablement en fonction du traitement spécifique et étapes de finition.

LISTE DES TESTS

Test de cytotoxicité

Des essais de culturede cellules sontutiliséspourévaluerlabiocompatibilité d'un matériauou d'un extraitpar l'utilisation de cellules isoléesin vitro. Cestechniquessont utiles pourévaluerle potentiel detoxicitéoud'irritationdesmatériaux et produits chimiques. Ilsfournissentun excellent moyen del'écrande matières avantles tests in vivo [12].

Il existetroistestsde cytotoxicitécourammentutiliséspour les dispositifs médicaux :

Laprocédure decontact directest recommandéepour lesmatériaux de faible densité, tels queles polymèresde lentilles de contact. Dans cetteméthode, un morceaudematériel d'essai estplacé directement surles cellulesen croissancesurmilieu de culture. Lescellulessont ensuite incubées. Durantl'incubation, les produits chimiques lixiviablesdanslematériel d'essaipeut se diffuserdansle milieu de cultureet decontact avec la couchede cellules. Réactivitéde l'échantillonest indiquéeparune malformation, la dégénérescence etla lysedescellulesdanslematériaud'essai [12].

Letestde diffusion en géloseestappropriépourles matériauxà haute densité, telles queles fermeturesen élastomère. Dans cetteméthode, une fine couchedenutriments-agar complétéest placée surles cellulescultivées. Le matérield'essai(ou un extraitdu matériel d'essaiséché surpapier filtre) estplacésur le dessusde lacouche d'agar, etles cellules sont incubées. Unezonedecellulesmalformées, dégénératives ou lyséesdansetautour dematériau d'essaiindiquecytotoxicité.

Letestd'élutionMEMutilisedifférentsmédiasextractionetles conditionsd'extractionpourtesterdes dispositifsselon lesconditions réelles d'utilisationouà exagérercesconditions. Extraitspeut êtretitrépour donnerunemesure semi-quantitativedela cytotoxicité. Après la préparation,les extraitssont transférés surune couchede cellulesetincubé. Aprèsincubation, lescellulessont examinées au microscopepour la malformation, la dégénérescence et la lyse descellules. (Voir

toutes lespropos del'articleExtraitspour plus d'informationssur lasélectiondel'extractiondes médiasetconditions.) Au moins untypedetestde cytotoxicitédoit êtreeffectuéesurchaquecomposantden'importe quel appareil [12].

Le choix d'un ou plusieurs de ces catégories dépend de la naturede l'échantillon à être évalués.Ce choix détermine ensuite les détails de la préparation deséchantillonsà tester,la préparation des cellules en culture, et la façon dont les cellulessont exposées à des échantillons ou de leurs extraits.À la fin de la durée d'exposition, l'évaluation de la présence et l'ampleur de l'effetcytotoxiqueestentrepris.Une telle stratégie met à disposition une batterie de tests, qui reflètel'approchedenombreux groupes qui militent dans les essais biologiques in vitro [13].

Préparation   des matériels de   tests   à contact direct   :

Forme   des   échantillons   d'essai

Les matériaux qui ont diverses formes, tailles ou des états physiques (ex: le liquide,gels, solides, etc.) peut être testé sans modification dans les tests de cytotoxicité. L’échantillon d'essai préféré d'un matériau solide doit avoir au moins une surface plane. Sinon, des ajustements doivent être faits pour atteindre les surfaces planes [13].

Stérilité   des   échantillons   d'essai

*La stérilité de l'échantillon d'essai doit être prise en compte.

*Les échantillons de dispositifs stérilisés doivent être manipulés de façon aseptiquetout au long de la procédure d'essai.

*Les échantillons de dispositifs qui sont normalement fournis non stériles, maissont stérilisés avant usage doit être stérilisée par la méthode recommandée par lefabricant et manipulés de façon aseptique tout au long de la procédure d'essai.L'effet des méthodes de stérilisation ou d'agents sur le dispositif doit être considérédans la définition de la préparation de l'échantillon à tester avant de les utiliser danslesystème de test.

*Les échantillons de dispositifs non stériles doivent être en cours d'utilisationdoivent être utilisés tels que fournis et manipulés de façon aseptique tout au long de la procédure d'essai. Il peut être justifié pour stériliser le matériel d'essaiafind'éviter la contamination microbienne de la culture cellulaire, mais le procédé de stérilisation ne doit pas modifier les propriétés du matériau d'essai.Si les échantillons d'essai non-stériles sont utilisés, elles doivent être vérifiées pour la contamination bactérienne, car la contamination peut conduire à une évaluation erronéede la cytotoxicité [13].

Échantillons   d'essai liquides

Échantillons liquides doivent être testées par : a- le dépôt directoub- dépôt sur un absorbant inerte biologiquement la matrice.Disques filtrants ont été trouvésà pouvoir être utilisé comme inertes matricesabsorbant [13].

Échantillons   absorbants

Le cas échéant échantillons, qui sont absorbant doit être imbibé de milieu de cultureavant d'être testés pour empêcher l'adsorption du milieu de culture dans la cuve d'essai [13].

Détermination   de la   cytotoxicité   :

*Déterminer les effets cytotoxiques par des moyens soit qualitative ou quantitative. L’évaluation quantitative de la cytotoxicité est préférable. Des moyens qualitatifs sont appropriés aux fins de dépistage.-Évaluation qualitative: Examiner les cellules au microscope optique avec coloration cytochimie si désiré. Évaluer les changements, par exemple, la morphologie, la vacuolisation générale, le détachement lyse cellulaire, et l'intégrité des membranes. Le changement de morphologie normale doit être consignée dans le rapport de test de manière descriptive ou numériquement.La méthode d'évaluation et les résultats de l'évaluation doivent être inclus dans le rapport d'essai.La réalisation d'une note numérique supérieure à 2, est considérée comme un effet cytotoxique.-L'évaluation quantitative: la mort des cellules de mesure, l'inhibition de la croissance cellulaire, la prolifération cellulaire ou la formation de colonies.Le nombre de cellules, la quantité de protéines, de la libération d'enzymes, la libération

de colorant vital, la réduction du colorant vital ou tout autre paramètre mesurable peut être quantifiée par des moyens objectifs. La mesure objective et la réponse doit être enregistrée dans le rapport d'essai.Réduction de la viabilité cellulaire de plus de 30% est considérée comme un effet cytotoxique. D'autres critères, y compris les différents points de coupure ou d'un ratio acceptable d'essai à la suite de contrôle doit être justifiée par des lignées de cellules de remplacement ou de tissus multicouches constructions. *Veiller à ce que l'on prend soin dans le choix des méthodes d'évaluation, que les résultats des tests peuvent être invalides si l'échantillon libère des substances qui interfèrent avec le système de test ou de mesure.Les matériaux qui peuvent libérer du formaldéhyde ne peut être fiable testée lors de la viabilité cellulaire est évaluée.*S'il y a des différences évidentes dans les résultats du test pour reproduire des récipients de culture, alors le test est inapproprié ou non valide. Dans ce cas, le test doit être répété, ou une autre méthodologie utilisée.*Si la négative, positive et toutes autres commandes (de référence, moyenne, blanc, réactif, etc.) n'ont pas la réponse attendue du système de test, puis répétez le test complet [13].

Genotoxicologie mutagenicité

L'OCDE est l'Organisation de coopération et de développement économiques. L'OCDE joue un rôle de premier plan dans la promotion de la bonne gouvernance dansla fonction publique et l'activité des entreprises. L'OCDE publie des instruments adoptés internationalement, des décisions et recommandations pour promouvoir des règles du jeu là où des accords multilatéraux sont nécessaires pour chaque pays de faire des progrès dans une économie mondialisée. L'OCDE écrit les méthodes d'essaique nous suivons de génotoxicité, cancérogénicité, toxicité pour la reproduction et les tests [14].

Génotoxicité   :

Que signifie le mot "génotoxicité», Y a-t-il d'autres types d'agents génotoxiquesou d'événements en plus des produits chimiques?Soit dit en passant,un cancérogène chimique premier a été identifié par un chirurgien britannique, Sir Percival Pott (1713-1788). Il a observé une incidence élevée de cancer de la peaudu scrotum chez les patients qui avaientétéramoneursqueles garçons-étaitl'agent cancérigène de goudron de houille. Il est intéressantqueleproduit chimique cancérogèneaujourd'hui la plus courante soit une fumée de tabac liées au composé [14].

Les gènes   et les   chromosomes   :

Les chromosomes sont des structures moléculaires massive trouve dans le noyaude lacellule (pour référence, le jaune de l'œuf pour le petit déjeuner vous aviez étéle noyaud'une cellule). Les chromosomes sont constitués d'ADN ainsi qu'une multituded'assister à des molécules comme les protéines et les lipides.L'ADN double-brin estconstitué de quatre répéter acides nucléiques ou des nucléotides. Une séquence denucléotides est appelé un gène. Lire en groupes de trois,les nucléotides dans un gènede fournir un alphabet qui code pour des polypeptides. Cela nous amène à une règle de base de la biologie: un gène, un polypeptide [14].

Mutations   :

Agents génotoxiques sont également connus comme mutagènes, le mot pour les agentsoules événementsque les mutations cause. Les mutations sont desmodificationsde l'ADN qui se traduisent par un gène, c'est à dire mal exprimée, un polypeptide dysfonctionnel. Si lepolypeptideest essentiel à la vie, la cellulevamourir.Si le nouveau polypeptide estbénéfique à la vie, la mutation pourrait entraîner une forte cellule; si la cellule est unsperme ou d'ovules,lamutationpourraitentraîner une espèce plus forte. Si lepolypeptidedysfonctionnel altère la capacitéde la cellule pour réguler sa propre croissance, la mutationpourraitprovoquer le cancer [14].

Les mutations sont des événements naturels, des dizaines se produisent ou centaines de foispar jour dans un organisme. La plupart des mutations sontréparéespar le toilettage de la celluleet les mécanismes de réparation. Mais lamutationpeut êtreexprimée lors de la réparation estmanquée. Un seul événementmutationnel pourraitdevenir un cancercliniquement décelabledans environ six ans [14].

Des tests de génotoxicité   :

Alors que nous pouvons tester soit génotoxicité ou de carcinogénicité, de tests de génotoxicité est beaucoup plus rapide et moins coûteuse: quelques mois et ~ 100.000 $, comparativement à 24 mois et ~ $ 1, 000,000. Il est aussi plus humain

parce qu'il ne cause pas de souffrance aux animaux vivants. Il existe plusieurs types de tests de génotoxicité: seize ou alors sont décrites par l'OCDE [14].

Stratégie essai de génotoxicité:

Si vous devez effectuer des tests de génotoxicité, vous aurez envie de mener la combinaison la moins coûteuse et plus rapide de tests possibles. Mais de nombreux matériaux ou technologies sont acquis avec une certaine histoire de l'essai, de sorte que la norme ISO / FDIS propose deux options différentes pour les stratégies de test. L'essentiel est que les cellules bactériennes et de mammifères sont utilisés comme systèmes d'essai, et les deux mutations du gène et la clastogénicité sont évalués en tant que paramètres [14].

Dans l'essai in vivo:

Les tests in vitro sont les tests effectués dans les systèmes cellulaires, des tests in vivo sont les tests effectués en totalité, les animaux vivants. Les tests in vitro sont préférés à des tests in vivo, car ils ne pas exposer l'animal entier à la douleur ou des souffrances [14].

Tumeur Solid   :

Bien que la règle que les cancers sont causés par des mutations et tous les agents cancérigènes mutagènes sont aussi est surtout vrai, il ya une exception. Parfois implanté, les matières solides causer des tumeurs, en particulier chez les rongeurs. La présence de tumeurs à l'état solide peut brouiller les résultats des tests de cancérogénicité pour les dispositifs médicaux [14].

Reproduction Toxicit:

Essais de toxicité de la reproduction est rarement réalisée et devrait être justifiée par une évaluation des risques que présente un argument qui toxicité pour la reproduction ou le développement peut se produire [14].

Hémocompatibilité

La sélection et la conception de méthodes d'essai pour les interactions des dispositifs médicaux avec le sang devraient tenir compte de conception de dispositifs,les matériaux, l'utilité clinique, l'environnement d'utilisation et des risques et avantages. Ceniveau de spécificité ne peut être couvert dans les normes verticales [15].

Définitions   [15]:

Interactiondispositif/ sang

Toute interaction entre le sang ou tout autre composant du sang et un dispositif entraîne des effets sur le sang, ou sur un organe ou un tissu, ou sur le périphérique.

Thrombose

Dans le phénomène in vivo entraînant l'occlusion partielle ou complète d'un navire ou d'un dispositif par un thrombus.Un thrombus est composé d'un mélange de globules rouges, plaquettes agrégées, la fibrine et d'autres éléments cellulaires.

Coagulation

Phénomène qui résulte de l'activation de la cascade de facteurs de coagulation.Les facteurs de la coagulation et du système fibrinolytique peuvent être mesurée après l'exposition à des dispositifs in vitro ou in vivo.

Plaquettaire

Anucléées, le corps cellulaire qui est présente dans la circulation qui adhère aux surfaces et des agrégats pour former un bouchon hémostatiques pour réduire les saignements.TestPlatelet inclut la quantification du nombre de plaquettes ainsi que l'analyse de leur structure et la fonction. Les essais peuvent comprendre une analyse des facteurs plaquettaires, ou de composants sur la surface des plaquettes qui sont libérées par les plaquettes ou adhérents à la surface du dispositif.

Hématologie

Etude du sang, y compris la quantification des composants cellulaires et le plasma du sang.

Système du complément

Partie du système immunitaire inné, composé de plusieurs protéines plasmatiques y compris les enzymes et les récepteurs cellulaires. Molécules effectrices produites à partir de composants du complément sont impliqués dans l'inflammation, la phagocytose et la lyse cellulaire.

Caractérisation des interactions de sang   :

Exigences générales

*Interactions de sang peuvent être classées en cinq catégories sur la base des processus primaire ou le système de mesure. Essais thrombose est souvent la méthode préférée pour la caractérisation des dispositifs. Dansde nombreux cas, des justifications peuvent être utilisés pour remplacer une combinaison de la coagulation, les plaquettes, de l'hématologie et de compléter les tests du système pour tester la thrombose [15].

*les essais doivent utiliser un modèle approprié ou un système qui simule la géométrie et des conditions de contact du dispositif avec le sang pendant les applications cliniques, y compris la durée de contact, température, état stérile et les conditions d'écoulement. Pour les dispositifs de la géométrie définie, le ratio des paramètres d'essai (concentration par unité de volume) à surface exposée (cm2) doit être évalué. Seules les pièces en contact avec le sang doit être testé. Les méthodes d'essai choisi et les paramètres doivent être en conformité avec l'état actuel de l'art [15].

*Les contrôles doivent être utilisés à moins que leur omission ne puisse être justifiée.Lorsque cela est possible, les essais doivent comporter un dispositif déjà en usage clinique ou un matériau de référence bien caractérisés [16].

Les matériaux de référence utilisé doit inclure des contrôles positifs et négatifs. Tous les matériaux et les appareils testés doivent satisfaire à tout contrôle

de la qualité et les spécifications d'assurance qualité du fabricant et le laboratoire d'essai. Tous les matériaux et les appareils testés sont identifiés comme à la source, le fabricant, le grade et le type.

*Essais de matériaux qui sont candidats pour les composants d'un appareil peuvent être effectués à des fins de dépistage. Toutefois, ces tests préliminaires ne servent pas comme un substitut à la condition que le dispositif complet ou d'un composant périphérique sera testé dans des conditions qui simulent ou exagérer l'application clinique [15].

*Les tests qui ne simulent pas les conditions d'un dispositif en cours d'utilisation ne peuvent pas prédire avec précision la nature des interactions sang périphérique qui peut se produire pendant les applications cliniques. Par exemple, certains à court terme essais in vitro ou ex vivo sont de mauvais indicateurs de long terme dans le sang in vivo / interactions dispositif [17], [18].

*Il résulte de ce qui précède que les dispositifs dont la destination est ex vivo (communication externe) doivent être testés ex vivo et dispositifs dont la destination est in vivo (implants) doivent être testés in vivo dans un modèle animal simulant aussi près que possible conditions d'utilisation clinique.

*Les tests in vitro sont considérés comme utiles dans le dépistage des périphériques externes de communiquer ou d'implants, mais peut-être pas prédire avec exactitude des interactions du sang périphérique / survenant après une exposition prolongée ou répétée ou contact permanent. Les dispositifs destinés à des fins non-seuls contact ne nécessitent pas d'évaluation des interactions du sang périphérique. Les dispositifs qui entrent en contact très bref avec le sang circulant (par exemple lancettes, aiguilles hypodermiques, tubes capillaires) ne nécessitent généralement pas de sang / tests d'interaction appareil [15].

* matériel de laboratoire jetable utilisé pour la collecte de sang et de la performance des tests in vitro sur le sang doit être évaluée pour s'assurer qu'il n'y ait pas d'interférence significative avec le test effectué.

* Si les tests sont choisis de la manière décrite et les essais sont effectués dans des conditions qui simulent les applications cliniques, les résultats de ces tests ont la plus grande probabilité de prédiction de la performance clinique des

dispositifs.Toutefois, les différences entre espèces et d'autres facteurs peuvent limiter la prévisibilité de tout essai [15].

*En raison de différences entre les espèces de la réactivité du sang, du sang humain doivent être utilisés lorsque cela est possible. Lorsque les modèles animaux sont nécessaires, par exemple pour l'évaluation des dispositifs utilisés pour une exposition prolongée ou répétée ou contact permanent, différences entre les espèces de la réactivité de sang doit être pris en considération.Les valeurs du sang et de réactivité chez les humains et les primates non humains sont très similaires [18].L'utilisation d'animaux comme le lapin, porc, veau, mouton, ou un chien peut également donner des résultats satisfaisants. Parce que les différences entre espèces peuvent être significatives (par exemple l'adhésion plaquettaire, la thrombose [19] et une hémolyse ont tendance à se produire plus facilement dans l'espèce canine que chez l'homme), tous les résultats des études animales doivent être interprétées avec prudence. 

*L'utilisation des anticoagulants en in-vivo et ex vivo tests devrait être évitée sauf si le dispositif est conçu pour effectuer en leur présence. 

Le choix et la concentration du sang influence anticoagulant utilisé / interactions dispositif, et leur choix doit être justifié.Les appareils qui sont utilisés avec des anticoagulants doit être évaluée à l'aideanticoagulants dans la gamme des concentrations utilisées en clinique.

Les dispositifs non-contact   :

Ces dispositifs ne nécessitent pas de sang / tests d'interaction appareil. Trousses de test à usage unique doivent être validées pour éliminer les interférences de matériaux avec la précision du test.

Types de test   :

*Tests in vitro

Les variables qui doivent être considérés lors de l'utilisation de méthodes d'essai in vitro comprennent hématocrite, les anticoagulants, la collecte de l'échantillon, l'âge

de l'échantillon, stockage des échantillons, l'aération et le pH, la température, la séquence des études d'essai par rapport au contrôle, le rapport surface / volume, et le liquide des conditions dynamiques (en particulier mur taux de cisaillement).Les essais doivent être effectués avecun délai minimal, habituellement dans les 4h, car certaines propriétés du sang changé rapidement après la collecte [15].

*Tests ex vivo

Ex vivo tests doivent être effectués lorsque l'utilisation prévue du dispositif est ex vivo, par exemple un dispositif de communication externe. Test ex vivo peut aussi être utile lorsque l'usage prévu est in vivo, par exemple un implant comme une greffe vasculaire.Une telle utilisation ne doit cependant pas se substituer à un test d'implant.Ex vivo des systèmes de test sont disponibles pour surveiller l'adhésion des plaquettes, la production d'embolies, les dépôts de fibrinogène, la masse du thrombus, l'adhérence des cellules blanches, la consommation de plaquettes, et de l'activation plaquettaire [19], [20], [21]. Débits sanguins peuvent être mesurés soit avec Doppler ou des sondes de débit électromagnétique. Les modifications de débits peuvent indiquer dans quelle mesure et l'évolution des dépôts de thrombus et l'embolisation.Beaucoup d'ex systèmes de test in vivo utilisation radio-marqué composants sanguins pour surveiller les interactions de sang périphérique. Les plaquettes et de fibrinogène sont les composantes du sang qui sont le plus souvent radio-marqué. Modification de la réactivité plaquettaire par la procédure d'étiquetage peuvent être minimisés par une attention aux détails techniques [22], [23], [17].Les avantages des tests ex vivo sur des tests in vitro sont que l'écoulement du sang natif est utilisé (à condition physiologique des conditions d'écoulement), plusieurs matériaux peuvent être évalués, car les chambres peuvent être modifiées, et il est possible de suivre certains événements en temps réel.Certains inconvénients, notamment la variabilité de débit du sang d'une expérience à l'autre la réactivité, le sang variable d'un animal à l'autre, et les intervalles de temps relativement court en général qui peut être évaluée. Les contrôles positifs et négatifs en utilisant le même animal est recommandé à cet égard.

*Tests in vivo

In vivo tests consiste à implanter le matériau ou un dispositif chez les animaux.Patchs vasculaires, greffes vasculaires, anneaux prothétiques, les valves cardiaques et des dispositifs d'assistance circulatoire sont des exemples de

configurations utilisées dans les essais in vivo.La perméabilité (d'un conduit) est la mesure la plus commune de la réussite ou l'échec de la plupart des expériences in vivo.L'occlusion pour cent et la masse du thrombus sont déterminés après le retrait du dispositif. La tendance de thrombus formé sur un dispositif pour l'embolisation distale d'organes doit être évaluée par une surveillance attentive brute ainsi que l'examen microscopique desorganes en aval du dispositif. En outre, l'évaluation histopathologie des tissus environnants et les organes est utile.Méthodes pour évaluer les interactions in vivo sans mettre fin à l'expérience sont disponibles.Angiographies sont utilisées pour déterminer la perméabilité du greffon ou de dépôts de thrombus sur les appareils. Radio imagerie peut être utilisé pour surveiller le dépôt de plaquettes à des périodes différentes in vivo, la survie des plaquettes et la consommation peuvent être utilisés comme indicateurs desang / dispositif interactions et la passivation par formation de la néo-intima ou adsorption des protéines.Dans certains systèmes de test in vivo, les propriétés du matériau ne peut pas être des déterminants majeurs du sang / interactions dispositif. Plutôt, des paramètres de débit, le respect, la porosité et la conception de l'implant peut être plus important que la compatibilité du sang avec le matériau lui-même. A titre d'exemple, les systèmes à faible débit peuvent donner des résultats sensiblement différents par rapport à la même matière évalués dans un système de haut débit.Dans de tels cas, les performances du système de test in vivo devraient avoir plus d'importance que dans les résultats des tests in vitro [15].

Essais d’implantation

Étudesdes implants sontutilisés pourdéterminer labiocompatibilité des dispositifs médicauxoubiomatériauxdirectement en contact avecles tissus vivantsautres quela peau(par exemple, sutures, ligatureschirurgicalesclips, dispositifsimplantables, etc.). Cestestspeuventévaluer lesdispositifs, qui, dans l'utilisation clinique, sontdestinés à être implantéssoit pour uncourttermeou à longterme. Techniquesd'implantationpeutêtreutilisé pour évaluer lesmatériauxrésorbablesetnonrésorbable. Pourfournir uneévaluationraisonnabledela sécurité, l'étude implantdoitse rapprochentl'usage clinique [24].

La dynamiquedeséchangesbiochimiqueset les réponses cellulairesetimmunologiquespeuvent êtreévaluées dansdes étudesd'implantation, en particuliergrâce à l'utilisationde l'histopathologie. L'analyse histopathologie dessites d'implantationaugmente considérablement la quantitéd'informations obtenuesde cesétudes [24].

Irritation (réactivité intra-cutanée)

Cestestsestimerlepotentield'irritationlocaledesappareils, des matériauxoudes extraits, en utilisantdes sitescommepeau ou les muqueuses, le plus souvent dans un modèleanimal. La voie d'exposition (peau, yeux, les muqueuses) et la duréedecontactdevraitêtreanalogue àl'utilisation prévueclinique del'appareil, mais il estsouventprudentà exagérerquelque peules conditions d'expositionàétablirunemarge desécurité pourles patients [25].

Dansletestintradermique, des extraitsdu matérield'essaiet des blancssontinjectés par voie intradermique. Les sitesd'injectionsontmarquéspourl'érythèmeetl'œdème(rougeur et gonflement). Cette procédureest recommandéepour lesappareilsquiont un contactexterneou internecommuniquantavec les fluides corporelsou de l'organisme. Ildétectede manière fiablele potentield'irritation localedueà des produits chimiquesqui peuvent êtreextraitsà partir d'unbiomatériau [25].

LaprincipaleIrritation de la peaud'essaidoit être considéréepour les dispositifsd'actualitéquiont des contactsexternesavecune peau intacteouviolée. Dans cetteprocédure, la substance d'essaiou d'unextraitestappliquéedirectementsur les

sitesintacte et abraséesur lapeaud'unlapin. Aprèsuneexpositionde 24heures, le matérielestretiréet lessites sontmarquéspourl'érythèmeetl'œdème [25].

Des muqueusesdes tests d'irritationsont recommandées pour lesdispositifsquiontl'extérieurde contactcommuniquant avecdes canaux naturelsintactsoudes tissus. Cesétudesutilisent souvent desextraitsplutôt quelematériaului-même. Certainesprocédurescommunescomprennentvaginale, bajoueetétudes d'irritation oculaire [25].

Pyrogenicité

Letestpyrogèneest conçu pourlimiterà un niveauacceptableles risquesderéactionfébrilechez le patientà l'administration, parinjection, du produitconcerné. Pour les produitsquinécessitent une préparationpréliminaireousontsoumisà des conditions particulièresde l'administration, suivre les indicationscomplémentaires fourniesdanslamonographieou, dans lecas desantibiotiquesou de produits biologiques, lesdirectionscomplémentaires fourniesdans le règlement fédéral.

ISO10993couvreles essaisdepyrogénicitédans lasectiontraitant dela toxicitésystémique. Toutefois, unedistinctiondoitêtrefaite entrel'essaides pyrogènesà des finsde libération des lotset des essaispour satisfaire aux exigencesde biocompatibilité. Testsde libération des lotsaidé à assurerque le produittêtepour une utilisationpatient estlibred'endotoxinesbactériennes. Les dispositifs médicauxqui entrent encontactavecde l'eauen cours de fabricationou detransformationpeuvent être soumisàcontamination par des endotoxines. Lesbactériesdans l'eausontla sourcela pluscommune desendotoxinesqui causentla fièvrelorsqu'elle est injectéepar voie intraveineuse. Lelysatde Limulesréactifamœbocytes(LAL) est courammentutilisépourles essaisde lot àlotde dispositifs médicaux. Cependant, la norme ISO 10993netraite pasavecles exigencesd'essaide lot àlot, mais avecla biocompatibilité des matériaux.

Pourles tests de biocompatibilité, des échantillons de matériauxsont préparéscomme décritdansl'article Décembre. Ilest fréquentd'extraireà70ºCpendant

24heures en utilisantla surfacespécifiéeou des rapportspoids /volumementionné. Letest permet de vérifierl'absencedepyrogénicitématériauà médiationcausée parextractibleschimique diverse, commeles endotoxinesbactériennes, causede la fièvrequandune dosesuffisanteestinjectéepar voie intraveineuse. Letestpyrogènelapinestutilisépourbiocompatibilitéparce que les lapinsrépondreauxpyrogènesindépendamment de leur source, tandis queréactifLALestsélectivementsensiblesauxendotoxinesbactériennes. Cetestpeutdoncréagir à la présenced'endotoxines bactériennes, maiscesrésultatsne sont paspertinents pourles questionsde biocompatibilité.

Sensibilisation

Les études de sensibilisationaider àdéterminer siun matériaucontenant des produits chimiquesqui causent deseffets indésirableslocales ou systémiquesaprès exposition répétée ouprolongée. Cesréactionsallergiquesou d'hypersensibilitéles mécanismes immunologiques. Études visant à déterminerle potentiel de sensibilisationpeutêtre réalisée en utilisantsoitdes produits chimiques spécifiquesdumatériel d'essai, le matérield'essailui-même, oule plus souvent, des extraits dela substance d'essai. Labiocompatibilitédes matériauxMatrixrecommandedes tests de sensibilisationpour toutes les classesde dispositifsmédicaux [26].

LaGuinéePigMaximisationTest(Magnusson-KligmanMethod)estrecommandépour les périphériques quiauront un contactexterneou internecommuniquantavec les fluides corporelsou de l'organisme. Danscette étude, lematérield'essaiestmélangéavec de l'adjuvantcompletde Freund(CFA) pour renforcer laréponsesensibilisation de la peau [26].

LePatch test ferméimpliquede multiplesdosesd'actualitéetestrecommandépour les périphériques quiprendront contact avecla peauintacteseulement [26].

LeMurinelocale des ganglions lymphatiques(LLNA) déterminantsde l'augmentationquantitativedes lymphocytesen réponseàun agent sensibilisateur. Siunemoléculeagitcomme unsensibilisateur de la peau, ilva induireles cellulesépidermiquesLangerhanspour le transport del'allergène aux ganglionslymphatiquesdrainant, ce quientraîne à son tourles lymphocytes Tàproliférer etse différencier. Dupoint de vuebien-êtreanimal, cetestestpréférableà l'épreuveGuinéePigMaximisationouferméPatchTest [26].

Toxicitésystémique aigue

Enutilisantdes extraitsdelamatièreappareiloudispositif, latoxicité systémiqueaiguëtestdétectelessivablesqui produisentsystémique(par opposition au niveau local) des effetstoxiques. Lesextraitsdu matériel d'essaiet les blancs decontrôle négatifsontinjectésà des souris(par voie intraveineuse ou par voie intra-péritonéale, selonlesmédiasd'extraction). Les sourissont observéespour lessignes de toxicitéjusteaprèsl'injectionetàquatrepoints dans le tempsles autres. Labiocompatibilitédes matériauxMatrixrecommandecetestpour tous lesappareilscontact avec le sang. Ilpeut aussi être utilepourtoutautre dispositifque les tissuscontactsinternes [27].

Les tests de libérationde lotdepyrogénicitése faitin vitroen utilisantlesendotoxines bactériennes(LAL). Elle doitêtre validéepourchaquedispositifoumatériel. Toutefois, pourévaluerla biocompatibilité, le testpyrogènelapinestpréféré. Letestde lapin, en plusde détecterles endotoxinesbactériennes, est sensibleau pyrogène matériauà médiationqui peut êtretrouvédans lesmatériauxd'essaioudes extraits [27].

Essais de toxicité subchronique

Essais detoxicitésubchroniquesont utiliséspour déterminerles effets potentiellement nocifsdel'expositionà longtermeoumultiplespour testerles matériauxet/ouextraitsau cours d'unepériode pouvant aller jusqu'à10% deladurée de vietotaledel'animal(par exemple, jusqu'à90 jourschez le rat).Conditions réelles d'utilisationd'un dispositifmédicaldoiventêtreprises encomptelors du choixd'un modèleanimalpour la toxicitésubchronique. Des modèles animauxappropriés sont établisau caspar cas [28].

Pacifiquelaboratoiresbiologiqueproposedeuxprotocoles standardspour les testsde toxicité subchroniquequi sontappropriéespour de nombreux appareils. Les deuxsontréalisés chez la souris. On utilisel'administration intra péritonéaled'un extraitdelamatièreappareiloudispositif. L'autreutiliseuneadministration par voie intraveineuse. Implanttestssontsouventeffectuéspour différentes

duréesappropriéespour évaluer la toxicitésubchroniquede dispositifset dematériaux du dispositif [28].

Les tests de subchroniquesont nécessaires pourtous les dispositifspermanentset doivent être considéréspour les personnes ayantun contact prolongé avecles tissusinternes [28].

Toxicité chronique

Désigne un effet nocif (chronique) résultant de doses répétées d'une substance, ou d'expositions à celle-ci, au cours d'une période relativement longue. S'emploie ordinairement pour décrire les effets observés chez des animaux d'expérience.

La toxicité à doses répétées d’une substance chimique est évaluée de façon normalisée par expérimentation sur des animaux de laboratoire (on parle de tests in-vivo). Le potentiel cancérogène ainsi que les effets sur la reproduction (études sur la fertilité et sur le développement) sont ainsi évalués.

Le développement de méthodes faisant appel aux techniques de biologie moléculaire , a permis de s’affranchir de certaines expérimentations animales. On peut ainsi déterminer, en première approche, le potentiel mutagène d’une substance par un test in vitro ; de la même façon plusieurs tests in vitro permettant de mesurer le pouvoir « oestrogénique » d’une substance ont récemment été mis au point.

Au terme de ces études, une dose sans effet observable (NOAEL) peut être fixée. Elle correspond à la dose maximale n'entraînant pas d'effet adverse statistiquement significatif par rapport au groupe témoin chez les espèces testées (au moins deux mammifères). Afin de transposer ces valeurs à l’homme des facteurs de sécurité sont appliqués aux valeurs obtenues expérimentalement, en divisant la NOAEL, selon le cas, par 1 ou plusieurs facteurs 10. Pour les effets très sévères (par exemple, les risques de cancers) on applique un facteur pouvant aller jusqu’à 1000.

 L’ensemble des tests réalisés permet de fixer la Dose Journalière Admissible ou Acceptable (DJA) qui indique la quantité de produit qu’un être humain peut ingérer quotidiennement pendant sa vie entière sans danger pour sa santé.

Carcinogénicité

Les études de carcinogénicité des agents chimiques ont toujours utilisé la dose maximale tolérée (DMT) comme méthode habituelle de sélection de la dose élevée. La DMT est déterminée en général à partir des données provenant d'études de toxicité d'une durée de trois mois.

Dans le passé, les critères de sélection de la dose élevée pour les études de carcinogénicité des produits pharmaceutiques administrables à l'être humain n'étaient pas les mêmes parmi les organismes internationaux de réglementation. En Europe et au Japon, la sélection des doses était effectuée sur la base des critères de toxicité ou de valeurs équivalant à des multiples élevés de la dose quotidienne maximale recommandée chez l'être humain (100x en mg/kg). Cependant, aux États-Unis, l'utilisation de la DMT a toujours été la seule méthode acceptable de sélection des doses. Tous les pays considèrent qu'une dose maximale atteignable est un critère acceptable.

En ce qui concerne les produits pharmaceutiques ayant une faible toxicité chez les rongeurs, l'utilisation de la DMT peut entraîner l'administration de très fortes doses dans les études de carcinogénicité, équivalant souvent à des multiples élevés de la dose clinique. Ainsi, une approche valable pour des substances génotoxiques ou pour l'exposition au rayonnement pour lesquelles il n'est pas toujours possible de définir une dose carcinogène limite ne l'est pas nécessairement pour des agents non génotoxiques. En ce qui concerne les substances non génotoxiques pour lesquelles il peut exister des doses limites et dont les effets carcinogènes peuvent résulter de modifications physiologiques, les extrapolations linéaires effectuées à partir des effets entraînés par des doses élevées ont été remises en question. On s'interroge donc sur le bien-fondé de l'utilisation des doses auxquelles sont exposés les rongeurs, qui sont considérablement supérieures à celles prévues chez l'être humain, pour déterminer le risque chez ce dernier. Étant donné que ces doses entraînent des modifications physiologiques très importantes chez les espèces testées, les résultats de ces études peuvent ne pas refléter les effets qui résulteraient de l'exposition de l'être humain.

Idéalement, les doses choisies pour les dosages biologiques effectués chez les rongeurs pour des produits pharmaceutiques non génotoxiques devraient correspondre à un niveau d'exposition à l'agent qui assure une marge de sécurité suffisante par rapport à la dose thérapeutique à laquelle est exposé l'être humain, est toléré sans causer de troubles physiologiques chroniques importants et assure un taux élevé de survie, est fondé sur une série complète de données provenant d'études sur des animaux et des êtres humains portant principalement sur les propriétés de l'agent et le caractère approprié de l'animal et permet l'interprétation des données dans un contexte clinique.

Afin de parvenir à une harmonisation internationale des exigences à respecter en ce qui concerne la sélection de la dose élevée pour les études de carcinogénicité des produits pharmaceutiques et d'établir des fondements rationnels pour une telle sélection, le groupe d'experts sur la sécurité de l'ICH a adopté une marche à suivre en vue de l'adoption de critères scientifiques mutuellement acceptables à cet effet. Plusieurs caractéristiques distinguent les agents pharmaceutiques d'autres produits chimiques présents dans l'environnement, ce qui peut expliquer que la présente directive diffère peut-être à certains égards d'autres lignes directrices. Ces différences entre les produits soulignent la pertinence des études de carcinogénicité des produits pharmaceutiques. Celles-ci nous permettront d'acquérir de nombreuses connaissances sur la pharmacologie, la pharmacocinétique et le métabolisme de ces produits chez l'être humain. En outre, ces études fournissent en général de l'information sur la population des patients.

Toxicité de la reproduction/développement

La toxicité reproductive et certains aspects de la fonction reproductive mâle et femelle peuvent être étudiées in vitro jusqu’à un certain degré, et de nombreux composants cellulaires d’organes de reproduction peuvent être conservés dans des cultures cellulaires. Bien qu’aucune méthode expérimentale n’ait encore été utilisée ou validée pour utilisation de routine dans les études de toxicité reproductive, il est possible qu’à l’avenir un tel système puisse devenir un modèle courant pour les cycles de reproduction mâle et femelle, ce réduisant ou remplaçant l’utilisation de l’animale.

La toxicité de développement (tératogénicite) peut être étudiée grâce à des cultures cellulaires utilisant un test sur cellule souche embryonnaire, actuellement en phase d’être validé comme détecteur de malformations de naissance. Des études préliminaires avaient indiqué que les cellules souches embryonnaires pouvaient prédire la toxicité chez l’homme avec plus de 80 pour cent de précision. On espère que dans quelques années, cette méthode pourra éliminer l’utilisation d’animaux.

Biodegradation

Les tests de Biodégradabilité ou de Biodégradation permettent de caractériser le taux de biodégradabilité des substances organiques.

Par définition, la biodégradation est un processus biologique de dégradation des substances organiques en molécule plus simples et plus petites.

On distingue la biodégradation en présence d’oxygène (aérobiose) de la dégradation en l’absence d’oxygène (anaérobiose) par la nature des microorganismes dégradateurs et par les produits de dégradation.

La biodégradation finale en aérobiose conduit à l’obtention de CO2, d’eau et de minéraux tandis que la biodégradation anaérobie produit en majeur partie du méthane.

Deux types de tests sont à distinguer :

*Les tests de biodégradation immédiate: Sur 28 jours, aucune autre source de carbone organique que la substance d’essai, inoculum non pré –conditionné.

*Les tests de biodégradation intrinsèque : Essai optimisé (allongement de la durée d’essai, pré conditionnement / préadaptation de l’inoculum).

Ces tests de biodégradation mesurent au cours du temps l’évolution des paramètres suivants :

-La disparition du carbone organique dissous (COD).

-La consommation de l’oxygène.

-Le dégagement de dioxyde de carbone.

-Le dégagement de méthane.

Analyse en laboratoires   :

Le but de ces essais est d’évaluer et de contrôler la biodégradabilité des substances produites en vue de réduire la pollution de l'eau en réduisant le volume de substances chimiques totales utilisées dans les produits et en limitant l'emploi d'ingrédients potentiellement dangereux.

Analytique vous propose différents essais de biodégradabilité selon les méthodes en vigueur dans l’union européenne :

* Biodégradabilité Facile OCDE 301 A : Essai de disparition du COD.

* Biodégradabilité Facile OCDE 301 B : Essai de dégagement de CO2 (Essai de Sturm modifié).

* Biodégradabilité Facile OCDE 301 F : Essai de respirométrie manométrique.

L’EXPERIMENTATION ANIMALEDEFINITION

Quand on parle d’expérimentation animale, que faut-il entendre au juste ? L’expérimentation animale, encore dénommée vivisection, est une méthode appliquée dans le cadre de recherches médicales ou cosmétologiques qui a recours à l’expérimentation sur les animaux dans le but de s’assurer qu’une substance donnée n’est pas dangereuse et peut être administrée avec profit aux hommes, dans une perspective souvent thérapeutique. Cette méthode repose alors sur le postulat de la similitude - 80% du patrimoine génétique des souris (animaux de laboratoire parmi les plus utilisés) serait commun avec celui de l’homme - où de la découverte d’un effet recherché chez l’animal, on en déduira une réaction similaire chez l’homme.

Et le recours à l’expérimentation animale est d’autant plus fréquent que la loi exige qu’avant toute commercialisation les substances potentiellement dangereuses pour l’homme soient préalablement testées afin de prévenir tout risque pour l’homme. En plus des médicaments, cette réglementation s’impose aussi aux cosmétiques, aux pesticides et aux produits ménagers.

On voit là à quel point le sujet de l’expérimentation animale peut être sensible, puisqu’il touche à la fois au médicament - précieux auxiliaire de santé et souvent synonyme d’antidote à la mort, ou du moins à la souffrance - et à la fois à l’animal, sujet réduit à l’état d’objet sacrifié pour le bénéfice des hommes. Car ce qui est en jeu quand on aborde la question de l’expérimentation animale, c’est bien avant tout le médicament, dont personne ne nie l’utilité, et qui, en tant que substance active, se doit d’être manipulé avec précaution, et ne peut faire l’objet d’un lancement « à l’aveugle », sans avoir été testé auparavant afin de s’assurer de son innocuité pour l’homme.

HISTORIQUE

La notion d'expérimentation s'est mise en place lentement, à partir de descriptions et de leurs interprétations. Aristote (-384/ -322) réalisa un recensement ordonné de faits empiriques et l'édification synthétique d'une véritable théorie et il s'est intéressé à l'étude des similitudes et des différences entre parents et enfants. Certaines observations témoignent d'un effort de généralisation qui fait entrevoir un

autre ordre de connaissance (en particulier en éthologie et en écologie). Il pensait qu'il y avait continuité entre l'homme et l'animal.

Il existe chez la plupart des animaux des traces de ces états de l'âme qui, chez l'homme, se manifestent d'une manière plus

différenciée. Pour certaines de ces qualités les animaux ne diffère que par le plus et le moins ; pour d'autres qualités, il n'y a qu'un

rapport d'analogie.Chez l'enfant, il est possible d'observer comme les traces et les

germes de ce qui doit constituer ses dispositions futures, aucune différence n'existant pratiquement à cette étape entre la vie de l'âme

de l'enfant et celle de l'animal.Aristote Histoire des animaux

L'étude comparative lui servait de base à l'approche biologique et physiologique de l'homme (l'animal était déjà un substitut de l'homme).

Mais ce sont les œuvres de Galien (130 - 201) et ses idées sur la physiologie et l'anatomie qui serviront de source dogmatique aux médecins pendant quinze siècles. Ses recommandations de s'appuyer sur l'expérimentation (dissection) et non sur les écrits furent oubliées. 

A partir de la Renaissance, l'observation directe et l'expérimentation (chirurgie) vont se développer

lentement (Léonard de Vinci, 1452-1519 ; Vésale 1514-1564). La dissection des cadavres

d'animaux permettait d'identifier la position des organes. Ces descriptions suppléaient à celles que

l'on ne pouvait faire à partir de l'homme, étant donné le tabou sur la dissection des cadavres

humains et la rareté des dissections.

Puis Harvey (1578 - 1657) pratiqua la vivisection sur l'animal, dans le but de reconnaître sur le vivant les fonctions des organes, puis celles des tissus dont la dissection avait identifié la position sur le cadavre. Harvey fut aussi un des premiers à user de la quantification (mesure du volume sanguin) malgré la difficulté des mesures. Grâce à ces deux approches, il prouva la circularité du mouvement du sang, concept qui fonda la physiologie moderne.

QUESTIONS SUR L’EXPERIMENTATION ANIMALE

A quoi sert ?

En parlant sur les intérêts que la science médicale puisse subir de l’expérimentation médicale on peut citer :

le diagnostic, la prévention et le traitement des maladies ou d'autres anomalies ou de leurs effets, chez l'homme, les animaux vertébrés ou invertébrés ou les plantes y compris les essais d'activité, d'efficacité et de toxicité des médicaments et d'autres substances biologiques et chimiques et de leur compositions.

la détection, l'évaluation et le contrôle ou les modifications des conditions physiologiques chez l'homme, les animaux et les plantes.

le contrôle de la qualité des denrées alimentaires. la recherche fondamentale et appliquée. l’enseignement et la formation. la protection de l'environnement. les enquêtes médico-légales.

Pourquoi est-il nécessaire d’utiliser des animaux pour la recherche biologique et médicale ?

Un grand nombre de tests précédemment menés sur des animaux de laboratoire sont effectués actuellement sans recours à l’animal grâce au développement de cultures cellulaires et de la biologie moléculaire, de modèles mathématiques et de méthodes physico-chimiques modernes. Cependant, le recours à l’animal reste encore indispensable, pour quatre raisons fondamentales :  dans certains cas, ces méthodes alternatives ne fournissent qu’une réponse trop

limitée et ne peuvent reproduire toute la complexité d’un organisme vivant ;  l’expérimentation directe chez l’homme, sans l’obtention préalable

d’informations chez l’animal, n’est pas défendable, que ce soit sous l’angle éthique, légal ou scientifique ;  l’utilisation des animaux est à la base de très nombreuses découvertes et reste

essentielle pour assurer les progrès qui restent à faire dans la compréhension des maladies et le traitement efficace des malades. Selon une enquête menée auprès de lauréats du Prix Nobel de Médecine ou de Physiologie, l’expérimentation animale s’avère vitale pour le développement des connaissances en physiologie et en médecine ;  l’utilisation des animaux d’expérience reste également indispensable pour la mise

au point de nouveaux traitements destinés aux animaux, tant de compagnie que d’élevage.

Quels sont les progrès majeurs en médecine humaine et vétérinaire qui ont pu être obtenus grâce à l’expérimentation animale ?

La liste est longue et l’on se limite ici à quelques exemples : la découverte du rôle de l’insuline dans le diabète, du rôle du cholestérol dans les maladies cardio-vasculaires, la mise en évidence de la responsabilité de l’amiante dans l’apparition des cancers ; le développement de nombreux médicaments dans les domaines des maladies cardio-vasculaires, du système nerveux central, de la cancérologie, du diabète, du sida, ... ;la mise au point de nombreux vaccins humains (rage, poliomyélite, diphtérie, rubéole, variole, oreillons, rougeole, hépatites A et B, méningites) et vétérinaires s’adressant à de nombreuses espèces différentes. Pour les chiens et les chats (rage, maladie de Carré, leptospire- se, ...) ; pour les grands animaux : chevaux, bovins et porcins (vaccins contre les infections respiratoires, l’herpès, la peste porcine, ...). N’oublions pas non plus les nombreux vaccins pour la volaille (pseudo-peste, diphtérie, bronchite, ...) ;la maîtrise des techniques chirurgicales réparatrices (chirurgie à cœur ouvert ...) ou des greffes d’organe (reins, cœur, foie, pancréas, ...).

Tous ces progrès importants en médecine humaine ont permis de réduire la mortalité infantile, de diminuer la souffrance liée aux maladies et ont contribué à augmenter notre espèce.  L’importance de l’expérimentation animale peut être illustrée par les travaux des lauréats des Prix Nobel de Médecine ou de Physiologie. Entre 1901 et 2002 le Prix Nobel de Médecine ou de Physiologie a été remis 68 fois à des scientifiques qui ont eu recours à l’expérimentation animale au cours de leurs recherches, ce qui a mené à des découvertes importantes.

Dans quelle mesure peut-on extrapoler à l’homme les résultats obtenus chez l’animal ?

Il existe beaucoup de similitudes entre les hommes et les animaux. La plupart de nos connaissances sur le système immunitaire résultent des études effectuées sur la souris dont plus de 80% du patrimoine génétique est identique à celui de l’espèce humaine. C’est pourquoi, dans une très large mesure, les résultats des expériences effectuées chez l’animal permettent de tirer des conclusions valables pour l’homme.

En dépit de leurs limites, les études sur animaux ont un pouvoir de prédiction suffisant, non seulement pour estimer les bénéfices et les risques, mais aussi pour identifier les précautions à prendre lors des premiers essais chez l’homme.

Pourquoi est-il nécessaire de pratiquer chez l’animal des tests relatifs à la sécurité des médicaments ?

Par son activité professionnelle, son alimentation, son cadre de vie, sa santé, l’homme se trouve en contact avec de nombreux produits de toutes natures. L’évaluation de la sécurité d’emploi des produits est une nécessité scientifique, éthique et de santé publique. L’expérimentation animale demeure le pivot de l’évaluation de la sécurité d’emploi de ces produits dans la mesure où l’animal vivant représente le modèle intégré le plus fiable pour l’homme. En effet, malgré des différences, la biologie de l’animal est très proche de celle de l’homme.

Pourquoi observe-t-on encore certains effets secondaires avec les médicaments qui ont été étudiés de façon approfondie chez l’animal ?

Lorsqu’un médicament est administré à l’homme, il a fait l’objet d’études réglementaires rigoureuses chez l’animal. Cependant, des effets secondaires non détectés chez l’animal peuvent être mis en évidence chez l’homme dans les cas suivants :

 Effets spécifiques à l’homme : par exemple des troubles psychologiques impossibles à détecter chez un animal ;  effets extrêmement rares : ceux observés par exemple chez un sur plusieurs

millions de patients. Dans pareils cas, ce n’est qu’après plusieurs années d’utilisation chez l’homme que de tels effets pourront être observés. Utilisation en dehors des indications du médicament ou interactions

médicamenteuses liées à des associations non testées.Ces limitations partielles ne remettent pas en cause l’intérêt fondamental des études sur animaux.

L’histoire de la thalidomide ne met-elle pas en cause la valeur prévisionnelle pour l’homme des résultats obtenus chez l’animal ?

Au contraire, le cas de la thalidomide démontre toute l’importance des études sur l’animal de laboratoire dans l’évaluation de la sécurité d’utilisation des nouveaux produits chez l’homme.

Au début des années 1960, la mise sur le marché de la thalidomide a entraîné des cas de malformations graves des membres chez des nouveau-nés dont la mère avait pris ce médicament durant sa grossesse (effet tératogène).A cette époque, une seule espèce, le rat, était utilisée dans les études tératologiques, ce qui s’avéra insuffisant, le rat étant considérablement moins sensible que l’homme à cet effet nocif de la thalidomide. L’évaluation de la thalidomide dans une seconde espèce animale comme le lapin aurait permis d’éviter cet accident dramatique. C’est la raison pour laquelle, aujourd’hui, ces essais doivent être réalisés systématiquement sur au moins deux espèces animales.

RISQUE DE L’EXPÉRIMENTATION ANIMALE

Outre le gaspillage des moyens financiers déjà fort limités et l’obtention de résultats trompeurs, l’expérimentation animale comporte de graves risques pour l’homme. Le fait de penser que les connaissances scientifiques donneraient le droit et la nécessité de faire du tort à des êtres parfaitement innocents constitue un véritable danger pour tous les êtres vulnérables. Même après que le monde entier a été scandalisé par l’atrocité des expériences nazies et japonaises sur des prisonniers, d’autres cruautés ont été commises. Ainsi, des chercheurs américains ont privé de traitement des hommes afro-américains atteints de syphilis afin de mieux étudier la progression naturelle de la maladie.Certains ont délibérément exposé des étudiants et des minorités à des produits chimiques toxiques afin de déterminer le seuil de sécurité à respecter pour l’exposition aux pesticides, d’autres encore ont intentionnellement exposé des milliers de civils non informés à des bactéries mortelles dans le cadre d’expériences sur la guerre biologique, ont injecté des cellules cancéreuses à plusieurs patients séjournant dans des maisons de retraite, ont fait subir à des patients innocents de dangereuses expériences avec des rayons X et ont transplanté, sans la moindre chance de succès, des organes de primates et de porcs dans le corps d’enfants, de malades chroniques et de personnes en situation précaire. Le psychiatre Robert Jay Lifton en déduit que la mentalité d’une «science à tout prix» pourrait bien avoir fourni la justification médicale de l’holocauste.De plus, par le biais de la recherche sur les animaux, des êtres humains ont été exposés à un grand nombre de virus mortels étrangers à l’espèce humaine, provenant des primates. Près de seize employés de laboratoires ont été tués par le virus de Marbourg et par d’autres virus propres aux singes, et dans certaines colonies américaines de singes, la maladie d’Ebola s’est manifestée à deux reprises.Plusieurs vaccins contre la polio prélevés sur des cellules rénales de singes ont exposé des millions d’Américains au virus simien 40, qui transforme les cellules

humaines in vitro en cellules cancéreuses et qui a été trouvé dans plusieurs types de cancer chez les humains. Sans considération du risque pour la santé publique, des chercheurs ont transplanté des cellules de moelle osseuse de babouins dans le corps d’un patient atteint du SIDA, expérience qui s’est soldée par un échec; en outre, il est possible qu’un grand nombre de virus de babouin que le patient aurait pu transmettre à d’autres personnes aient été mêlés à la moelle osseuse. Il est en effet possible que les expériences sur les animaux aient déclenché l’épidémie du SIDA. Le VIH-1, le principal virus du SIDA, se distingue nettement de tous les autres virus trouvés dans la nature: il existe des preuves selon lesquelles le SIDA résulterait soit de la fabrication du vaccin contre la polio à base de tissus de singe, soit de manipulations dans des laboratoires américains, là où des virus similaires au virus VIH ont été produits dans la recherche sur le cancer et les armes biologiques au début des années 70.

CONCLUSION

La valeur de l’expérimentation animale est fortement exagérée par les milieux qui, pour des raisons purement économiques, ont intérêt à ce qu’elle soit maintenue. L’expérimentation animale se concentrant sur des pathologies artificiellement créées et incluant des variables contradictoires et étant douteuse du fait des différences anatomiques, physiologiques et pathologiques entre les humains et les animaux, elle représente par sa nature une méthode peu valable pour l’examen des processus des maladies humaines. Les milliards de dollars investis chaque année dans l’expérimentation animale trouveraient une utilisation bien plus efficace, effective et humaine s’ils étaient utilisés au profit de la recherche clinique et épidémiologique et desprogrammes de santé officiels.

CONCLUSION [29]

BIBLIOGRAPHIE

[1]:WILLIAMS DF “Definitions in Biomaterials, Second Consensus Meeting, Eur. Soc. Biomat., Chester, UK, September 1991, Ed Elsevier.[2] : Mendes S.C., Reis R.L., Bovell Y.P., Cunha A.M., Van Blitterswijk C.A., et De Bruijn J.D. (2001). Biocompatibility testing of novel starch-based materials with potential application in orthopedic surgery: a preliminary study. Biomaterials 22: 2057-2064.[3]: T.P. Kunzler, T. Drobek, M. Schuler, N.D. Spencer, Systematic study of osteoblast and fibroblast response to roughness by means of surface-morphology gradients. Biomaterials 2007. 28: p. 2175-2182.[4]: A.L. Rosa, M.M. Beloti, Effect of cpTi Surface Roughness on Human Bone Marrow Cell Attachment, Proliferation, and Differentiation. Braz Dent J 2003. 14(1): p. 16-21.[5]: S.K. Sastry, K.B., Focal adhesions: a nexus for intracellular signaling and cytoskeletal dynamics. Exp. Cell. Res., 2000. 261: p. 25-36. [6]: TALJA M.: Rat peritoneal implantation test. Br. J. Urol., 1985, 57: 329-333.[7]: TALJA M., RUUTU M., ANDERSON L.C., ALFTHAN O.: Urinary catheter structure and testing methods in relation to tissue toxicity. Br. J.Urol., 1986, 58: 443.[8]: UPHILL P.F., CHRISTOPHER D.H. Developing a positive control for cytotoxicity testing of medical device materials. Medical Device Technology,1990, Nov, 24-27.[9]: http://www.urofrance.org/fileadmin/documents/data/PU/2005/PU-2005-00150887-5/TEXF-PU-2005-00150887 5.PDF. [10]:ENCYCLOPEDIA OF MEDICAL DEVICES AND INSTRUMENTATION [VOL 1] 2ND ED - J. WEBSTER (WILEY, 2006) WW[11]:TEXF-PU-2005-00150887Jean-Louis PARIENTE, Laurence BORDENAVE, Pierre CONORT[12]: http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/Pacific-BioLabs/Cytotoxicity-Tissue-Culture Testing.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility Testing&supplierId=30002201&productId=687779[13]: ISO_10993-5;2009(E)-CHARACTER_PDF_DOCUMENT[14]: http://www.clinicaldevice.com/11%20ISO10993-3.pdf[15]: ISO_10993-4[16]: ISO 3826, Plastics collapsible containers for human blood and blood components. [17]:DIDISHEIM, P., DEWANJEE, M.K., FRISK, C.S., KAYE, M.P. and FASS, D.N., Animal models for predictingclinical performance of biomaterials for cardiovascular use. In: Boretos J.W. and Eden M. (Eds).Contemporary Biomaterials, Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA, 1984, pp. 132-179. [18]: DIDISHEIM, P., DEWANJEE, M.K., KAYE, M.P., FRISK, C.S., FASS, D.N., TIRRELL, M.V. and ZOLLMAN, P.E.,Nonpredictability of long-term in vivo response from short-term in vitro or ex vivo blood/material interactions.Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, 30, 1984, pp. 370-376[19]: COOPER, S.L., FABRIZIUS, D.J. and GRASEL, T.G., Methods of assessment of thrombosis ex vivo. In: Leonard E.F., Turitto V.T., and Vroman L.(Eds): Blood in contact with natural and artificial surfaces. Ann. N.Y. Acad.Sci., 516, 1987, pp. 572-585[20]: HARKER, L.A., KELLY, A.B. and HANSON, S.R., Experimental arterial thrombosis in non-human primates. Circulation, 83, Supplement IV, 1991, pp. 41-55[21]: ZINGG, W., IP, W.F., SEFTON, M.V., and MANCER, K., A chronic arteriovenous shunt for the testing of biomaterials and devices in dogs. Life Support Systems, 4, 1986, pp. 221-229[22]: DEWANJEE, M.K., Methods of assessment of thrombosis in vivo, In: Leonard E.F., Turitto V.T. and Vroman L. (Eds): Blood in contact with natural and artificial surfaces. Ann. N.Y. Acad. Sci., 516, 1987, pp. 541-571[23]: DEWANJEE, M.K., KAPADVANJWALA, M. and SANCHEZ, A., Quantitation of comparative thrombogenicity of dog, pig, and human platelets in a hemodialyser. Amer. Soc. Artif. Int. Organs J., 38, 1992, pp. 88-90[24]:http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/Pacific-BioLabs/Implantation Tests.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility-Testing&supplierId=3000220[25]:http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/Pacific-BioLabs/Irritation Tests.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility Testing&supplierId=30002201&productId=687789[26]:http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/Pacific-BioLabs/Sensitization Assays.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility Testing&supplierId=30002201&productId=687788[27]:http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/Pacific-BioLabs/Acute-Systemic Toxicity.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility Testing&supplierId=30002201&productId=687790[28]:http://www.jazdlifesciences.com/pharmatech/company/

Pacific-BioLabs/Subchronic-Toxicity Testing.htm?categoryPath=BioPharma/BioPharma-Services/Biocompatibility Testing&supplierId=30002201&productId=687791[29]: B-Biocompatability-w.pdf