1.1.10 Toxicocinétique et bioaccumulation
La toxicocinétique étudie l'absorption, la distribution, le métabolisme et l'élimination ou l'excrétion des xénobiotiques en fonction du temps.
Ces variables ont une grande importance pour comprendre et expliquer les effets toxiques. En effet, l'intensité des effets toxiques est liée à la concentration de l'espèce toxique dans le tissu ou l'organe cible. Par exemple, si un xénobiotique est rapidement détoxifié et éliminé, il n'aura pas le temps d'induire des effets.
Les paramètres toxicocinétiques sont déterminés soit par des études spécifiques in vitro et in vivo soit au moyen de modèles mathématiques dits modèles pharmacocinétique physiologique (PBPK).
L'absorption :
L'absorption est le processus par lequel les toxiques atteignent la circulation sanguine après avoir traversé des membranes ou barrières biologiques. Divers facteurs peuvent influencer le processus d'absorption d'un produit : sa nature, sa solubilité, la perméabilité des tissus biologiques au point de contact, la durée et la fréquence de l'exposition, etc.
La distribution :
Une fois absorbés, les toxiques sont, par l'entremise de la circulation sanguine, distribués dans les divers tissus et organes, où ils exercent leur toxicité, sont stockés ou sont éliminés. Deux facteurs ont un impact important sur la distribution des toxiques dans l'organisme: la perfusion sanguine des organes et l'affinité des toxiques pour les tissus et les protéines plasmatiques.
La biotransformation (métabolisme) :
Pendant ou après son transport dans le sang, le toxique peut entrer en contact avec différentes cellules de l'organisme qui par l'intermédiaire d'enzymes, ont la capacité de le transformer. Il peut en résulter un produit moins toxique (détoxification) ou plus toxique (activation).
Le foie est le principal organe impliqué dans la biotransformation des toxiques, bien que la peau, le rein, la muqueuse intestinale et le poumon, par exemple, puissent également biotransformer (métaboliser) certaines substances.
La biotransformation se déroule généralement en deux phases :
Les réactions de phase I : oxydation, réduction et hydrolyse. Elles augmentent la polarité globale des molécules.
Les réactions de phase II consistent à conjuguer des molécules endogènes aux produits de la phase I afin de leur conférer un caractère hydrosoluble (glucuronoconjugaison, sulfoconjugaison, conjugaison au gluthathion, aux acides aminés, acétylation et méthylation).
L'excrétion :
Le processus d'excrétion conduit à une élimination définitive d'une substance hors de l'organisme. Les substances mères et leurs métabolites sont alors principalement éliminées par le rein dans l'urine, par la bile dans les fèces, par les poumons dans l'air exhalé, par le lait, la salive et parfois même les phanères (cheveux, ongles).
La bioaccumulation
Certains xénobiotiques peuvent s'accumuler dans l'organisme.
Certains tissus agissent comme un réservoir de stockage d'où les substances peuvent cependant être libérées pour éventuellement exercer leur toxicité.
Ainsi, les graisses accumulent les substances liposolubles comme les pesticides organochlorés (DDT), les biphényles polychlorés (BPC), les dioxines, des solvants organiques (toluène, benzène, styrène) .... Les os emmagasinent le plomb, le fluor, le strontium.
Certaines protéines présentes dans le foie et le rein appelées métallothionéines possèdent une affinité particulière pour fixer certains métaux comme le cadmium et le zinc et constituent en quelque sorte une protection, bien que limitée, contre les effets toxiques de ces métaux.
La bioaccumulation est donc un indicateur d'exposition mais pas d'effet.
