ARCHIVÉE - Recherches toxicologiques

Mission : Préserver et améliorer la santé des Canadiennes et des Canadiens en effectuant des recherches toxicologiques visant à assurer la salubrité des aliments.

Objectif : Utiliser les méthodes de recherche en toxicologie pour déterminer et caractériser les dangers pour la santé humaine associés aux aliments.

La Division de la recherche toxicologique a pour responsabilité d'identifier et d'examiner les dangers potentiels pour la santé associés à des contaminants chimiques, notamment ceux d'origine environnementale, les substances chimiques agricoles, les substances toxiques naturelles dans les aliments et leurs constituants, ainsi que les additifs alimentaires. Des études sont effectuées sur les effets cancérigènes, mutagènes, neurotoxiques, les effets sur la reproduction et d'autres effets nocifs potentiels de ces produits chimiques, y compris les altérations du système immunitaire.

La Division de la recherche toxicologique est située dans l'immeuble Sir Frederick Banting, Pré Tunney, Ottawa (Ontario) Canada, KlA OL2 (indice de l'adresse 2202Dl). Le personnel est composé de 37 chercheurs scientifiques, biologistes et techniciens. La Division fait partie du Bureau de l'innocuité des produits chimiques, Direction des aliments, Direction générale de la protection de la santé.

Chef de division

Rekha Mehta, Ph.D.
Tél. : (613) 957-0987
Rekha_Mehta@hc-sc.gc.ca

Domaines de recherche:

Toxicologie et mécanisme d'action des hydrocarbures cycliques halogénés qui contaminent les aliments, notamment des BPC, des dioxines, des furanes; des toxines naturelles y compris les toxines des crustacés et coquillages (acide domoïque et acide okadaïque); des mycotoxines telles que la vomitoxine; des antioxydants, y compris les phénols de synthèse tels que le BHA; mécanisme d'action des antioxydants, évaluation biologique du risque, cancérogénicité.

Section de toxicologie générale

La section s'occupe de la conception, de la réalisation et de l'évaluation d'études toxicologiques portant sur les additifs alimentaires, les contaminants dans les aliments et l'environnement, ainsi que les pesticides qui se retrouvent dans les sources d'alimentation humaine. On fait en outre appel à une équipe multidisciplinaire de chercheurs qui utilisent diverses espèces d'animaux de laboratoire en vue de trouver des paramètres toxicologiques qui donnent une idée des effets sur la santé humaine (p. ex. effets sur la reproduction, effets immunologiques, etc.). En outre, ces études doivent respecter les exigences des Bonnes pratiques de laboratoire pour être acceptées par les organismes internationaux de réglementation. La section a une expertise dans la conception et la réalisation d'études de cancérogénicité aiguë, subchronique et chronique basée sur des produits chimiques comme la saccharine (additif alimentaire), l'hexachlorobenzène (pesticide/polluant de l'environnement), la mycotoxine appelée communément vomitoxine, le toxaphène (pesticide interdit) de même que les biphényles polychlorés (BPC) qui polluent l'environnement.

Reproduction et développement

Fonction reproductrice - l'accent est mis sur la reproduction masculine. Perturbation du système endocrinien - effets de l'exposition à des contaminants organochlorés dans les aliments in utero et durant la lactation sur le développement de l'appareil reproducteur de l'homme. Action des contaminants dans les aliments sur l'appareil reproducteur masculin - notamment en ce qui concerne la perturbation de la biosynthèse et du métabolisme des androgènes ainsi que la fonction du spermatozoïde. Domaines d'expertise : enzymologie (dosages radiométriques des enzymes stéroïdogènes dans les tissus des organes reproducteurs masculins et féminins et dans le foie de l'homme et de la femme); surveillance et soins des animaux; fractionnement subcellulaire de tissus; manipulation d'isotopes; incubations; extraction de substances organiques; chromatographie; spectrométrie de scintillation; autoradiographie; recristallisation; analyse cinétique; biologie moléculaire (détermination des mécanismes d'action des contaminants dans les aliments : extraction de l'ARN); chromatographie; étude de la biologie cellulaire par RT-PCR pour examiner les effets des contaminants dans les aliments sur l'activation et l'inactivation des récepteurs des hormones androgènes; luminométrie.

Immunologie/Immumotoxicologie

Élaboration, maintien et mise en oeuvre du Programme d'immunotoxicologie à l'intérieur de la Direction des aliments et conception de protocoles expérimentaux et réalisation d'études d'immunitoxicité pour étayer la réglementation. Le Programme d'immunotoxicologie a recours à plusieurs techniques validées à l'échelle internationale. Ces techniques sont appliquées à l'étude des effets nocifs potentiels de certains produits chimiques sur le système immunitaire des humains, des primates non humains et des rongeurs. Le programme offre une nouvelle façon d'évaluer l'immunotoxicité chimio-induite des additifs alimentaires de même que des produits chimiques dans l'environnement qui s'introduisent accidentellement dans la chaîne alimentaire. Au nombre des produits chimiques qui ont déjà fait l'objet d'études, citons : les contaminants environnementaux tels que les BPC, le toxaphène et le chlordane; les mycotoxines telles que le désoxynivalénol et les fumonisines; ainsi que les métaux tels que le plomb et le mercure. Le Programme d'immunotoxicologie fait appel à des techniques d'évaluation quantitative et fonctionnelle des effets et des produits chimiques sur certains aspects humoraux et cellulaires du système immunitaire de même que sur des paramètres non spécifiques du système immunitaire. On utilise également les techniques de cytométrie de flux et on peut effectuer des cultures de tissus. Parmi les techniques régulièrement utilisées dans les projets de recherche figurent le dosage des lymphocytes T et de leurs sous-ensembles, des lymphocytes B, des lymphocytes tueurs naturels (NK) et des cellules mononucléaires phagocytaires dans les préparations de cellules mononucléaires tirées du sang périphérique, de la rate ou du thymus en utilisant la technique de cytométrie de flux; l'évaluation de l'immunité à médiation humorale en injectant à des animaux de laboratoire des antigènes T- et B- dépendants et en dosant les anticorps spécifiques aux antigènes à l'aide de la méthode des plaques d'hémolyse, ELISA, des techniques d'hémagglutination ou de lyse dépendante du complément; l'évaluation de l'immunité à médiation cellulaire à l'aide de la technique de la prolifération des lymphocytes induite par des mitogènes (incorporation de thymidine tritiée) et la technique de culture simple de lymphocytes mêlés; l'évaluation de l'hypersensibilité retardée au moyen de la sensibilisation et de la provocation avec du dinitrochlorobenzène (primates non humains), et de la sensibilisation et de la provocation avec de l'oxazolone chez les rats et les souris; l'évaluation de l'immunité non spécifique par cytométrie de flux de l'activité phagocytaire des monocytes (sang périphérique) et des macrophages (cellules de l'exsudat péritonéal); l'évaluation de la mobilisation du calcium par cytométrie de flux; et l'évaluation de la résistance aux bactéries à l'aide du modèle d'infectivité de Listeria monocytogenes. Le programme d'immunotoxicologie est constamment mis à jour et de nouvelles méthodes sont adaptées ou mises au point afin de répondre de façon adéquate aux besoins du Programme. La standardisation et l'harmonisation des méthodes d'immunotoxicologie à l'échelle nationale et internationale sont deux activités permanentes du Programme d'immunotoxicologie.

Section de la génotoxicité et carcinogénèse

Mise au point de marqueurs cellulaires et moléculaires pour la détection précoce des effets toxicologiques, génotoxiques et cancérigènes des additifs/contaminants alimentaires naturels et de synthèse, ainsi que modulation de ses effets nocifs par des nutriments. On se sert de modèles animaux pour appliquer certains de ces biomarqueurs à l'évaluation du risque de cancer associé aux mycotoxines et aux résidus de pesticides au niveau de certains organes comme le foie, le rein, la glande mammaire, l'oesophage et le côlon. Ces biomarqueurs et d'autres biomarqueurs appropriés sont ultimement appliqués en épidémiologie moléculaire afin d'améliorer l'évaluation du risque de cancer chez l'humain et les stratégies de prévention primaires visant les contaminants présents dans les aliments. Parmi les méthodes et techniques utilisées au laboratoire, citons : fractionnement des tissus au niveau subcellulaire et macromoléculaire (ADN, ARN, protéine) (foie, oesophage, rein, estomac, côlon, intestin); isolement d'hépatocytes; interventions chirurgicales (hépatectomie, perfusion d'un organe); chromatographie liquide à haute performance, chromatographie sur couche mince, chromatographie en phase gazeuse; analyse d'isotopes, cinétique des enzymes, fluorimétrie, spectrophotométrie; histochimie des enzyme sériques (gamma-glutamyl transpeptidase, coloration à l'argent, régions des organisateurs nucléolaires); immuno-histochimie (glutathione S-transférase alpha, µ et pi, protéines oncogènes, cyclines, antigènes nucléaires des cellules en phase de prolifération, apoptose); cytométrie de flux (analyse du cycle cellulaire, glutathion S-transférase alpha, µ et pi, protéines oncogènes), autoradiographie ( 3 H-thymidine pour déterminer la prolifération cellulaire); analyse des produits d'addition de l'ADN (produits d'addition de l'ADN de l'aflatoxine B1, méthylation de l'ADN de la 8-hydroxydésoxyguanosine); analyse des enzymes de restriction de 5-méthylcytosine. Concentrations tissulaires de S-adénosyl-L-méthionine, 5'-méthylthioadénosine et S-adénosylhomocystéine (ELISA); protéines oncogènes dans le sérum.

Toxines naturelles (mycotoxines, toxines de crustacés et coquillages)

Conception et réalisation d'études de toxicologie à court et à long terme portant sur des rats ou des souris pour examiner la toxicité et le mécanisme d'action de toxines naturelles et de contaminants présents dans les aliments. Expertise dans l'élaboration de protocoles dans les sous-disciplines suivantes : immunotoxicologie et dosages immunologiques, hématologie, chimie clinique, culture de tissus et essais de toxicité in vitro. Méthodologie : conception et réalisation de dosages immuno-enzymatique (ELISA) et dosages enzymatiques standard pour la mesure de paramètres cliniques pour la fonction plaquettaire et la biochimie; préparation et culture de lymphocytes pour la mesure de paramètres immunotoxicologiques; maintien et manipulation de lignées cellulaires continues pour les études in vitro ; conception, validation et application d'épreuves de toxicité in vitro pour divers paramètres, y compris la mort cellulaire, l'induction d'enzymes, l'absorption de colorants et le transport membranaire.

Toxicologie moléculaire

Domaines d'expertise : biologie moléculaire et chimie des protéines. Domaines d'intérêt : toxicologie moléculaire et caractéristiques moléculaires des antigènes. Habituellement, les projets comportent la surveillance de la transcription et l'expression des protéines de gènes cibles dans les tissus isolés et dans des organes à la suite d'une agression ou d'une provocation toxicologique possible. Certains des marqueurs d'intérêt sont le cytochrome P450 1A1, 1A2, 1B1, 2B1/2, 2E1, 2C11, 3A1 et 4A1; le GSTa, le GSTb, le GSTp, les PKC, les kinases dépendantes de la cycline, les inhibiteurs du cycle cellulaire p21 et p27; et la cycline D et la cycline E. Le laboratoire travaille également à l'isolement de protéines et à la caractérisation des anticorps et des protéines intéressantes. Techniques couramment utilisées : isolement de l'ADN et de l'ARN; clonage de l'ADN et de fragments obtenus par PCR; PCR , RT-PCR et PCR permettant une visualisation différentielle; séquençage de l'ADN; transfert de type Northern; transfert de type Southern; transfert de type Western; quantification relative de l'ARNm cible et des protéines par densitométrie des produits obtenus par RT-PCR ou transfert de type Western; électrophorèse de l'ADN et de l'ARN en gel d'agarose et d'acrylamide; électrophorèse 2D de protéines en gel de polyacrylamide en présence de SDS; purification de protéines par chromatographie FPLC.

Mutagénicité

L'accent est mis sur les études in vitro de la toxicologie des aliments associés à des produits chimiques et l'examen des mécanismes biologiques en cause. Le laboratoire s'est surtout occupé d'évaluer les produits chimiques utilisés dans les tests pour déterminer leur activité mutagénique et les effets sur les mécanismes d'altération et de réparation de l'ADN. On travaille de façon soutenue à la mise au point de méthodes basées sur des lignées cellulaires continues pour faciliter et réduire au minimum l'utilisation de modèles animaux. Les activités de laboratoire ont été élargies récemment pour inclure diverses épreuves in vitro pour l'évaluation de l'activité neurotoxique des produits chimiques testés et de leur effet perturbateur sur le système endocrinien. Au nombre des techniques figurent la culture cellulaire; les essais de mutagénèse chez le hamster chinois V79/HGPRT; les tests d'Ames de mutagénèse de Salmonella; les essais pour la formation de produits d'addition de l'ADN, l'élimination des lésions, la cassure des brins et la réparation de l'ADN; la réplication; la quantification de l'ADN et des protéines; les essais sur la formation de colonies; les analyses colorimétriques et par fluorescence de la viabilité; les essais d'absorption des substances radio-marquées; la biologie moléculaire, la construction de vecteurs d'ADN et les techniques d'expression des gènes; les essais de transfection de l'ADN et les essais avec des gènes marqueurs; l'immunohistochimie.

Toxicologie biochimique, pharmacocinétique

La section a une expertise dans le domaine de la toxicologie rénale et plus particulièrement dans l'élaboration et la standardisation d'un programme d'évaluation de la fonction rénale et de l'atteinte rénale après une exposition à des substances néphrotoxiques. De plus, la toxicocinétique des contaminants peut également être évaluée. Parmi les domaines d'intérêt, citons également l'étude du métabolisme des xénobiotiques et notamment d'une famille d'enzymes de métabolisation, dont le cytochrome P450. Méthodes et techniques : déterminants de la fonction rénale et/ou de l'altération rénale; paramètres de l'analyse d'urine, dont la mesure de l'enzymurie, de la protéinurie, de la créatinine urinaire et de l'osmolalité; mesures du transport des ions organiques dans des coupes du cortex rénal; modèle toxicocinétique de la clairance rénale; analyse du cytochrome P450, notamment essais pour les iso-enzymes spécifiques (CYP1A1, CYP2B, CYP3A); métabolisme des xénobiotiques, toxicologie des mélanges chimiques.

Section de la pathologie

Évaluation des altérations tissulaires et cellulaires induites par des composés chimiques naturels ou de synthèse, des polluants de l'environnement, qui s'introduisent dans la chaîne alimentaire ou sont utilisés à des fins thérapeutiques. La section de la pathologie englobe les laboratoires d'histopathologie, de pathologie neurotoxicologique, d'hématologie et de pathologie moléculaire. Une approche variée est utilisée pour identifier les sites cibles, la nature et l'étendue des altérations tissulaires et cellulaires induites par des composés potentiellement toxiques, leurs marges de sécurité et l'impact éventuel sur la santé humaine. Principales techniques utilisées : immunohistochimie, morphométrie, microscopie électronique à transmission et biologie moléculaire. Projets de recherche en cours : toxines des poissons et fruits de mer, mycotoxines, dioxines, acides aminés excitateurs, effets de l'exposition prénatale à des hydrocarbures aromatiques polyhalogénés sur le développement du cerveau, marqueurs de l'atteinte et de la dégénération neuronales, récepteurs du glutamate, application des nouvelles méthodes à la pathologie toxicologique, organes circumventriculaires/système nerveux autonome et système de conduction cardiaque comme sites cibles de l'activité toxique et cardiotoxique des xénobiotiques.

Pathologie moléculaire

Toxicologie moléculaire axée sur le coeur et le cerveau comme organes cibles vitaux pour l'effet/ l'action des xénobiotiques. Application des techniques de biologie moléculaire à la pathologie toxicologique et à l'évaluation de l'innocuité des composés chimiques. Récepteurs du glutamate dans le cerveau et les tissus périphériques, c.-à-d. coeur, reins et testicules, comme médiateurs potentiels de l'excitotoxicité. Ces récepteurs sont situés dans des endroits différents selon le type de cellules, ce qui semble indiquer qu'ils jouent un rôle crucial dans l'homéostase de l'organisme. Étude de la neurotoxicité des toxines dans l'environnement et les aliments à l'aide de marqueurs moléculaires de l'atteinte neurale. Récepteurs du glutamate, du GABA, et de la dopamine et leur rôle en ce qui concerne l'innocuité et la toxicité des aliments. Neurotoxicologie du développement.

Expertise : génétique des bactéries, plasmides, séquençage de l'ADN, construction de banques génomiques et de sondes spécifiques à l'espèce pour les PGPR (rhizobactéries favorisant la croissance des végétaux), transferts de Southern, extraction de l'ARN total et de l'ARNm, RT-PCR, PCR semi-quantitatif, transferts de Western, de Northern, visualisation différentielle de l'ARNm à l'aide de la RT-PCR, culture cellulaire, immunochimie et hybridation in situ.

Pathologie toxicologique

Pathologie générale pour la plupart des espèces animales (y compris maladies des animaux de parcs zoologiques, maladies de la faune, des poissons). Pathologie comparative par le biais d'une collaboration avec la Faculté de médecine de l'Université d'Ottawa; recherche de l'Institut de cardiologie d'Ottawa sur la mise au point de dispositifs d'assistance ventriculaire (programme de coeurs artificiels); recherche en collaboration avec l'Université dans le domaine des effets secondaires et de la toxicité des médicaments, l'accent étant mis sur les pathologies associées au traitement ou à l'exposition prolongés. Services de consultation fournis aux groupes chargés de la réglementation au sein de la Direction des aliments et du Programme des produits thérapeutiques en ce qui concerne les études précliniques et cliniques.

Recherches en cours : morphométrie, histochimie, microscopie électronique à transmission et à balayage pour diverses espèces d'animaux de laboratoire, y compris les primates.

Toxines dans les poissons et fruits de mer : effets pathologiques d'une exposition brève ou prolongée, l'accent étant mis sur l'étude des récepteurs et des sites cibles dans le système nerveux et l'appareil circulatoire des rats et des singes. Études au microscope optique et électronique de la prolifération des peroxysomes, et phospholipidose induite par diverses classes de produits chimiques.

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