Aujourd’hui encore, la toxicité se teste pour l’essentiel sur des animaux vivants, surtout sur des poissons quand il est question de risques environnementaux. Une méthode alternative développée par des scientifiques de l’Eawag vient de franchir une étape qui devrait favoriser sa diffusion, grâce entre autres au travail d’information des scientifiques impliquées.

La professeure Kristin Schirmer (droite) et sa collègue Melanie Fischer. Photo: Basil Stücheli

Comment mesure-t-on l’innocuité d’une substance chimique sur l’environnement? En exposant des poissons vivants à des doses croissantes de ce produit jusqu’à provoquer leur mort. Et comment mesure-t-on la propreté de l’eau traitée par une station d’épuration? En y lâchant des poissons qui font office de capteurs vivants. Sortes de système d’alerte précoce, ils indiquent si la qualité de l’eau pose problème.

Kristin Schirmer, professeure et cheffe du département de toxicologie environnementale à l’Eawag, voulait trouver une autre solution. Pour elle, la méthode standard actuelle de mesure de la qualité de l’eau est rudimentaire et surannée. Malgré cela, les règlements s’appuient très souvent sur le test de toxicité aiguë sur des poissons. Il était temps d’y remédier. Mais comment être certain d’identifier tous les risques sans expérimenter sur le vivant?

K. Schirmer et son équipe ont mis au point une méthode basée sur une lignée de cellules branchiales de la truite arc-en-ciel, convaincues que la toxicité aiguë agissait d’abord sur ce type de cellules. Leur solution s’affranchit des poissons et peut être employée par différents laboratoires pour fournir partout les mêmes résultats. Un essai circulaire interlaboratoires et international l’a confirmé et a permis une percée. L’article à ce sujet a été publié en avril 2019 dans la revue Toxicological Sciences. K. Schirmer et son équipe ont prouvé que leur méthode était solide et reproductible dans d’autres laboratoires.

Colorants fluorescents
Photo: Basil Stücheli

Des colorants fluorescents permettent de tester la vitalité des cellules branchiales qui réagissent à un large spectre de substances chimiques, à l’instar des poissons vivants. «Nous avions supposé que les substances toxiques agissaient d’abord sur les branchies et cette hypothèse s’est confirmée», relate K. Schirmer. Quelques exceptions existent, notamment en présence de substances neurotoxiques. Les scientifiques de l’Eawag vont donc étendre la méthode aux cellules nerveuses. Elles utilisent des lignées de cellules hépatiques et intestinales de la truite arc-en-ciel pour étudier l’effet des produits chimiques. Elles emploient aussi des puces pour mesurer la vitalité cellulaire en temps réel en se fondant sur la résistance électrique des cellules. Ces puces devraient permettre des mesures à distance automatisées. «Notre ambition est de simuler entièrement un poisson vivant en combinant plusieurs types de cellules», précise la chercheuse. Son équipe travaille sur la mise au point de programmes informatiques capables d’identifier tous les effets des produits chimiques.

«Notre ambition est de simuler entièrement un poisson vivant en combinant plusieurs types de cellules», précise Kristin Schirmer, professeure et cheffe du département de toxicologie environnementale à l’Eawag

S’il est sans pitié, le test actuel a l’avantage de mesurer ce qu’il doit mesurer. Non? «Il est illusoire de croire que les tests sur des poissons vivants fournissent des résultats indiscutables», conteste K. Schirmer. Le test est primitif, tant au niveau du concept que de la validation. En matière de comparabilité et de fiabilité, le nouveau test est plus strict et les exigences posées aux laboratoires plus rigoureuses. Les spécialistes ont été convaincus. Et l’industrie s’y intéresse de près. L’essai circulaire a été cofinancé par le Conseil européen de l’industrie chimique. Cette révolution réduirait les expérimentations animales, tout en simplifiant et standardisant la procédure qui serait aussi moins coûteuse. Des acteurs économiques ont rapidement demandé des tests, si bien que K. Schirmer, Melanie Fischer, sa laborantine, et Stephan Fischer, postdoctorant de l’Eawag, ont fondé la spin-off Eawag aQuaTox-Solutions dès 2016.

Si la publication de l’étude circulaire marque l’aboutissement des travaux de recherche menés, K. Schirmer et son équipe consacrent encore beaucoup de temps à ce projet afin que leur méthode soit effectivement appliquée. Leur motivation à apporter ce progrès à la société est immense. K. Schirmer rend régulièrement visite à des organismes de certification et apprend à convaincre aussi bien ses collègues scientifiques que les experts techniques des différentes commissions. Grâce à ce travail de recherche et d’information, le tout premier test de toxicité employant des cellules branchiales cultivées a été certifié ISO en 2019. Le Centre de compétence suisse (3RCC) a de ce fait décerné aux chercheuses le prix 3Rs 2019. K. Schirmer est convaincue que les progrès vont s’accélérer. Actuellement, elle travaille avec des experts sur la certification du test par l’OCDE.

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