Synthèse du Rapport Valitox® 2020 et objectifs 2021
18 mars 2021
Les études menées dans le cadre du programme – test cellulaire Valitox® ont pour objectif de créer une méthode alternative dans le domaine réglementaire de la toxicité orale aigüe chez l’homme, lequel est toujours essentiellement basé sur une utilisation des animaux selon les lignes directrices de l’OCDE.
La toxicité aigüe se définit par les effets adverses se produisant après une courte période d’exposition à une substance (jusqu’à 24h).
Précédemment
En 2019, les études menées ont permis de démontrer la capacité de la technologie brevetée LUCS / VALITOX du laboratoire AOP (Anti Oxidant Power) à mesurer les effets de toxicité sur des modèles de peau bio-imprimés constitués de deux compartiments (derme et épiderme stratifié) ; ces modèles ont été obtenus par le système de bio-impression cellulaire 4D du laboratoire Poietis.
En février 2020, une étude publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Toxicology Reports menée par AOP a comparé les concentrations cytotoxiques déterminées avec le test cellulaire LUCS/Valitox avec les doses létales connues et les concentrations sanguines humaines (données cliniques et/ou d’autopsies du centre anti-poison suédois) d’une part, et avec les données de doses létales animales (rat et souris) d’autre part. Le test cellulaire LUCS/Valitox permet de prévoir la toxicité aigüe chez l’homme avec un taux de 69%, contre un taux de prédictivité entre 50% et 57% pour les tests sur animaux.
Pour cette étude, démontrant l’efficacité de Valitox en tant que nouvelle méthode alternative de test pour la toxicité orale aigüe au niveau des réglementations européennes, les résultats de toxicité ont été obtenus sur des cellules hépatocytaires humaines HepG2 exposées pendant 24 heures à 53 composés chimiques (médicaments, pesticides ou produits industriels du programme MEIC).
AOP avait également proposé une nouvelle version du test Valitox avec un protocole simplifié pour être mieux adaptée aux plateformes de test à haut débit.
En effet, pour la toxicologie orale aigüe, le foie, par sa capacité de métabolisation, est un organe cible majeur. L’hépatotoxicité, considérée comme le pouvoir qu’a une substance de provoquer des dommages au foie intervenant généralement à la suite de la prise de médicaments, est la cause de l’élimination du marché pour 18% à 20% des composés pharmaceutiques.1
Les autres organes, que sont les reins, les poumons et le système nerveux central, sont dits organes cibles secondaires car ils sont la cible des métabolites des substances ingérées une fois que ceux-ci ont été redistribués par la circulation sanguine.
Résultats 2020
C’est pourquoi, en 2020, et afin d’approfondir les résultats publiés, les études poursuivies se sont attachées à mesurer la cytotoxicité sur des cellules du foie avec la méthode LUCS / VALITOX2 et plus précisément à évaluer la cytotoxicité de composés chimiques sur le modèle de cellules humaines hépatocytaires Upcyte ; ces cellules modifiées génétiquement afin de prolonger leur temps de prolifération en culture présentent à l’état indifférencié les mêmes fonctions enzymatiques métaboliques que celles des cellules hépatique humaines primaires (cellules fraichement isolées du foie).
Les recherches ont ainsi consisté à comparer la cytotoxicité de 18 composés chimiques à 9 concentrations différentes obtenue à partir de deux modèles de cellules hépatocytaires humaines : les cellules Upcyte (précitées) et HepG2 (quant à elles issues d’une lignée cellulaire provenant d’un hépatocarcinome humain qui, bien que n’ayant pas conservé la totalité de ses fonctions métaboliques, est largement utilisée dans l’industrie pharmaceutique pour plusieurs raisons dont sa capacité à générer des données reproductibles, à pouvoir être utilisée en criblage haut débit et à être plus facilement disponible).
Les 18 composés chimiques, issus d’une liste de 35 composés de référence proposés par le National Toxicology Program américain, ont été choisis sur le fondement de leur représentativité de toutes les classes de toxicité.
Les études ont ainsi permis de mettre en avant que les deux modèles cellulaires montrent des sensibilités différentes aux composés, en l’occurrence que les cellules cancéreuses HepG2 apparaissent être plus sensibles (pour 61.5% des composés testés) que les hépatocytes Upcyte (pour 38,5% des composés testés).
Ce qui a amené les équipes de recherche à conclure que le modèle cellulaire Upcyte est un modèle adapté pour l’étude de la toxicologie aigüe.
Les objectifs en 2021
Après avoir évalué la toxicité sur un modèle cellulaire adapté concernant le foie, le programme Valitox pour 2021 a pour objectif d’évaluer la toxicité sur les organes cibles secondaires (reins, poumons et système nerveux central).
C’est d’ailleurs en ce sens que les milieux d’incubation, issus des cultures d’hépatocytes Upcyte (de l’étape 2020) et contenant les métabolites éventuels des composés testés, ont été cryoconservés ; afin de pourvoir les tester sur des modèles cellulaires pertinents représentatifs des organes cibles secondaires.
Un certain nombre de points reste encore à déterminer, comme le choix des cellules humaines pour représenter le poumon. Le choix se porte en l’espèce soit sur la lignée A549 (cellules d’épithélium alvéolaire issues d’un carcinome humain), soit sur un modèle commercial 3D organotypique de cellules humaines normales maintenues en culture. Sur ce second choix, il pourrait s’agir de cellules proposées par Mattek (EpiAirway ou EpiAlveolar), puisqu’une étude de pré-validation du modèle EpiAirway a récemment été publiée.3
Concernant le modèle pour le SNC, il pourrait être choisi le modèle SH-SY5Y, et le modèle Hek293 (cellules embryonnaires humaines fœtales normales) pour la fonction rénale.
Les expériences seront menées, comme pour 2020, sur 18 composés chimiques.
L’objectif pour 2021, dans la continuité de 2020 de tester la technologie LUCS / VALITOX, est d’obtenir un schéma plus complet de la toxicité humaine afin de démontrer l’applicabilité de méthodes alternatives aux essais sur animaux.
