Eawag : Un test avec des cellules de poisson remplace l'expérimentation animale

Une multitude de produits chimiques sont utilisés dans les produits de la vie quotidienne, dans l'agriculture ou dans l'industrie. Nombre d'entre eux finissent par se retrouver dans l'environnement. Pour que ces substances puissent être autorisées sur le marché, les fabricants doivent pouvoir prouver au préalable qu'elles sont inoffensives pour l'homme et la nature. Cela se fait par des tests de toxicité, au cours desquels des êtres vivants sont exposés aux effets des produits chimiques. Chaque année, des milliers de poissons meurent parce qu'on teste sur eux les effets sur les vertébrés aquatiques.

Grâce à une méthode de test développée ces dernières années par l'institut de recherche sur l'eau Eawag, cela devrait bientôt appartenir au passé. Ce test, basé sur des cellules branchiales isolées de la truite arc-en-ciel, vient d'être approuvé par l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) en tant que dernière ligne directrice dans le domaine de la toxicologie environnementale. Cela ouvre la voie à des procédures d'autorisation sans expérimentation animale.

Grand intérêt de l'économie

Le test de la ligne de cellules de poisson est la première alternative au monde aux essais sur des poissons vivants. La nouvelle directive de l'OCDE permet aux entreprises d'utiliser le test de la ligne de cellules de poisson pour le développement de produits et dans le cadre des dossiers d'autorisation de produits chimiques. "Il y a un grand intérêt de la part de l'industrie pour les tests sans animaux", confirme le professeur Kristin Schirmer, chef de département à l'Eawag, qui a mené ce travail de pionnier en collaboration avec Melanie Fischer (également à l'Eawag). En effet, d'une part, les exigences en matière d'évaluation des risques environnementaux ne cessent de croître et, d'autre part, le nombre de nouveaux produits chimiques et de produits à tester ne cesse d'augmenter. De plus, le test de la ligne de cellules de poisson préserve également les ressources : la miniaturisation due à l'utilisation des cellules permet d'économiser des produits chimiques, de l'eau et du temps.

Kristin Schirmer part du principe que les autorités d'autorisation, comme l'ECHA à Helsinki ou l'US EPA aux États-Unis, accepteront de plus en plus le test de la ligne de cellules de poisson comme un substitut équivalent au test régulier sur les poissons : "La recommandation de l'OCDE était la dernière étape importante de notre part, après que notre méthode a déjà été certifiée par l'ISO il y a deux ans. Plus rien ne devrait donc s'opposer à une procédure d'autorisation sans expérimentation animale".

L'Eawag contribue ainsi au développement de la toxicologie et apporte une contribution essentielle à la réduction de l'expérimentation animale. En effet, pour les tests écotoxicologiques, près de 8000 poissons ont fait l'objet d'expériences rien qu'en Suisse en 2019.

La première idée

Cela met un point final à une longue et intense période qui a nécessité de la persévérance et un environnement de soutien. Schirmer a eu l'idée de cette méthode de test dès sa thèse de doctorat au milieu des années 1990 : à l'Université de Waterloo (CAN), elle travaillait alors avec exactement la même lignée cellulaire que celle sur laquelle la méthode repose encore aujourd'hui. Cette lignée cellulaire remonte au directeur de thèse de Schirmer, Niels C. Bols, qui a isolé pour la première fois les cellules des branchies de la truite arc-en-ciel et les a cultivées de manière à pouvoir les multiplier à volonté.

"Nous avons donc choisi des cellules branchiales, car ce sont les branchies qui, en raison de leur grande surface chez le poisson, sont les premières à entrer en contact avec un produit chimique", explique Schirmer. Si le produit chimique endommage les cellules branchiales, cela signifie pour le poisson que des fonctions vitales, comme l'oxygénation, ne fonctionnent plus. "En observant comment les cellules branchiales sont endommagées par un produit chimique, nous pouvons donc prédire comment ce produit chimique affecterait un poisson vivant", explique Schirmer.

La mise à l'épreuve

L'attribution d'une proposition de projet à Schirmer en 2006 par le Conseil européen de l'industrie chimique (CEFIC) a marqué le véritable coup d'envoi du développement du test de la ligne de cellules de poisson désormais validé. Schirmer a poursuivi ses recherches, d'abord en tant que chef de département au Centre Helmholtz de recherche environnementale de Leipzig, puis, à partir de 2008, en tant que chef de département à l'Eawag. En 2009, Melanie Fischer, ingénieure et laborantine, a rejoint l'équipe.

"Dans un premier temps, nous avons développé et optimisé notre méthode et comparé les résultats avec les tests réguliers sur les poissons", explique Schirmer. Une étude publiée en 2013 a ainsi pu démontrer pour la première fois que le nouveau test de la ligne de cellules de poisson aboutissait aux mêmes valeurs de toxicité que le test sur les poissons pour plus de 30 produits chimiques. "Nous devions ensuite démontrer que la méthode fonctionnait également dans d'autres laboratoires", explique Schirmer. Six laboratoires de l'industrie et des universités ont participé à l'étude circulaire internationale menée à cet effet en 2013-2014. Les résultats qu'ils ont obtenus avec la méthode de l'Eawag se sont révélés reproductibles et comparables.

À l'arrivée

La certification par des organisations internationales est très importante, car c'est la seule façon de garantir que les tests sont effectués de manière standardisée dans le monde entier et que les résultats sont donc reconnus", explique Schirmer. De la soumission à l'OCDE à la validation actuelle, il s'est écoulé une période record de deux ans seulement, au cours de laquelle la méthode a été retravaillée dans le cadre d'un processus complexe visant à harmoniser les propositions et les avis des experts de nombreux pays et organisations représentatifs. L'équipe a été soutenue par les représentants nationaux de la Suisse (Petra Kunz, Office fédéral de l'environnement OFEV) et de la Norvège (Sjur Andersen, Agence norvégienne de l'environnement et Adam Lillicrap, NIVA). Eszter Simon (également de l'OFEV) a soutenu les travaux en tant qu'experte.

Schirmer attribue le fait que la directive ait pu être adoptée en si peu de temps à l'intérêt et au grand soutien de toutes les parties concernées : "Ce fut une discussion active avec les pays de l'OCDE, l'industrie, les ONG et les autorités d'homologation". C'est également ce que confirme Leon van der Wal de l'OCDE : "L'adoption rapide de cette première méthode in vitro pour les tests d'écotoxicité reflète l'engagement des pays de l'OCDE en faveur de la réduction de l'expérimentation animale. De plus, cela est dû à la manière bien organisée et transparente dont les pays chefs de file ont communiqué, ainsi qu'au travail acharné des développeurs de méthodes et des experts de l'OCDE qui ont examiné cette méthode".

Kristin Schirmer constate rétrospectivement : "Notre courbe d'apprentissage a été très raide. Mais l'investissement en temps et en énergie en a valu la peine : ce succès pour des alternatives sans animaux en écotoxicologie est formidable et c'est quelque chose qui restera".

Source : Eawag-News

Le test de la ligne de cellules de poisson expliqué en bref : www.eawag.ch/de/news-agenda/news-plattform/news/eawag-test-mit-fischzellen-ersetzt-tierversuche/

La recherche récompensée par un prix

Le travail de l'Eawag pour des méthodes d'essai sans animaux est d'une grande importance. C'est ce que reconnaît le Centre de compétence 3R Suisse (3RCC) so : l'association souhaite remplacer, réduire et améliorer les expériences sur les animaux et a décerné en 2019 le 3Rs Award à Kristin Schirmer et Melanie Fischer pour leurs recherches. En outre, les chercheuses ont reçu en 2019 environ 251 000 francs du 3RCC. Elles travaillent ainsi à remplacer le sérum de veau fœtal, actuellement encore nécessaire pour la culture des cellules, par un milieu sans sérum.

aQuaTox-Solutions

En raison de l'intérêt croissant des entreprises, des exploitants de stations d'épuration et des services environnementaux pour le test en tant que service, la spin-off de l'Eawag a été créée en 2017. aQuaTox-Solutions. Il est le premier fournisseur mondial de ce test et d'autres tests basés sur des lignées de cellules de poisson. La certification de l'OCDE, qui confirme la robustesse, la transférabilité et la comparabilité de cette méthode de test, devrait susciter un intérêt croissant.