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Méthodologie de la toxicologie expérimentale par inhalation, application à la

2. Toxicité intrinsèque de la fumée de cigarette

2.2. Toxicité par inhalation de la fumée : études expérimentales

2.2.1. Méthodologie de la toxicologie expérimentale par inhalation, application à la

[27], [45], [63], [66]

Revenons en premier lieu sur les particularités de la toxicologie par inhalation.

La toxicologie par inhalation présente bien des difficultés par rapport à d’autres modalités d’étude (toxicologie par ingestion ou par injection par exemple). Ces dernières résident à la fois dans les stratagèmes techniques à utiliser pour recréer une atmosphère contenant le toxique étudié, et dans les concentrations souhaitées (il est moins évident d’assurer une « dose » reçue par l’animal par inhalation que lors d’introduction directe dans l’organisme de l’animal par injection par exemple) ; mais à la fois dans les installations mises en place puis pour y soumettre les animaux dans les meilleurs conditions, et enfin dans la traduction des résultats obtenus (en relation dose- effet par exemple).

2.2.2.1. Production et analyse de l’atmosphère contaminée

On retrouve dans la quasi-totalité des études l’emploi de machines à fumer dont le produit est envoyé au contact avec les animaux. L’obtention de l’aérosol souhaité se fait par combustion de

cigarettes de référence en général (cf premier chapitre de la partie).

Teague et Pinkerton réaffirment en 1994 qu’il existe une excellente corrélation entre la composition chimique de la fumée de tabac ambiante telle qu’elle est générée par un fumeur, et la fumée secondaire vieillie et diluée (Aged and Diluted Sidestream Smoke ou ADSS) telle qu’elle est générée par une machine à fumer [125]. L’usage courant de cette ADSS dans les études expérimentales animales a ainsi permis de simuler les conditions d’une exposition à la fumée de tabac ambiante. Pour les deux chercheurs, ni la génération d’ADSS, ni le contrôle de l’atmosphère produite, ni le maintien de sa stabilité au cours du temps ne sont pourtant simples.

Le système inventé par leur équipe va être décrit ci-dessous à titre d’exemple, afin que l’on puisse se faire une idée des installations nécessaires à l’évaluation toxicologique animale expérimentale de la fumée de cigarette, mais également car ce montage a été très largement employé dans les études de laboratoire sur le tabagisme passif :

La « machine à fumer » est formée de 4 composants :

1 un automate qui charge les cigarettes de référence, les allume et les « fume » (sous les conditions

standards de la FTC). Les auteurs utilisent dans la plupart des études un chargement de 2 cigarettes en même temps.

2 une cheminée de dilution qui collecte la fumée secondaire (celle qui s’échappe du cône de

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3 cette chambre de conditionnement se charge de mélanger et de diluer la fumée à de l’air filtré

jusqu’à ce qu’une concentration homogène précise soit obtenue. Un premier processus de vieillissement se met ainsi en place.

4 ce mélange est ensuite envoyé dans les futures chambres d’expositions (de 0,44 m3 chacune) où on permet encore une fois à la fumée de « vieillir » dans l’air ambiant avant d’y soumettre les animaux.

Fig.10 - Système de production d’ADSS -Aged and Diluted Sidestream Smoke- (selon [125])

La caractérisation de l’ADSS ainsi produite et telle qu’elle est présentée aux animaux de laboratoire passe par l’analyse des concentrations atmosphériques ambiantes en nicotine, monoxyde de carbone et des Particules Totales en Suspension (TSP).

Teague et Pinkerton affirment pouvoir obtenir des concentrations en chambre proches de celles en conditions naturelles (tabagisme passif réel). Leur dispositif leur permet de les faire varier, en modifiant les entrées d’air filtré dans le système et en modifiant les paramètres des flux d’air qui y circulent. C’est pourquoi selon les études employant ce système, les expositions relatées ne sont pas les mêmes.

La médiane de la taille des particules obtenues par ce système se situent aux alentours de 0,33 µg/m3, ce qui correspond à peu près à la taille des particules de la fumée de tabac ambiante.

Le seul réel problème rencontré lors de l’utilisation successive de telles installations est l’accumulation de la nicotine dans les chambres d’exposition par désorption à partir des surfaces des chambres ; ce problème ne se résout que partiellement par le lavage des cages entre chaque expérimentation.

Dans les études où le matériel et les méthodes sont développés, le lecteur est renseigné sur les concentrations en nicotine, monoxyde de carbone et particules respiratoires en suspension (RSP) ou particules totales en suspension (TSP ou TPM) des chambres d’exposition des animaux.

2.2.1.2. Exposition des animaux

Les animaux présentent une résistance naturelle à l’inhalation de fumée, ce qui les conduit par exemple à modifier leurs paramètres respiratoires en présence d’une ambiance enfumée [84].

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62 Vaincre les stratégies d’évitement de l’animal par la contrainte induit un stress obligatoire chez ce dernier.

Lors des études par inhalation de la fumée de cigarette chez l’animal, diverses techniques d’exposition ont été utilisées ; Sachsse et Phalen en récapitulent les avantages et les intérêts [113] [105] :

Exposition préférentielles par masques

Les masques peuvent se limiter au nez, on parle de masque nasal, ou peuvent contenir la tête entière (sous forme de collier élizabethain). Cette technique est préférable pour les expositions brèves et répétées. L’étanchéité des joints doit toutefois être assurée pour limiter les pertes de substance. Le stress induit par la contention de l’animal peut en revanche influer sur ses paramètres respiratoires, ce qui est susceptible de modifier la dose qu’il reçoit.

Exposition de tout le corps en chambre d’inhalation

C’est l’idéal pour les études chroniques, car elle est responsable de moins de stress chez les animaux. Elle est malgré tout responsable d’un dépôt de substance sur le pelage des animaux, et instaure ainsi une voie de contact cutané et une voie d’ingestion par léchage, toutes deux indésirables lors d’études toxicologiques par inhalation. La substance chimique est d’autre part à produire en plus grande quantité.

 Ce sont ces deux méthodes qui ont été utilisées la quasi-totalité des études expérimentales par inhalation de courant secondaire.

Méthodes invasives - sur animal anesthésié

Il peut s’agir d’intubation par sonde endotrachéale ou de pose de trachéostomies, de pose de cathéter dans les conduits aérifères ou d’instillation intra-trachéale.

Les mécanismes de défense naturelle du système respiratoire supérieur sont court-circuités, ce qui ne reproduit pas une exposition naturelle. L’animal anesthésié possède d’autre part des paramètres respiratoires différents de ceux de l’animal vigile. Ces méthodes invasives ont surtout été utilisées historiquement dans les études expérimentales visant à caractériser le danger « tabagisme actif ».