Intégration de la toxicogénomique à l’évaluation du
risque à la santé humaine :
Une étude exploratoire
Mémoire
Julien Vachon
Maîtrise en santé communautaire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
Intégration de la toxicogénomique à l’évaluation du
risque à la santé humaine :
Une étude exploratoire
Mémoire
Julien Vachon
Sous la direction de :
Patrick Levallois, directeur de recherche
Céline Campagna, codirectrice de recherche
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Résumé
L’évaluation du risque à la santé humaine (ÉRSH) doit s’adapter aux défis du 21e siècle, et la toxicogénomique est au cœur des changements que les agences réglementaires veulent implantés. Cependant, l’utilisation de données issues de la toxicogénomique en ÉRSH est encore marginale. L’objectif de cette étude est d’étudier l’état de l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH au Canada et de caractériser, de façon exploratoire, les facteurs individuels et organisationnels entravant une telle utilisation.
L’étude comporte deux volets. Le premier consistait en une enquête par questionnaire électronique menée auprès d’évaluateurs de risque canadiens. Vingt-neuf (29) participants ont complété et retourné le questionnaire. Le deuxième consistait en un examen de la portée des publications toxicogénomiques portant sur les trihalométhanes. L’examen de la portée a identifié 9 publications satisfaisant aux critères de sélection, lesquelles ont été incluses dans l’analyse.
Les résultats démontrent que l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH reste marginale, 85% des répondants au sondage ayant rapporté n’avoir jamais utilisé de telles données dans leur pratique. Le principal facteur individuel entravant l’utilisation de données toxicogénomiques en ÉRSH semble être le manque de connaissance en toxicogénomique chez les évaluateurs de risque (68% des répondants n’étant « pas » ou « peu familiers » avec le concept). Les principaux facteurs organisationnels identifiés sont le manque de lignes directrices guidant l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH, et le manque de leadership et de soutien de la part des organisations envers le développement de telles lignes directrices ainsi qu'envers la formation des évaluateurs de risque. Les résultats de l’examen de la portée démontrent que la faible disponibilité (n=9) et la qualité faible ou incertaine des publications toxicogénomiques (3/9 satisfaisant aux critères de qualité) peuvent également être des freins importants. Les résultats permettent de suggérer des pistes d’interventions visant à appuyer l’application de la toxicogénomique en ÉRSH.
v
Abstract
Human health risk assessment (HHRA) must be adapted to the challenges of the 21st century, and toxicogenomics data are at the centre of the paradigm that regulatory agencies worldwide are trying to implement. However, the use of toxicogenomics data in HHRA is still limited. The study aims to explore the state of the use of toxicogenomics in HHRA and to characterise individual and organisational factors that impede such a use.
The study was conducted in two parts. The first part consisted in an online survey targeted at Canadian risk assessors. Twenty-nine (29) completed surveys were returned after two months of solicitation. The second part consisted in a scoping review of the toxicogenomics publications on trihalomethanes. The scoping review identified nine (9) publications satisfying the eligibility criteria, and were included in the analysis.
Results show that the use of toxicogenomics in HHRA is still marginal, 85% of survey respondents having reported having never used such data in their practice. The main individual factor impeding the use of toxicogenomics in HHRA is the lack of knowledge of toxicogenomics by risk assessors (68% of respondents are “not at all” or “only a little” familiar with the concept). The main organisational factors are the lack of recognised guidelines guiding the use of toxicogenomics in HHRA, and the lack of leadership and support of organisations towards the development of such guidelines and towards training of risk assessors. Results from the scoping review show that the low availability (n=9) and the low or uncertain quality of toxicogenomics publications (3/9 satisfying the essential quality criteria) can also be an important barrier. The results allowed to suggest interventions aimed at supporting the use of toxicogenomics data in HHRA.
vii
Table des matières
Résumé ... iii
Abstract ... v
Liste des tableaux ... ix
Liste des figures ... x
Liste des abréviations ... xi
Remerciements ... xiii
Avant-propos ... xv
Introduction... 1
Chapitre 1 – Revue de la littérature ... 3
1.1 Toxicogénomique et évaluation du risque à la santé humaine ... 3
1.1.1 Concepts importants ... 3
1.1.2 Apport de la toxicogénomique à l’évaluation du risque à la santé humaine ... 4
1.1.3 Intégration des données toxicogénomiques à l’évaluation du risque à la santé humaine... 4
1.1.4 Freins à l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à la santé humaine ... 5
1.2 Les sous-produits de la désinfection ... 6
1.2.1 Les trihalométhanes ... 7
1.2.2 Apport de la génomique à l’étude des trihalométhanes ... 7
1.3 Cadres de référence ... 8
Chapitre 2 – Objectifs et méthodologie ... 11
2.1 Objectifs ... 11
2.1.1 Question de recherche... 11
2.1.2 Hypothèse... 11
2.1.3 Objectif général ... 11
2.1.4 Objectifs spécifiques ... 11
2.2 Méthodologie du volet 1 : Enquête auprès des évaluateurs de risque canadiens ... 12
2.2.1 Devis d’étude ... 12
2.2.2 Population à l’étude... 12
2.2.3 Outil de mesure ... 12
2.2.4 Recrutement et collecte de données ... 12
2.2.5 Analyse des données ... 13
2.2.6 Considérations éthiques ... 13
2.3 Méthodologie du volet 2 : Examen de la portée des données toxicogénomiques disponibles sur les trihalométhanes ... 14
2.3.1 Devis d’étude ... 14
2.3.2 Étape 1 : identifier la question de recherche ... 15
2.3.3 Étape 2 : identifier les articles pertinents ... 15
2.3.4 Étape 3 : sélection des articles... 15
2.3.5 Étape 4 : extraction et tri des données ... 16
2.3.6 Étape 5 : rassembler, résumer et rapporter les résultats ... 17
2.3.7 Considérations éthiques ... 17
Chapitre 3 – Résultats du sondage (volet 1) ... 21
3.1 Résumé ... 22
3.2 Abstract ... 23
3.3 Article intitulé « Barriers to the use of toxicogenomics data in human health risk assessment: A survey of Canadian risk assessors » ... 24
Introduction ... 24
Summary of methods ... 25
Results and discussion... 26
Conclusion ... 31
viii
4.1 Résumé ... 34
4.2 Abstract ... 35
4.3 Article intitulé « Availability, quality and relevance of toxicogenomics data for human health risk assessment: A scoping review of the literature on trihalomethanes » ... 36
Background ... 36 Methods... 38 Results ... 40 Discussion ... 45 Conclusion ... 49 Chapitre 5 – Discussion ... 51
5.1 Discussion des principaux résultats... 51
5.1.1 Fréquence de l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à la santé humaine... 51
5.1.2 Les facteurs individuels entravant l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à la santé humaine ... 51
5.1.3 Les facteurs organisationnels entravant l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à la santé humaine ... 53
5.1.4 Disponibilité, qualité et pertinence des publications toxicogénomiques ... 54
5.1.5 Sommaire des différents facteurs ... 55
5.2 Forces et limites de l’étude... 56
5.2.1 Forces ... 56 5.2.2 Limites ... 57 5.3 Suggestions d’intervention ... 58 Conclusion... 61 Références ... 63 Annexes... 69
Annexe 1. Cadre de référence de Chagnon et al. (2012) ... 71
Annexe 2. Version française du questionnaire utilisé auprès des évaluateurs de risque canadiens ... 73
Annexe 3. Approbation du Comité d’éthique de la recherche de l’Université Laval (CÉRUL)... 83
Annexe 4. Matériel supplémentaire en appuie aux résultats du sondage (en anglais) ... 85
Annexe 5. Détails des mots clés de la revue de la littérature pour l’examen de la portée... 89
ix
Liste des tableaux
Tableau 1. Liste des critères de qualité et de pertinence pour l’évaluation du risque à la santé humaine ayant servi lors de l'évaluation des publications toxicogénomiques de l’examen de la portée ... 18 Table 2. Percentage (%) of respondents confident in their ability to perform tasks related to the use of
toxicogenomics data in human health risk assessment, by knowledge level ... 29 Table 3. Summary of evaluated toxicogenomics studies on trihalomethanes satisfying the relevance to human
x
Liste des figures
Figure 1. Potential future use of toxicogenomics data by risk assessors in human health risk assessment, stratified for knowledge of toxicogenomics (low versus high) ... 27 Figure 2. PRISMA flowchart of the selection process of toxicogenomics studies on trihalomethanes ... 41 Figure 3. Résumé des facteurs associés à la faible utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à
xi
Liste des abréviations
BDCM Bromodichlorométhane (en anglais, bromodichloromethane) CÉRUL Comité d’Éthique de la Recherche de l’Université Laval CIRC Centre International de Recherche sur le Cancer
CRSNG Conseil de recherche en sciences naturelles et génie du Canada
CTD Comparative Toxicogenomics Database
DBCM Dibromochlorométhane (en anglais, dibromochloromethane)
DBP Disinfection by-products
EPA Environmental Protection Agency
ÉRS Évaluation du risque à la santé
ÉRSH Évaluation du risque à la santé humaine
FDR False discovery rate
FRQNT Fonds de Recherche du Québec – Nature et technologies
HHRA Human health risk assessment
HPLC High performance liquid chromatography
IARC International Agency for Research on Cancer
INSPQ Institut national de santé publique du Québec IRIS Integrated Risk Information System
IRSC Instituts de Recherche en Santé du Canada LC-MS/MS Liquid chromatography-tandem mass spectrometry
NRC National Research Council
RT-qPCR Real-time Quantitative polymerase chain reaction
SOAR Systematic Omics Analysis Review
SOTC Society of Toxicology of Canada
SPD Sous-produits de la désinfection
xiii
Remerciements
Je voudrais d’abord remercier mon directeur et ma codirectrice de recherche, Patrick Levallois et Céline Campagna, pour leur incroyable supervision. J’ai accompli, sous leur tutelle, beaucoup plus que je n’aurais osé imaginer, et ce grâce à leurs idées et conseils toujours très pertinents, leur engagement dans ma réussite, et leur disponibilité, patience et compréhension lors des moments plus difficiles. Ce fut une année mouvementée pour moi, et leur soutien et expertise a joué un rôle important dans l’accomplissement de ce projet.
Je tiens aussi à remercier Marc-André Sirard, Manuel J. Rodriguez et Florence Pagé-Larivière pour leur implication dans la réussite de ce projet. Leurs contributions ont participé à le faire évoluer au-delà de mes attentes.
Je remercie également toute l’équipe de l’Unité santé et environnement de l’Institut national de santé publique du Québec (INSPQ) qui m’ont accueilli chaleureusement durant toute la durée de mon projet de recherche, et pour les ressources dont ils ont mis à ma disposition. Je souligne aussi la contribution de Vicky Tessier, bibliothécaire à l’INSPQ, qui m’a patiemment encadré dans la réalisation de mes revues de la littérature. Pour leurs soutiens financiers, je remercie particulièrement Marc-André Sirard, qui a généreusement assuré ma bourse de recherche et mes déplacements à des congrès à l’aide de la subvention provenant des Fonds de Recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT), ainsi que l’Association des Étudiantes et Étudiants de Laval Inscrits aux Études Supérieures et la Gordon Research Conference pour les bourses de congrès. Finalement, je remercie tous ceux qui m’ont encouragé dans les dernières années, de près ou de loin, à poursuivre des études supérieures et qui ont cru en mes aptitudes.
xv
Avant-propos
Ce mémoire, réalisé dans le cadre de la maîtrise en santé communautaire, est un travail exploratoire bâti sur deux piliers méthodologiques distincts : une enquête par sondage électronique auprès d’évaluateurs de risque canadiens, et un examen de la portée des publications toxicogénomiques sur les trihalométhanes. Ainsi, deux articles scientifiques sont insérés dans ce mémoire de maîtrise. Le premier article consiste en la publication des résultats de l’enquête par sondage menée auprès d’évaluateurs de risque canadiens; il a été publié dans le journal « Regulatory Toxicology and Pharmacology ». Le deuxième article consiste en la publication des résultats de l’examen de la portée; il sera soumis prochainement à la revue « Toxicological Sciences ». Les manuscrits soumis ont été légèrement modifiés pour respecter l’ordre d’apparition des tableaux et figures. Pour l’article traitant de l’enquête par sondage, les coauteurs sont mes directeurs de recherche, Patrick Levallois, M.D., M.Sc. et Céline Campagna, Ph. D., ainsi que Marc-André Sirard, Ph. D. et Manuel J. Rodriguez, Ph. D. Les coauteurs de l’article traitant de l’examen de la portée sont mes directeurs de recherche, Patrick Levallois, M.D., M.Sc. et Céline Campagna, Ph. D., ainsi que Manuel J. Rodriguez, Ph. D., Marc-André Sirard, Ph. D. et l’étudiante au doctorat Florence Pagé-Larivière, M.Sc.
Dans le cadre de ces deux projets, j’ai été responsable des revues de la littérature, du développement des protocoles de recherche, du développement des outils de collectes de données, des collectes de données, de l’analyse des résultats et de la rédaction des articles scientifiques dont je suis, pour chacun, le premier auteur. Je tiens toutefois à mentionner la contribution importante de Florence Pagé-Larivière dans le projet d’examen de la portée. Florence a contribué au développement du protocole et de l’outil de collecte de données, et elle a pris part de façon équivalente à l’auteur principal à la collecte de données qui devait se faire de façon indépendante par deux réviseurs. Elle a également pris part à la révision du manuscrit de ce volet. Patrick Levallois et Céline Campagna ont participé activement à toutes les étapes de ce projet, soit de l’élaboration des protocoles de recherche à la rédaction des manuscrits, par leurs multiples révisions et leurs nombreux commentaires. Marc-André Sirard et Manuel J. Rodriguez ont également révisé et commenté les protocoles et les manuscrits. Finalement, l’idée à la base de ce projet provient en partie de Marc-André Sirard (chercheur principal et détenteur de la subvention FRQNT), Patrick Levallois, Céline Campagna et Manuel J. Rodriguez (co-chercheurs), qui ont collaboré à bâtir un large projet transdisciplinaire, dans lequel le présent projet n’est qu’une des quatre phases.
J’ai eu l’occasion de présenter le développement du protocole de ce projet lors d’une conférence internationale (Gordon Research Conference [8 au 18 août 2015, South Hadley, États-Unis]), ainsi que d’en présenter les résultats préliminaires dans deux conférences régionales: au 20e colloque annuel du Chapitre Saint-Laurent
(2-xvi
3 juin 2016, Québec) et à la Journée de la recherche étudiante de l’Axe Santé des Populations et Pratiques Optimales en Santé du Centre de Recherche du CHU de Québec (2 mai 2016, Université Laval, Québec).
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Introduction
Les populations humaines sont exposées à des contaminants d’origines diverses, provenant principalement de l’eau, de l’air, des aliments ou des sols. Bien que le risque associé à ces expositions soit généralement faible, l’effet cumulatif sur le plan populationnel de ces expositions peut être important, compte tenu principalement de la grande fréquence de ces expositions (Bellinger, 2011). Le processus d’évaluation du risque à la santé humaine (ÉRSH) vise particulièrement à déterminer les niveaux acceptables d’exposition afin de réduire les risques populationnels. Cependant, bien qu’elle soit basée sur une démarche scientifique, l’ÉRSH se bute à des difficultés qui rendent très incertaine l’estimation du risque réel que représente, pour la santé des populations, l’exposition chronique à plusieurs contaminants (Birnbaum, Burke, & Jones, 2016; Hrudey & Charrois, 2012). Par exemple, en 2009, il est estimé que 87% des produits chimiques sur le marché n’avaient pas de données toxicologiques adéquates permettant de bien évaluer le risque qu’ils représentent (Hartung, 2009).
Dans les dernières décennies, des avancées en biologie moléculaire et en bio-informatique ont permis de développer des technologies de pointe en génomique, lesquelles trouvent application en toxicologie. Cette nouvelle approche, la toxicogénomique, vise à résoudre certaines lacunes dans l’évaluation de la toxicité des substances chimiques en générant des informations sur les mécanismes d’action plus précises et beaucoup plus rapidement (Krewski et al., 2010; NASEM, 2016; NRC, 2007a, 2007b). En effet, la toxicogénomique se présente comme un outil important pour moderniser l’ÉRSH et augmenter sa validité. Elle est au cœur des stratégies gouvernementales visant à mieux protéger les populations. Elle devrait aussi aider à faire face au nombre toujours croissant de nouvelles molécules mises en circulation (CCA, 2012; Krewski et al., 2010; NASEM, 2016; NRC, 2007a, 2007b).
Par opposition à la toxicité génétique qui porte sur l’étude de gènes spécifiques, la toxicogénomique s’intéresse aux effets des substances chimiques sur le génome dans son entier et sur l’expression de l’ensemble des gènes. L’utilisation de cette information en ÉRSH devrait permettre de mieux comprendre comment les effets sur la santé des substances toxiques sont générés (leurs mécanismes d’action) et de prendre en compte des effets potentiellement néfastes n’ayant pas encore été identifiés ou étant difficiles à identifier avec les méthodes traditionnelles d’évaluation de la toxicité. Une meilleure compréhension des perturbations biochimiques et métaboliques, générées par des substances toxiques, permettrait de faire le lien entre les différents niveaux structurels d’un organisme (concept appelé en anglais « systems biology », soit de la cellule jusqu’aux phénotypes) et ainsi de mieux prédire la réponse de l’organisme à une substance (Sturla et al., 2014). Malgré les avantages potentiels reconnus à l’utilisation de données toxicogénomiques en ÉRSH et du besoin criant de modernisation du processus d’ÉRSH, l’utilisation de telles données en ÉRSH est encore très limitée (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Goetz et al., 2011; Tong et al., 2015). Les raisons invoquées peuvent être
2
multiples, par exemple la difficulté qu’ont les évaluateurs de risque à utiliser ce type de données ou encore la faible disponibilité de données toxicogénomiques adéquates pour une utilisation en ÉRSH (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Goetz et al., 2011; Moffat et al., 2015; Pettit et al., 2010; Tong et al., 2015). Cependant, ces barrières ont fait l’objet de très peu d’investigations systématiques.
L’objectif de cette étude est d’étudier l’état de l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH au Canada et de caractériser, de façon exploratoire, les facteurs individuels et organisationnels entravant une telle utilisation. Deux volets distincts ont été menés dans cette recherche afin d’explorer des facteurs complémentaires, soit : une enquête auprès d’évaluateurs de risque canadiens, ainsi qu’une revue exploratoire de la littérature (un examen de la portée, en anglais « scoping review ») sur les trihalométhanes (THM), une famille de sous-produits de la désinfection (SPD) de l’eau faisant l’objet d’une analyse particulière dans le cadre du projet global de la recherche dirigée par le professeur Marc-André Sirard.
Le premier chapitre du mémoire présente les concepts clés nécessaires à la bonne compréhension du sujet, et fait état de la littérature sur l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH. Le deuxième chapitre présente la question de recherche, les objectifs et hypothèses qui s’y rapportent, ainsi que les méthodologies utilisées. Les chapitres 3 et 4 présentent les résultats des deux volets de la recherche, soit les résultats de l’enquête par sondage et ceux de l’examen de la portée respectivement. Les résultats sont présentés sous forme d’articles scientifiques rédigés en anglais (avec des résumés en français). Finalement, le chapitre 5 constitue la discussion de l’ensemble des résultats de la recherche. Il permet de faire le point sur les constats présentés dans les deux chapitres précédents et de faire des recommandations d’intervention.
3
Chapitre 1 – Revue de la littérature
1.1 Toxicogénomique et évaluation du risque à la santé humaine
1.1.1 Concepts importants
L’évaluation du risque est définie par la Society for Risk Analysis comme étant « un processus systématique visant à comprendre la nature d’un risque, à l’exprimer et à l’évaluer, à l’aide des connaissances disponibles » (traduction libre) (Committee on Foundations of risk analysis, 2015). Plus spécifique au risque toxicologique, l’Institut national de santé publique du Québec (2012) définit l’ÉRSH comme étant un « processus qualitatif et quantitatif qui vise à déterminer la probabilité qu’une exposition à un ou à plusieurs agresseurs environnementaux d’origine chimique, physique ou biologique produise des effets néfastes sur la santé humaine ». Généralement, l’ÉRSH s’appuie sur des données provenant d’études toxicologiques (sur des modèles animaux in vivo et in vitro, ou plus rarement sur des cellules humaines in vitro) et, plus rarement, épidémiologiques. Il s’agit d’un processus systématique, c'est-à-dire que l’ÉRSH se fait suivant une méthode standardisée, reconnue par les organismes règlementaires. Les quatre étapes de l’évaluation du risque à la santé sont les suivantes (Institut national de santé publique du Québec, 2012):
1. l’identification du danger, une première étape qui sert à définir le problème (ex. populations exposées, substance(s) en cause);
2. la caractérisation toxicologique, qui s’appuie sur les données toxicologiques et épidémiologiques disponibles pour déterminer les doses auxquelles une substance peut générer des effets néfastes; 3. l’estimation de l’exposition, qui tient compte des différents milieux par lesquels l’exposition peut se
produire (eau, air, sol), ainsi que des voies d’entrée dans l’organisme (ingestion, inhalation, contact cutané);
4. et finalement, l’estimation du risque met en relation les caractéristiques toxicologiques de la substance (déterminées à l’étape 2) et les doses auxquelles les organismes sont exposés (étape 3) afin de déterminer le type et la probabilité du risque.
La toxicogénomique, conjonction de la toxicologie et de la génomique, réfère à une « approche qui combine les technologies de type « omiques » (c'est-à-dire épigenomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique) pour mieux comprendre la réponse de cellules ou d’organismes aux produits pharmaceutiques et xénobiotiques dans leur l’environnement» (Ancizar-Aristizábal, Castiblanco Rodriguez, Márquez, & Rodríguez, 2015). Plus spécifiquement, la toxicogénomique étudie l’effet de substances toxiques sur l’ensemble du génome et sur l’expression de tous (ou d’une partie substantielle) les gènes. L’épigénomique s’intéresse aux
4
changements épigénétiques, comme les changements dans le patron de méthylation de l’ADN, de la chromatine et les modifications d’histones, responsables de l’activation ou de l’inactivation des gènes (NASEM, 2016). La transcriptomique s’intéresse aux changements dans les niveaux cellulaires d’ARN messagers (le transcriptome), lesquels dépendent de l’activation ou de l’inactivation des gènes et sont responsables de la production des protéines (Ancizar-Aristizábal et al., 2015; Eaton & Gilbert, 2013). Finalement, la protéomique et la métabolomique étudient respectivement les changements dans les niveaux de protéines et de métabolites cellulaires (Ancizar-Aristizábal et al., 2015). L’identification des gènes affectés par une exposition à une substance toxique permet de faire le lien entre les doses d’exposition à celle-ci, les fonctions qui sont altérées et les perturbations phénotypiques qui peuvent en résulter chez l’organisme (Bourdon-Lacombe et al., 2015).
1.1.2 Apport de la toxicogénomique à l’évaluation du risque à la santé humaine
La toxicogénomique permet de combler plusieurs lacunes inhérentes à l’évaluation du risque basée sur des tests de toxicité traditionnels (Goodman, Boyce, Pizzurro, & Rhomberg, 2014; Mortensen & Euling, 2013; NRC, 2007a, 2007b; Sturla et al., 2014). Des doses plus faibles (pertinentes pour l’exposition humaine) peuvent être utilisées, par opposition aux doses élevées requises dans les études animales. Ces technologies permettent aussi une plus grande variété de modèles utilisés (ex. lignées cellulaires), et facilitent l’identification des mécanismes d’action. De plus, elles réduisent les incertitudes quant à l’extrapolation inter-espèces (ex. rat à humain). La toxicogénomique permet aussi de tenir compte de la variabilité génétique, menant à une meilleure identification des populations vulnérables. Ces technologies ont aussi d’autres avantages, tel que la possibilité de tester pour la toxicité de mélange, d’identifier des biomarqueurs précoces d’effets nocifs, ou encore de prédire la toxicité de nouvelles molécules (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Chepelev et al., 2015; Moffat et al., 2015). Les technologies « omiques » rendent donc possibles des tests de toxicité moins dispendieux, plus rapides et plus sensibles. Tous ces éléments participent à améliorer l’ÉRSH et à en réduire les incertitudes.
1.1.3 Intégration des données toxicogénomiques à l’évaluation du risque à la santé humaine
Malgré la vision et les efforts mis de l’avant par les institutions américaines, canadiennes et européennes depuis plusieurs années, l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque reste toutefois marginale. Bourdon-Lacombe et al. (2015) ont évalué l’étendue de l’utilisation d’information toxicogénomique dans les évaluations du risque de substances chimiques aux États-Unis (dans le cadre du « EPA’s IRIS program ») et au Canada (par l’« Existing Substances Risk Assessment Bureau » et dans le cadre du « Guidelines for Canadian Drinking Water Quality program ») durant la période de janvier 2001 à février 2013. Aux États-Unis, 20% des évaluations contenaient de l’information sur l’expression de gènes, alors qu’au Canada seulement 2% (et 0% pour les contaminants dans l’eau) en contenaient. De plus, dans la plupart des cas, l’utilisation de données
5
toxicogénomiques dans les évaluations du risque se limitait à appuyer de façon qualitative des mécanismes d’actions ou des effets sur la santé (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Chiu, Euling, Scott, & Subramaniam, 2013; Wilson et al., 2013). Comme l’ont démontré plusieurs auteurs dans des études de cas, le potentiel de l’utilisation de données toxicogénomiques en évaluation du risque est beaucoup plus important que ne le permet une seule utilisation qualitative de l’information générée (Bourdon et al., 2013; Chepelev et al., 2015; Euling, Thompson, Chiu, & Benson, 2013; Jackson et al., 2014; Moffat et al., 2015; Perkins et al., 2013; Thomas et al., 2012). Par exemple, Moffat et al. (2015) ont démontré la faisabilité de dériver une dose de référence similaire à celle obtenue avec des données toxicologiques traditionnelles, et ce, avec uniquement une quantité limitée de données toxicogénomiques. Considérant qu’un facteur limitant important en ÉRSH est le temps requis pour générer des données toxicologiques en utilisant les tests de toxicité traditionnels (par exemple, un test de carcinogénicité peut durer 2 ans) et étant donné que les données toxicogénomiques peuvent être générées beaucoup plus rapidement, l’utilisation de ces dernières peut grandement augmenter le rythme d’évaluation des molécules pour lesquelles la toxicité est incertaine ou inconnue.
1.1.4 Freins à l’utilisation de la toxicogénomique en évaluation du risque à la santé humaine
Plusieurs facteurs ont été proposés dans la littérature comme pouvant expliquer la faible utilisation des données toxicogénomiques en évaluation du risque. Premièrement, la complexité des systèmes biologiques et la grande quantité de données générées par les méthodes génomiques rendent ardue l’interprétation des résultats, tant au niveau de l’interprétation biologique (mécanismes cellulaires affectés) que de l’interprétation des données brutes elles-mêmes (Goetz et al., 2011; McHale, Zhang, Hubbard, & Smith, 2010; Pettit et al., 2010). Aussi, le manque de connaissance et de formation chez les évaluateurs de risque, ainsi que l’absence de lignes directrices claires quant à la façon d’utiliser ces données, peuvent grandement limiter leur utilisation (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Euling, Thompson, et al., 2013; McConnell et al., 2014; Moffat et al., 2015; Pettit et al., 2010; Sturla et al., 2014; Tong et al., 2015). Les incertitudes entourant les technologies « omiques », la perception des évaluateurs de risque et des gestionnaires quant à la maturité et la validité de ces méthodes, et le contexte organisationnel seraient aussi des facteurs potentiels (Goetz et al., 2011; Pettit et al., 2010). Finalement, les données toxicogénomiques de bonne qualité et tenant compte des besoins de l’ÉRSH doivent être disponibles, ce qui n’est pas toujours le cas (Chepelev et al., 2015; Euling, Thompson, et al., 2013; Moffat et al., 2015). En effet, plusieurs auteurs ayant mené des études de cas d’ÉRSH en intégrant des données toxicogénomiques ont rapporté qu’une limite importante, malgré la disponibilité grandissante de ce type de données, était la qualité et la pertinence méthodologique variables de celles-ci relativement aux besoins de l’ÉRSH (Euling, White, et al., 2013; Kienhuis et al., 2011; Moffat et al., 2015; Ray, Yosim, & Fry, 2014). Ces facteurs n’ont cependant pas fait l’objet d’investigations systématiques, mais ont plutôt été proposés sur la base
6
d’expériences personnelles des auteurs, de points de vue d’experts ou de résumés de conférences et d’ateliers (« workshops »). Des études explorant de façon plus systématiques ces facteurs sont donc nécessaires. Pettit et al. (2010) ont documenté, à l’aide d’un sondage, certains des obstacles mentionnés ci-haut (en particulier les difficultés liées à l’interprétation des données et au contexte organisationnel) auprès de professionnels de divers milieux œuvrant de près ou de loin avec la toxicogénomique (112 répondants des milieux académique, industriel et gouvernemental). Dans cette étude, la difficulté d’interprétation des données toxicogénomiques était rapportée par les répondants comme étant une barrière importante à l’utilisation de ces données en ÉRSH. Environs la moitié des répondants rapportaient aussi que, selon eux, les agences réglementaires ne disposaient pas de méthodes appropriées pour analyser et interpréter les données toxicogénomiques dans le paradigme actuel d’ÉRSH. Cependant, les répondants provenaient majoritairement des États-Unis (64%) et de l’Europe (25%), et très rarement du Canada (< 5%). De plus, l’échantillon ne contenait que 26% (29/112) de répondants associés au secteur réglementaire gouvernemental, et l’étude se concentrait sur une population composée de professionnels œuvrant déjà directement ou indirectement dans le domaine de la toxicogénomique. Les résultats sont donc difficilement généralisables à l’ensemble des évaluateurs de risque canadiens, dont une majorité n’est probablement pas encore impliquée avec la toxicogénomique.
1.2 Les sous-produits de la désinfection
Le présent projet de recherche s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche plus large, lequel vise à utiliser l’embryon porcin comme sentinelle pour évaluer les effets toxicogénomiques de contaminants d’origine hydrique. Plus spécifiquement, le projet global s’intéresse aux SPD et à leurs effets toxicogénomiques sur l’embryon. Afin d’étudier certains des freins potentiels énumérés plus haut, tout en participant à l’objectif du projet global d’identifier les effets toxicogénomiques des SPD, les THM, une famille de SPD, ont été utilisés comme molécules à l’étude pour le volet 2 (examen de la portée) du présent projet. Les THM et leur toxicité sont brièvement présentés à la section 1.2.1.
Les SPD représentent une classe de molécules formées lors de la désinfection de l’eau avec du chlore ou d’autres désinfectants (rayons UV, brome, ozone), lorsque le désinfectant réagit avec la matière organique (naturellement présente ou de sources anthropogéniques) dans l’eau. À ce jour, au-delà de 600 SPD ont été identifiés dans l’eau potable et dans l’eau de piscines, dont plusieurs sont reconnus toxiques (Richardson, Plewa, Wagner, Schoeny, & Demarini, 2007). Le risque que représente l’exposition chronique à ces molécules fait encore l’objet de débat (Hrudey & Fawell, 2015; Villanueva, Cordier, Font-Ribera, Salas, & Levallois, 2015)
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1.2.1 Les trihalométhanes
La famille de SPD des THM regroupe quatre molécules : le chloroforme, le bromodichlorométhane (BDCM), le dibromochlorométhane (DBCM) et le bromoforme. Le chloroforme et le BDCM sont classés par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) comme étant possiblement cancérigène pour l’humain (groupe 2B) (IARC-CIRC, 1999), et le DBCM et le bromoforme comme étant inclassables quant à leur cancérogénicité (groupe 3) (IARC-CIRC, 1991).
Les THM, étant souvent les SPD produits en plus grande concentration lors de la désinfection de l’eau potable, ont fait l’objet de recherches extensives et leurs concentrations dans l’eau potable sont règlementées dans plusieurs pays, dont le Canada1. Les THM totaux (sommes des concentrations) sont généralement utilisés dans les études épidémiologiques comme indicateur de l’ensemble des SPD dans l’eau. Ce faisant, il est difficile d’affirmer avec certitude que les effets sur la santé associés à l’exposition aux SPD puissent être dus en tout ou en partie à l’exposition aux THM (Villanueva et al., 2015), d’autant plus que les études épidémiologiques ne peuvent pas distinguer les mécanismes d’action spécifiques à ces molécules (Hrudey & Fawell, 2015). Les données épidémiologiques suggèrent cependant un lien entre l’exposition à long terme aux sous-produits de la chloration, tels que les THM (à faibles doses), et le cancer de la vessie, ainsi qu’un lien entre l’exposition durant la grossesse et les retards de croissance (Colman et al., 2011; Grellier et al., 2010; Hrudey & Fawell, 2015; Levallois et al., 2016; Villanueva et al., 2015).
Chez les animaux de laboratoire, un plus grand nombre d’effets sur la santé ont pu être observés : par exemple, le cancer du foie, le cancer du rein, des malformations congénitales, et des troubles neurologiques (Colman et al., 2011; Grellier et al., 2010; Santé Canada, 2006; Villanueva et al., 2015). Les études animales rendent plus aisée l’évaluation des effets sur la santé des molécules individuelles, néanmoins, beaucoup d’incertitudes persistent quant à leurs modes d’action et lors de l’extrapolation des résultats à l’humain (Colman et al., 2011; Hrudey & Charrois, 2012; Villanueva et al., 2015).
1.2.2 Apport de la génomique à l’étude des trihalométhanes
À ce jour, les défis pour comprendre le mode d’action des THM et en évaluer le risque réel lors d’expositions chroniques persistent (Borgert, Wise, & Becker, 2015; Hrudey & Fawell, 2015; Plewa & Wagner, 2015; Stalter, O’Malley, von Gunten, & Escher, 2016). L’utilisation de la génomique en toxicologie, et même en épidémiologie, pourrait grandement faciliter la caractérisation du mode d’action (organes cibles, mécanismes perturbés) des THM, considérant la difficulté à le faire à l’aide de données épidémiologiques ou toxicologiques non génomiques.
1 Au Canada, Santé Canada recommande des valeurs de référence pour certains contaminants d’origine hydrique que
les provinces peuvent appliquer, si elles le souhaitent, dans un cadre règlementaire (http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/water-eau/sum_guide-res_recom/index-fra.php).
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Par exemple, des tests de toxicité in vitro sur des cellules humaines permettraient de caractériser une signature génomique propre aux THM et d’identifier les mécanismes perturbés, vérifiables ensuite lors d’études épidémiologiques (Plewa & Wagner, 2015). De plus, l’humain étant doté d’une grande plasticité, particulièrement en période de développement (Colman et al., 2011), les différentes sous-disciplines en toxicogénomique (ex. transcriptomique, protéomique, métabolomique) peuvent être utilisées de pair afin de distinguer les changements moléculaires résultant d’une d’adaptation de ceux résultants d’une détérioration. Cela pourrait grandement faciliter l’étude des impacts de ces molécules sur les mécanismes complexes et lors du développement, tel que préconisé par les promoteurs du concept de « system toxicology » (McHale et al., 2010). La plus grande sensibilité des tests génomiques permettrait aussi de mieux caractériser les effets sur la santé à des doses plus représentatives de l’exposition humaine.
1.3 Cadres de référence
Deux cadres de référence distincts ont été utilisés pour encadrer les volets de la recherche.
L’étude du contexte d’utilisation de la toxicogénomique par les évaluateurs de risque canadiens requiert un cadre de référence reconnaissant la complexité et la non-linéarité du transfert et de l’application des connaissances dans la pratique (Hamer, 2010; Ward, House, & Hamer, 2009). Les évaluateurs de risque peuvent occuper des positions professionnelles variées et la nature du processus d’évaluation fait intervenir des facteurs organisationnels (ex. contraintes administratives) autant qu’individuels. En effet, bien que le développement et l’utilisation des connaissances soient en grande partie du ressort des individus, certaines conditions doivent être réunies afin de favoriser l’application de ces connaissances dans la pratique. Reprenant les mots de Davies & Nutley (2000), les organisations peuvent « maximiser, mobiliser et conserver ce potentiel d’apprentissage » des individus. En ce sens, le cadre conceptuel de Chagnon et al. (2012), un outil d’évaluation de la capacité organisationnelle à utiliser les connaissances mis au point afin de soutenir l’innovation dans les services sociaux, est pertinent (présenté à l’annexe 1). En effet, celui-ci s’intéresse à l’utilisation des connaissances par des individus de divers secteurs œuvrant dans une organisation commune. Le cadre présente à la fois les capacités individuelles (réceptivité envers les nouvelles connaissances, leurs motivations, capacité à changer ses pratiques) et les capacités organisationnelles (vision et leadership, soutenir et favoriser les changements de pratiques) à utiliser les connaissances ; il met de l’avant les interrelations dynamiques et complexes entre ces facteurs. Ce cadre de référence a été utilisé notamment lors de l’élaboration du questionnaire pour le premier volet de l’étude (chapitre 3) et lors de l’analyse des résultats.
L’évaluation de la disponibilité et de la qualité des données toxicogénomiques (volet 2 de l’étude) s’appuiera sur des critères de qualité méthodologiques et sur des critères de pertinence pour l’ÉRSH précédemment publiés dans la littérature scientifique (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Chepelev et al., 2015; Goetz et al., 2011; McHale
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et al., 2010; Rathahao-Paris, Alves, Junot, & Tabet, 2016). Parmi les critères de qualité, se retrouvent des critères méthodologiques spécifiques à chaque méthode d’analyse toxicogénomique et aux modèles d’investigation (in vivo, in vitro, épidémiologique), tels que la normalisation des données, les critères de signifiance statistique ou encore la taille d’échantillon. Plusieurs critères se réfèrent aussi aux informations essentielles qui doivent être présentes dans les articles afin de pouvoir évaluer de façon adéquate et garantir la qualité pour une utilisation en ÉRSH (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Goetz et al., 2011). Parmi les critères de pertinence pour l’ÉRSH se retrouvent, par exemple, l’utilisation de 3 doses d’exposition ou plus, la présence d’un groupe contrôle, le modèle toxicologique utilisé (important relativement à l’extrapolation des résultats à l’humain), ou encore la disponibilité des données brutes dans une base de données publique (Chepelev et al., 2015; Goetz et al., 2011; McHale et al., 2010).
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Chapitre 2 – Objectifs et méthodologie
Le présent projet comporte deux volets, lesquels visent à récolter de l’information complémentaire afin de répondre à la question de recherche. Cette section présente brièvement la question de recherche, l’hypothèse, ainsi que les objectifs du projet dans son ensemble, puis décrit la méthodologie de chacun des volets. Le volet 1 (détaillé à la section 2.2) s’articule autour d’une enquête auprès d’évaluateurs de risque canadiens et vise à décrire l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH ainsi que les facteurs facilitant ou entravant celle-ci. Le volet 2 (détaillé à la section 2.3) s’articule autour d’un examen de la portée et s’intéresse plus spécifiquement à l’obstacle potentiel qu’est le manque de données toxicogénomiques de qualité suffisante ou pertinentes pour l’ÉRSH.
2.1 Objectifs
2.1.1 Question de recherche
La question de recherche ayant guidé le projet s’articule comme suit : quel est l’état actuel de l’utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH au Canada, et quels sont les facteurs facilitant ou entravant une telle utilisation?
2.1.2 Hypothèse
Suivant la question de recherche, l’hypothèse principale retenue était la suivante : la toxicogénomique est peu utilisée en ÉRSH au Canada, et ceci est dû à plusieurs obstacles.
2.1.3 Objectif général
Afin de répondre à la question de recherche, l’objectif était d’évaluer la fréquence de l’utilisation de données issues de la toxicogénomique en ÉRSH au Canada ainsi que les facteurs qui entravent ou favorisent une telle utilisation.
2.1.4 Objectifs spécifiques
Finalement, l’objectif général se subdivisait en objectifs spécifiques afin de mieux orienter la méthodologie et l’analyse des données :
i. Estimer la fréquence de l’utilisation des données toxicogénomiques dans la pratique d’ÉRSH au Canada. ii. Caractériser les facteurs individuels pouvant entraver une utilisation de la toxicogénomique en ÉRSH. iii. Caractériser les facteurs organisationnels pouvant entraver une utilisation de la toxicogénomique en
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iv. Dans le cadre d’une étude de cas portant sur les THM, caractériser la disponibilité et la qualité des données toxicogénomiques en tant que facteur limitant.
2.2 Méthodologie du volet 1 : Enquête auprès des évaluateurs de risque
canadiens
2.2.1 Devis d’étude
Le devis d’étude est descriptif, transversal et exploratoire. En effet, l’analyse s’appuie majoritairement sur des informations auto-rapportées et sur un nombre limité de participants. Elle se voulait flexible afin d’identifier de nouvelles barrières potentielles (volet exploratoire).
2.2.2 Population à l’étude
La population visée par cette étude se compose de professionnels et de chercheurs de milieux variés œuvrant en ÉRSH. Les critères de sélection étaient les suivants : tout participant doit avoir participé ou devrait participer prochainement au processus gouvernemental d’ÉRSH (fédéral ou provincial), soit comme gestionnaire, auteur, réviseur, commentateur ou consultant pour une partie ou pour la totalité d’une ÉRSH. Les participants doivent être du secteur gouvernemental, académique, privé, ou d’une organisation non gouvernementale.
2.2.3 Outil de mesure
La collecte de données a été menée à l’aide d’un questionnaire en ligne (hébergé par FluidSurveysTM, Ottawa, Canada, https://fluidsurveys.com/). L’outil, développé à partir d’une revue de la littérature sur l’application de la toxicogénomique en ÉRSH, s’appuie en grande partie des travaux de Bourdon-Lacombe et al. (2015) et de Pettit et al. (2010) pour certains facteurs pouvant entraver l’utilisation de données toxicogénomiques, et du cadre de référence de Chagnon et al. (2012) pour les facteurs organisationnels et individuels jouant un rôle dans l’utilisation des connaissances. L’outil compte 29 questions comprenant des questions à réponse unique, à choix multiples et à court développement portant, entre autres, sur l’utilisation de données toxicogénomiques par les évaluateurs de risque, leurs connaissances de la toxicogénomique, leurs perceptions face à l’utilité de telles données en ÉRSH, les barrières à une telle utilisation, ainsi que sur les caractéristiques professionnelles des répondants. La participation à l’étude était anonyme, ainsi un soin particulier a été porté au développement du questionnaire afin de garantir la confidentialité des participants (voir section 2.2.6). Le questionnaire était disponible en français et en anglais, et a fait l’objet d’une révision par deux experts en génomique à Santé Canada. La version française est disponible à l’annexe 2.
2.2.4 Recrutement et collecte de données
Le recrutement des participants a été effectué soit directement par l’envoi d’une invitation par courriel, soit par l’entremise d’organisations collaborateurs, ou encore par effet boule de neige. En premier lieu, un courriel
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électronique a été envoyé aux ministères de l’Environnement, de la Santé et aux autres organisations de santé publique de chaque province et territoire canadien (ainsi que Santé Canada et Environnement Canada) afin d’identifier les organisations ou les personnes menant des ÉRSH au Canada. Cette stratégie a permis d’identifier une cinquantaine de participants potentiels. Des organismes non gouvernementaux tels que le Chapitre Saint-Laurent (http://www.chapitre-saint-laurent.qc.ca/) et la Society of Toxicology of Canada (STC,
http://www.stcweb.ca/) ont aussi été contactés afin de s’enquérir de leur collaboration. Le Chapitre Saint-Laurent a diffusé l’invitation à participer au sondage sur son site internet ainsi que sur ses réseaux sociaux. Pour sa part, la STC a envoyé l’invitation par courriel à tous ses membres, soit 150 participants potentiels. Finalement, les participants potentiels étaient encouragés, dans l’invitation, à transférer celle-ci à leurs collègues ou connaissances qui, selon eux, répondaient aux critères d’éligibilités (recrutement par effet boule de neige). Il est difficile d’estimer la population d’évaluateurs de risque au Canada, puisque ceux-ci proviennent de milieux professionnels variés et peuvent ne participer au processus que de façon ponctuelle selon les besoins des évaluations. Toutefois, l’étude visait un échantillon minimum de 20 participants pour permettre certaines analyses statistiques descriptives.
Le recrutement a débuté le 6 janvier 2016 avec l’envoi d’une première vague d’invitations, et s’est échelonné jusqu’au 1er mars 2016. Les deuxième et troisième vagues d’invitations (rappels) ont été envoyées les 8 et 22 février, respectivement. Les données des questionnaires complétés ont été récupérées de la plateforme en ligne de FluidSurveysTM et importées sous format Excel pour analyse.
2.2.5 Analyse des données
Les principales analyses effectuées à l’aide du logiciel Excel sont des statistiques descriptives permettant en premier lieu de dresser un portrait des différentes variables et d’identifier celles ayant un possible lien avec la faible utilisation des données toxicogénomiques en ÉRSH (ex. faible connaissance de la toxicogénomique, manque de lignes directrices, etc.). Des analyses par régression linéaire (à l’aide des fonctions statistiques dans Excel) ont aussi été effectuées afin d’explorer les liens entre quelques-unes des variables (ex. le lien entre le niveau de connaissance et l’âge des répondants). Quelques questions ont fait l’objet d’analyses stratifiées selon le niveau de connaissance de la toxicogénomique (niveau faible vs élevé).
2.2.6 Considérations éthiques
Bien que le recrutement par effet boule de neige ait pu se faire par l’entremise d’un tiers avec qui le participant a un lien de dépendance ou d’autorité, l’invitation et le formulaire de consentement mentionnaient que le projet était indépendant de l’organisation représenté par le tiers, et qu’aucun renseignement quant à la participation ou aux réponses ne serait versé au tiers en question ou au dossier du participant.
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Les participants potentiels ont eu l’opportunité d’accepter ou de refuser de participer à l’étude lorsqu’ils recevaient l’invitation. Ils pouvaient aussi mettre fin à leur participation en tout temps, en quittant ou en ne soumettant pas le questionnaire. La participation étant anonyme, il n’est cependant pas possible de retirer les données de l’étude une fois que le questionnaire a été soumis. À la fin du questionnaire, les participants étaient aussi informés qu’ils pouvaient contacter l’investigateur par courrier électronique afin de manifester leur intérêt à recevoir un résumé des résultats de l’étude. Les adresses de courriel seront conservées jusqu’à l’envoi du résumé. Bien que cette façon de procéder identifie la personne comme ayant participé à l’étude, il n’est cependant pas possible de faire de liens entre les questionnaires et les adresses courriel.
Les informations recueillies dans le questionnaire ne permettaient pas d’identifier les participants, prévenant ainsi les risques d’atteinte à la confidentialité et à la vie privée.
Les données recueillies ne seront conservées que sur support électronique (à l’INSPQ, ordinateur à accès contrôlé, accessible par l’étudiant et le directeur de recherche uniquement), pour une durée de 5 ans. Les données ne seront réutilisées que dans l’éventualité où de plus amples analyses seraient nécessaires dans la cadre du présent projet ou d’une publication scientifique.
Le projet a fait l’objet d’une évaluation par le Comité d’Éthique de la Recherche de l’Université Laval (CÉRUL) et a été approuvé le 18 décembre 2015 (numéro d’approbation 2015-287 / 18-12-2015). Le certificat d’approbation du CÉRUL est présenté à l’annexe 3.
2.3 Méthodologie du volet 2 : Examen de la portée des données
toxicogénomiques disponibles sur les trihalométhanes
2.3.1 Devis d’étude
Ce volet s’appuie sur un examen de la portée (« scoping review »), défini par les Instituts de Recherche en Santé du Canada (IRSC) comme étant un « projet exploratoire qui ratisse systématiquement la documentation disponible sur un sujet donné, en faisant ressortir les concepts clés, les théories, les sources de données probantes et les lacunes de la recherche » (Instituts de recherche en santé du Canada, 2010). L’avantage d’un tel devis, comparativement à une revue systématique, est qu’il permet de recenser la littérature de façon exploratoire (parfois pour déterminer la pertinence de mener une revue systématique) et permet une plus grande flexibilité dans l’évaluation de la qualité des articles (Pham et al., 2014). L’examen de la portée comporte 5 étapes (ainsi qu’une 6e étape optionnelle de consultation, non présentée ici, car jugée non pertinente) (Arksey & O’Malley, 2005a), présentées aux sections 2.3.2 à 2.3.6.
Ce devis d’étude requérait que les étapes de sélection des articles et d’extraction des données (voir étape 3 et 4 aux sections 2.3.4 et 2.3.5) se fassent de façon indépendante par deux personnes (dans le cas présent,
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l’auteur principal du mémoire, Julien Vachon, et une étudiante au doctorat en sciences animales de l’Université Laval - concentration toxicogénomique de la reproduction, Florence Pagé-Larivière) qui ont comparé leurs résultats, permettant de diminuer les biais associés à l’interprétation des articles et des critères d’évaluations.
2.3.2 Étape 1 : identifier la question de recherche
La question de recherche retenue pour l’examen de portée fut la suivante : quelle est l’étendue de la littérature scientifique traitant des impacts toxicogénomiques des THM, et quelles sont la qualité et la pertinence des articles disponibles pour une utilisation en ÉRSH?
2.3.3 Étape 2 : identifier les articles pertinents
Les bases de données scientifiques recensées pour ce travail sont MEDLINE (MEDLINE® complete, par l’interface EBSCOhost), Embase (1974-présent, par l’interface OvidSP), Web of Science (1900 – présent), ainsi que la base de données Comparative Toxicogenomics Database (CTD, http://ctdbase.org/). La CTD, mise sur pied en novembre 2004 par le Center for Human Health and the Environment à la NC State University, est une base de données scientifique mettant l’accent sur les contaminants environnementaux; elle est spécialisée en toxicogénomique (Davis et al., 2009; Davis et al., 2015). En juillet 2014, la CTD comptait 109 701 références d’articles scientifiques. La littérature grise n’a pas été recensée puisque l’ÉRSH associée à des contaminants d’origine hydrique s’appuie généralement sur des articles scientifiques révisés par les pairs.
Les mots clés utilisés, divisés en deux concepts, réfèrent aux méthodes génomiques utilisées en toxicologie (ex. epigenetics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, microarray, gene expression, polymerase chain
reaction, upregulated, downregulated, etc.), et aux noms des quatre THM (chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane, bromoform, ainsi que leurs synonymes). Des mots clés en langage naturel (pour Web
of Science, MEDLINE et Embase) et des mots clés de vocabulaire contrôlé (MeSH pour MEDLINE, Emtree pour Embase) ont aussi été utilisés. La liste complète des mots clés est présentée à l’annexe 5. La recherche sur la CTD se limitait aux noms des molécules à l’étude, puisque la plateforme index les publications selon la(es) molécule(s) à l’étude et permet donc une recherche par nom de molécule.
Les citations identifiées par la recherche électronique ont été importées dans le logiciel de gestion des références Zotero (www.zotero.org, Roy Rosenzweig Center for History and New Media, Fairfax, VA, USA), dans lequel les doublons ont été éliminés manuellement.
2.3.4 Étape 3 : sélection des articles
Les critères de sélection des articles étaient les suivants : les articles retenus devaient être de type épidémiologique ou toxicologique (in vivo, in vitro) dans lesquels l’évaluation d’un ou des effets sur la santé associés à un ou plusieurs SPD de la famille des THM (chloroforme, BDCM, DBCM, bromoforme) a été effectuée
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en utilisant au minimum une méthode d’investigation liée à la génomique (épigénomique, transcriptomique, protéomique, métabolomique). De plus, suivant la définition généralement acceptée que la génomique réfère à l’étude globale du génome (soit la totalité ou une fraction substantielle de l’épigénome, du transcriptome, du métabolome, ou du protéome) (Bourdon-Lacombe et al., 2015; Health Canada, 2012; Marx-Stoelting et al., 2015; National Human Genome Research Institute, n.d.; NRC, 2007a; OECD, 2005) et pour leur potentiel d’informer l’ÉRSH de façon plus large que simplement le mécanisme d’action, seules les études effectuant au moins une analyse non ciblée ont été retenues.
N’étaient pas retenus les articles dont l’évaluation toxicologique associée à l’exposition à un ou plusieurs THM n’était pas l’objectif principal (ex. dans le cas de revue de la littérature, de développement de modèles statistiques prédictifs, ou encore dans les cas où un ou plusieurs THM servaient de solvants et étaient utilisés seulement chez le groupe contrôle), ou dont l’évaluation toxicologique ne portait que sur un ensemble ciblé de gènes ou de biomolécules (ex. dans le cas où seul une analyse par RT-qPCR était effectuée).
Aucune restriction de date n’a été appliquée. Dans l’optique de « cartographier » la littérature disponible, aucune restriction de langue n’a été appliquée à cette première étape, cependant toutes les publications ayant été sélectionnées sur la base du titre et du résumé étaient rédigées en anglais.
Une première sélection des articles a été effectuée sur la base des titres et des résumés des publications générées par la recherche électronique. Une deuxième sélection pour les publications dont l’inclusion était incertaine a été effectuée en révisant le texte complet.
La sélection des articles a été effectuée par les deux évaluateurs (Julien Vachon et Florence Pagé-Larivière) de façon indépendante. Les articles sélectionnés ont été comparés à chaque étape, et les évaluateurs ont discuté de tous les articles dont l’inclusion différait, jusqu’à l’obtention d’un consensus sur l’inclusion ou l’exclusion de ceux-ci. Dans les cas où les évaluateurs n’atteindraient pas de consensus sur l’inclusion ou l’exclusion d’un article, l’apport d’une troisième personne – dans le cas présent Céline Campagna – était prévu afin de permettre de trancher. Cette situation ne s’est cependant pas présentée lors de cette recherche.
2.3.5 Étape 4 : extraction et tri des données
Dans le cadre du présent examen de la portée, les données dont il est question à cette étape correspondent à tous les renseignements méthodologiques disponibles dans les articles scientifiques, et non pas aux résultats des articles. Les informations pertinentes de chaque article ont été extraites et compilées dans des tableaux (voir le modèle, Tableau 1 ci-bas) selon des catégories prédéfinies. La première partie du tableau se rapporte aux caractéristiques méthodologiques des études, par exemple le type d’étude, les molécules investiguées, les modèles animaux ou humains utilisés, les doses d’exposition et les traitements, et quelques autres. La seconde
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partie du tableau s’intéresse à la qualité méthodologique des études et se base sur des critères issus de la littérature spécialisée dans ce domaine (Chepelev et al., 2015; Goetz et al., 2011; McHale et al., 2010; Rathahao-Paris et al., 2016), en particulier sur les critères de qualité « essentiels » proposés par Bourdon-Lacombe et al. (2015). Parmi les critères de qualité, ceux identifiés par un astérisque (*) (voir le Tableau 1) représentent les critères « essentiels », soit des critères pour lesquels il est essentiel de satisfaire, autrement l’étude ne devrait pas être considérée dans une ÉRSH (Bourdon-Lacombe et al., 2015). L’analyse de la qualité des articles sélectionnés a été effectuée principalement sur la base de ces critères « essentiels », puisque ceux-ci ont été proposés comme pouvant servir de lignes directrices pour l’évaluation de la qualité d’études toxicogénomiques par des évaluateurs de risque non experts en génomique. La dernière section du tableau regroupe des critères de pertinence relativement à l’utilisation des articles en ÉRSH.
Les données ont été extraites indépendamment par les deux évaluateurs (J.V et F.P-L.), et les tableaux pour chaque article inclus dans l’analyse ont été comparés et discutés afin de réduire les incertitudes associées à l’interprétation de ceux-ci. Le sommaire des données extraites est disponible à l’annexe 6.
2.3.6 Étape 5 : rassembler, résumer et rapporter les résultats
L’analyse des données extraites à l’étape précédente s’est articulée autour des objectifs de l’examen de la portée. Ce devis visant à « cartographier » la littérature disponible sur un sujet donné, un portrait des publications disponibles a été dressé selon trois axes principaux : les caractéristiques méthodologiques générales des études (types d’études, modèles utilisés, méthodes génomiques utilisées), leur qualité méthodologique basée sur les critères de qualité « essentiels » (par molécule, méthode ou modèle utilisé), et leur utilité en ÉRSH.
2.3.7 Considérations éthiques
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Tableau 1. Liste des critères de qualité et de pertinence pour l’évaluation du risque à la
santé humaine ayant servi lors de l'évaluation des publications toxicogénomiques de
l’examen de la portée
Axes/ Catégories Critères Données C ar ac té ris tiq ue s m ét ho do lo gi qu es In fo rma tio n gé né ra le Auteur(s) et année Type d’étude Épidémiologique Toxicologique in vivo in vitro Molécule(s) à l’étude Éc hant illon - hum ai n Humain – population Humain – tissus Taille d’échantillon Scénario d’expositionLignée cellulaire / culture cellulaire principale Taille d’échantillon / nombre de réplicats Traitement(s) & concentration(s) Contrôle Éc hant illon – a ni m al
Animal – espèce et souche [statut transgénique] (âge) Animal – tissus
Taille d’échantillon / nombre de réplicats Traitement(s) & concentration(s) Contrôle
Véhicule (voie d’administration) Lignée cellulaire / culture cellulaire principale
Taille d’échantillon / nombre de réplicats Traitement(s) & concentration(s) Contrôle Q ual ité m ét hodol ogi que
Qualité de l’ARN (A260/A280; RIN) spécifiée Microarray (plateforme)
Critères de signification statistique
*Données normalisées préalablement aux analyses statistiques *Analyses statistiques appropriées
Résultats validés par une autre méthode Real-Time qPCR
Critères de signification statistique
*Gènes de référence utilises pour normaliser les données
*L’expression des gènes de référence n’est pas affectée par le traitement *Les amorces sont spécifiées
*Nombre de cycles pour détecter un vrai signal <35 RNA-sequencing
Critères de signification statistique
19 *Analyse statistique des données recensées performée
Échantillons randomisés entre les jours d’expérimentation pour éviter les biais
Spectrométrie de masse
Critères de signification statistique Taux de fausse découverte (FDR)
Qualité évaluée par des mesures répétées avec du matériel de référence Données normalisées préalablement aux analyses statistiques
La méthode d’identification des biomolécules est spécifiée Autre(s) méthode(s) In v iv o hu ma in
*Groupes contrôles et exposés identifiés
*Taille de l'échantillon adéquate pour la puissance statistique *Exposition à d'autres substances chimiques négligeable *Facteurs de confusion considérés
In v iv o an im al
*Procédure similaire pour le groupe contrôle *Contrôle temporels (time-matched controls) utilisés *n≥3 animaux par groupe
In
v
itr
o *Cytotoxicité évaluée
*Groupe contrôle cultivé en même temps que les cellules traitées *n≥3 replicats par traitement
Per tinenc e pou r l’év al uat ion du ris que à la sant é hum ai ne
3 doses et un contrôle inclus
Taille d’échantillon adéquate (in vivo n≥4 animaux par groupe; in vitro n≥4 replicats par traitement)
Durées d’exposition variées
Différents temps de prélèvement après la dernière exposition Ancrage phénotypique
Utilisation de cellule humaine in vitro Données disponibles publiquement
Critères adaptés de Bourdon-Lacombe et al. (2015); Chepelev et al. (2015); Goetz et al. (2011); McHale et al. (2010); Rathahao-Paris et al. (2016); ainsi que communications personnelles avec un chercheur senior en métabolomique (Pierre Ayotte).
*Représente un critère de qualité méthodologique “essentiel” pour l’intégrité de l’expérience et pour une utilisation potentielle en évaluation du risqué à la santé humaine, tel que proposé par Bourdon-Lacombe et al. (2015)
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Chapitre 3 – Résultats du sondage (volet 1)
Les résultats obtenus dans le cadre du volet 1 font l’objet d’une publication scientifique et sont présentés à la section 3.3. L’article qui suit, publié dans la revue « Regulatory Toxicology and Pharmacology », a été accepté et rendu disponible en ligne le 27 janvier 2017. Certaines modifications mineures ont été apportées afin d’harmoniser le texte, les tableaux et les figures avec le reste du mémoire. L’article est également disponible à l’adresse suivante : http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2017.01.008
Auteurs :
Julien Vachon a, b, c,Céline Campagna a, b,Manuel J. Rodriguez f, g, Marc-André Sirard d, e, Patrick Levallois a, b, c a Département de médecine sociale et préventive, Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Qc, Canada
b Direction de la santé environnementale et de la toxicologie, Institut national de santé publique du Québec, Québec, Qc, Canada
c Axe Santé des populations et pratiques optimales en santé, Centre de recherche du Centre hospitalier universitaire de Québec, Québec, QC, Canada
d Département des sciences animales, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval, Québec, Qc, Canada
e Centre de recherche en reproduction, développement et santé intergénérationnelle, Centre de recherche du Centre hospitalier universitaire de Québec, Qc, Canada
f École supérieure d'aménagement du territoire et de développement régional, Faculté d’aménagement, d’architecture, d’art et de design, Université Laval, Québec, Qc, Canada
g Chaire de recherche industrielle CRSNG, Gestion et surveillance de la qualité de l’eau potable, Université Laval, Québec, Qc, Canada
Conflit d’intérêt :
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3.1 Résumé
L’évaluation du risque à la santé humaine (ÉRSH) doit s’adapter aux défis du 21e siècle, et la toxicogénomique est au cœur des changements que les agences réglementaires veulent implantés. Cependant, l’utilisation de données issues de la toxicogénomique en ÉRSH est encore marginale. L’objectif de cette étude est d’identifier les barrières à l’utilisation de données toxicogénomiques en ÉRSH par les évaluateurs de risque.
Ce sondage en ligne ciblant les évaluateurs de risque canadiens a permis de recueillir de l’information sur leurs connaissances et leurs perceptions de la toxicogénomique, sur leur utilisation actuelle et futur de données toxicogénomiques en ÉRSH, ainsi que sur les barrières à une telle utilisation. Vingt-neuf (29) questionnaires complétés ont été retournés après 2 mois de sollicitation.
Les résultats démontrent que l’application de données toxicogénomiques en ÉRSH est marginal, avec 85% des répondants rapportant n’avoir jamais ou rarement utilisé ce type de données. Leur connaissance de la toxicogénomique était aussi limité : plus de la moitié des répondants (68%) n’était pas ou que très peu familier avec le concept. Le manque de lignes directrices guidant l’interprétation, l’évaluation de la qualité et l’utilisation de données toxicogénomiques en ÉRS est ressorti comme une barrière importante. Ces résultats confirment la nécessité d’intervenir afin d’encourager et de facilité l’utilisation de données toxicogénomiques en ÉRSH.
