De l’évaluation du potentiel reprotoxique ou tératogène des ingrédients cosmétiques

Rim Kaidi
il y a 3 jours
6 min de lecture

Dernière mise à jour : il y a 21 heures

1. Sécurité des ingrédients cosmétiques : une obligation réglementaire et éthique

L’utilisation de tout nouvel ingrédient cosmétique doit être sûre. Il s’agit d’une obligation légale conformément à l’article 3 du Règlement cosmétique européen, ainsi qu’à d’autres lois et normes relatives aux cosmétiques dans le monde, mais également, et peut-être surtout, d’une obligation morale, car il serait contraire à l’éthique de mettre sur le marché une substance toxique, ou dont la toxicité est inconnue et pour laquelle une exposition sûre ne peut être démontrée.

2. Évaluation toxicologique sans expérimentation animale : état des lieux

En Europe depuis 2009 -puis dans un nombre croissant de régions du monde chaque année- les essais sur animaux ne sont plus autorisés pour démontrer l’utilisation sûre des ingrédients cosmétiques.

De nombreux paramètres toxicologiques ("toxicological endpoints") doivent être évalués pour démontrer la sécurité d’un ingrédient : certains d’entre eux sont évalués in vitro depuis des décennies, comme la mutagénicité, pour laquelle le test d’Ames a été décrit pour la première fois dans les années 1970. D’autres ont été considérablement améliorés in vitro depuis l’entrée en vigueur du Règlement cosmétique européen, tels que la sensibilisation cutanée, pour laquelle des dizaines de modèles in vitro et in chemico ont été proposés depuis 2009, et dont plusieurs disposent désormais de lignes directrices dédiées de l’OCDE (DPRA, U-SENS, essai GARDskin, etc.).

3. Les limites de l’in vitro face à la toxicité systémique

Cependant, certains de ces endpoints sont complexes à résumer dans un simple essai in vitro, notamment ceux liés à la toxicité systémique (c’est-à-dire une toxicité affectant des organes qui ne sont pas directement exposés à la substance, comme les organes internes). La toxicité systémique inclut la toxicité générale, qui peut affecter différents organes ; la cancérogénicité, c’est-à-dire l’induction de cancers par des substances chimiques ; ainsi que la toxicité pour le développement et la reproduction (Developmental And Reproductive Toxicity, DART), c’est-à-dire la toxicité affectant la fonction reproductive ou le développement du fœtus.

4. La complexité de l’évaluation DART

Cette dernière est particulièrement complexe à étudier, car le développement embryonnaire et fœtal est un processus long, qui commence à partir d’une cellule unique et évolue vers un organisme composé de millions de cellules, et qui comprend de nombreuses étapes intermédiaires présentant des sensibilités différentes aux substances chimiques, à différentes doses.

5. Les Adverse Outcome Pathways (AOP) comme cadre conceptuel

Ainsi, pour simplifier l’évaluation de la DART, la première étape consiste à identifier un Molecular Initiating Event, MIE, c’est-à-dire la manière dont une substance chimique peut interagir avec des récepteurs cellulaires ou des enzymes. Un MIE conduit à un Key Event (KE), une modification induite par cette interaction chimique entre la cible et le xénobiotique, (soit la substance chimique étudiée, extérieure à l'organisme, du grec « ξένος », xenos, « étranger »).

Un Key Event conduit ensuite à un effet indésirable (Adverse Outcome, AO), c’est-à-dire l'effet « visible », observable, tel qu’une malformation ou une diminution de la fertilité dans le contexte de la DART. La combinaison d’un MIE, d’un KE et d’un AO définit un mode d'action, ou Adverse Outcome Pathway, AOP.

6. Les stratégies intégrées d’essais (ITS) pour l’évaluation DART

Par conséquent, des essais ciblant une AOP spécifique peuvent être développés, rendant l'évaluation DART plus facile à transposer in vitro à l’aide de modèles simplifiés. En revanche, cela signifie également que plusieurs essais, couvrant différentes AOP, sont être nécessaires pour obtenir une vue d’ensemble du potentiel d’effets indésirables d’un xénobiotique. De plus, comme les essais présentent toujours des biais et des limites, leur combinaison réduit le risque de résultats non concluants.

C’est la solution proposée par Burbank et al. (2023), qui consiste en une stratégie intégrée d’essais, reposant sur un ensemble de trois tests présentant chacun une capacité prédictive satisfaisante, mais offrant de meilleures performances lorsqu’ils sont combinés selon une approche dite « 2 sur 3 » : deux tests aboutissant à la même conclusion (positive ou négative) déterminent le résultat global pour la substance testée.

Le troisième test est réalisé si les deux premiers ne conduisent pas à la même conclusion, ou afin de confirmer le résultat existant. Si une telle stratégie intégrée d’essais (Integrated Testing Strategy, ITS) aboutit à une conclusion positive (c’est-à-dire que la substance peut induire des effets indésirables sur le développement), des investigations complémentaires peuvent ensuite être menées pour évaluer le risque potentiel, telles que la modélisation PBPK afin d’affiner l’évaluation de l’exposition, ou des essais supplémentaires pour mieux comprendre le mode d’action de la substance.

7. Les essais in vitro basés sur les AOP

7.1 Essais ciblant les MIE et KE

Plusieurs tests in vitro existent, dont la plupart se concentrent sur une étape spécifique d’une AOP, comme les tests de transactivation des récepteurs estrogéniques (ER) ou androgéniques (AR), qui évaluent la liaison des substances testées aux récepteurs des œstrogènes et des androgènes. Il s’agit d’un exemple typique d’essai basé sur les MIE/KE : la substance testée interagit avec les récepteurs, et cette interaction est directement observée via l’expression de gènes associés à ces récepteurs (le gène de la luciférase dans la plupart des cas).

7.2 Essais orientés effets indésirables

D’autres tests, tels que ceux développés par ReproTracker, permettent d'observer des effets Indésirables : en résumé, les modifications morphologiques des cellules exposées sont observées, et des changements anormaux sont interprétés comme positifs pour un potentiel tératogène.

Toutefois, les principaux résultats de ces tests ReproTracker reposent sur la mesure de biomarqueurs moléculaires liés à la différenciation cellulaire. Ainsi, l’étape principale est l’identification d’un événement clé, l’observation de l’effet indésirable constituant un résultat secondaire.

8. Les approches in silico et les modèles computationnels

Il existe également des méthodes ne reposant ni sur l’animal ni sur l’in vitro : ce sont les méthodes in silico, basées sur des modèles computationnels. La QSAR Toolbox de l’OCDE fournit différents modèles gratuits, soit fondés sur des relations structure-activité (QSAR), prédisant l’effet d’une substance chimique à partir de sa formule et de sa structure, soit basés sur son analogie avec d’autres substances chimiques connues (read-across).

Ces modèles experts présentent des niveaux de prédictivité variables et sont souvent plus performants pour détecter les substances toxiques que les substances non toxiques, car il existe davantage de données et de publications sur la toxicité des substances chimiques que sur leur non-toxicité !

Le développement de l’intelligence artificielle et des réseaux de neurones rend ces modèles de plus en plus prédictifs (par exemple, Lee et al., 2025), mais on peut s’attendre à l’existence d’un plafond de verre, la prédictivité de ces modèles reposant sur l’accumulation de données in vivo, qui ne sera pas infinie.

9. Les modèles embryonnaires : un cadre encore autorisé

Ces modèles ont été développés pour répondre à la grande complexité du développement embryonnaire et fœtal. Dans une certaine mesure toutefois, certains peuvent encore être réalisés sur des organismes entiers : en effet, l’utilisation d’embryons animaux est toujours autorisée, y compris dans l’Union européenne, pour l’évaluation de la sécurité des ingrédients cosmétiques.

La directive européenne 2010/63, relative à la protection des animaux utilisés à des fins scientifiques, s’applique aux « animaux vertébrés non humains vivants, y compris les formes larvaires autonomes » et constitue la base juridique pour définir les « essais sur animaux », bien qu’elle ne soit pas mentionnée dans le Règlement cosmétique européen. Par conséquent, il est généralement admis que les essais réalisés sur des embryons sont acceptables pour l’évaluation des ingrédients cosmétiques.

De plus, ces modèles présentent l’avantage d’être fondés sur des organismes complets, permettant l’observation directe des malformations, associées à des conditions d’exposition contrôlées et à une excellente connaissance des modèles, certaines espèces de vertébrés (par exemple le poisson zèbre) étant des modèles de référence en embryologie depuis des décennies.

10. Enjeux éthiques et évolutions réglementaires possibles

Cependant, certains groupes, associations, ONG et gouvernements ont soulevé des préoccupations éthiques concernant l’utilisation de modèles d’embryons animaux, et une mise à jour des réglementations européennes pourrait prochainement interdire l’utilisation de tels modèles, ainsi que de tout modèle fondé sur l’animal (vertébré ou non) pour les essais cosmétiques.

D’ici là, des essais tels que le test d’embryotoxicité du poisson zèbre ou encore l’essai de tératogénicité sur embryon de grenouille Xenopus restent autorisés et fournissent des résultats assez prédictifs pour l’évaluation de la tératogénicité (par exemple, Leconte & Mouche, 2013).

11. Conclusion

En conclusion, un nombre significatif d’essais est désormais disponible pour évaluer certains paramètres DART. Un ensemble spécifique de ces essais, réalisés dans des conditions appropriées, peut fournir des résultats assez prédictifs. Comme pour de nombreux tests toutefois, la plupart de ces résultats sont basés sur le danger, c’est-à-dire qu’ils fournissent une réponse qualitative (positive ou négative), et non quantitative, qui pourrait soutenir l’établissement d’une valeur toxicologique de référence.

Que vous ayez besoin d’aide pour le suivi de ces tests, la réalisation d’analyses in silico avec nos experts de Simply Predict, ou la conception d’une stratégie d’évaluation, n’hésitez pas à contacter Cehtra pour toute question relative à ces sujets !

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