Méthode d'exposition par le nez des animaux et méthode d'exposition des cellules in vitro

Aide à l'étude des effets de la pollution atmosphérique sur la santé humaine

Contexte

La pollution de l'air est un véritable tueur silencieux, qui provoque chaque année environ 3,7 millions de décès dans le monde, soit 6,7% de l'ensemble des décès dans le monde. Les décès liés à la pollution de l'air sont principalement dus à des maladies respiratoires telles que le cancer du poumon et les infections respiratoires. Selon le taux d'émission/la source de formation des polluants, les polluants atmosphériques peuvent être divisés en polluants primaires et secondaires. Les polluants atmosphériques primaires sont des polluants directement émis dans l'atmosphère, tels que les processus industriels et biogéniques ; les polluants atmosphériques secondaires sont des polluants formés dans l'atmosphère.

En ce qui concerne la composition chimique, la pollution atmosphérique est un mélange de gaz et de particules. Les gaz et les particules peuvent réagir sous l'influence de l'atmosphère et provoquer différentes toxicités au fil du temps. On estime que jusqu'à 87% de la population mondiale vit dans des zones 2,5 (PM<2,5) qui dépassent les lignes directrices de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) en matière de qualité de l'air pour les PM, ce qui provoque environ 2,9 millions de décès par an. Les gaz présents dans l'atmosphère atteignent également des niveaux nocifs. Par exemple, on estime que l'ozone est à l'origine de 217 000 décès par an.

Bien que le grand public soit affecté par la pollution atmosphérique, les groupes vulnérables tels que les personnes âgées, les femmes enceintes, les enfants et les personnes souffrant de certaines maladies peuvent être confrontés à un risque plus élevé de taux d'incidence et de mortalité. Par exemple, chez les patients âgés de 65 ans et plus, l'augmentation des niveaux d'ozone, de dioxyde de soufre et de monoxyde de carbone à l'extérieur est associée à un risque plus élevé d'hospitalisation pour cause de maladie cardiovasculaire. Les patients souffrant d'asthme peuvent également voir leur état s'aggraver à cause des polluants atmosphériques. D'autres facteurs sociaux, tels que les disparités en matière de santé, notamment la malnutrition, le faible statut socio-économique et la race, peuvent également exacerber l'impact des polluants atmosphériques sur ces personnes.

Objectif

Face aux limites de la recherche in vivo, il est urgent de trouver de nouvelles méthodes d'évaluation pour mesurer plus précisément la toxicité de la pollution atmosphérique. Les modèles cellulaires in vitro et les modèles animaux expérimentaux sont deux excellentes méthodes alternatives qui ont émergé et qui permettent d'évaluer plus efficacement la toxicité de l'environnement d'essai.

Système d'exposition des cellules in vitro

Schéma du système d'exposition cellulaire in vitro : (A) La chambre d'exposition comprend une plaque de culture poreuse avec un flux de circulation interne non dirigé. (B) Le système à flux vertical, y compris la boîte de culture poreuse, comporte des buses qui guident directement le flux d'air au-dessus des cellules. (C) Système à flux horizontal - le flux d'air passe par une chambre de culture cellulaire située en dessous de la voie d'écoulement.

Évaluation des modèles in vitro

Types de paramètres de toxicité associés à l'exposition à la pollution atmosphérique évalués par des modèles in vitro. Le milieu présente les conditions générales d'exposition in vitro à l'interface air-liquide et les différents types de réactions toxiques qui peuvent être mesurées. Après l'exposition aux polluants, des changements se produisent au niveau de la viabilité cellulaire, des gènes, des protéines et de l'épigénome.

Évaluation des modèles animaux

Une méthode plus efficace d'exposition in vitro consiste à étudier les réactions toxiques des animaux de laboratoire aux polluants atmosphériques. Ces modèles permettent d'utiliser des systèmes de génération d'exposition et des dispositifs expérimentaux similaires aux expériences in vitro pour évaluer les rongeurs exposés aux polluants atmosphériques. Ces méthodes peuvent améliorer la crédibilité des données in vitro.

L'expérimentation animale permet d'évaluer les effets toxicologiques de l'exposition aux polluants atmosphériques dans un environnement plus contrôlable. Les rats et les souris sont les modèles les plus courants, mais d'autres animaux, tels que les primates non humains, les chiens et les lapins, sont également utilisés pour évaluer la toxicité de la pollution atmosphérique. Des modèles d'études aiguës, subchroniques et chroniques peuvent être utilisés pour exposer les animaux aux polluants atmosphériques. L'étude aiguë peut comprendre, par exemple, une exposition d'un jour, de deux jours ou d'une journée, s'étendant sur 5 à 7 jours par semaine, mais inférieure à 14 jours. La conception subchronique comprend une exposition quotidienne similaire, mais doit être maintenue pendant 90 à 180 jours. La durée de la conception chronique varie de 180 jours à deux ans. De nombreux types de résultats toxicologiques peuvent être observés dans les études animales, y compris la mortalité globale et les anomalies, ainsi que les effets au niveau des organes, des tissus et des molécules.

Conclusion

En résumé, selon les recherches scientifiques actuelles, la combinaison de l'exposition des animaux par le nez et de l'exposition des cellules in vitro est une méthode expérimentale efficace que les chercheurs peuvent utiliser pour étudier les effets à moyen et long terme de divers polluants sur le corps humain.

Le système d'exposition des animaux par le nez et le système d'exposition des cellules in vitro (ALI), que Tow-Int Tech a développé indépendamment, peuvent aider et accélérer la recherche dans ce domaine.

Solutions et applications

Système d'exposition par le nez pour petits animaux Tow-Int Tech

Le système d'exposition par voie nasale pour petits animaux de Tow-Int Tech permet de réaliser des expériences d'administration par voie nasale et d'exposition par inhalation sur des souris, des rats, des cobayes et d'autres animaux de laboratoire. Le système présente une bonne étanchéité et une concentration d'exposition uniforme, ce qui le rend adapté aux expériences de toxicité par inhalation uniquement par le nez utilisant des substances inhalables telles que des liquides, des poussières, des aérosols de nanoparticules et de la fumée. Le système peut assurer la cohérence de la dose d'inhalation d'un même groupe expérimental d'animaux, réaliser la détection en ligne de la concentration des aérosols et l'échantillonnage en ligne en temps réel, et adopter un système de contrôle de haute précision pour assurer l'uniformité et la stabilité de la contamination.

Les systèmes d'exposition animale peuvent tester diverses substances, notamment des médicaments, des polluants atmosphériques, des PM2,5, des matières organiques, des produits d'hygiène industrielle, des produits chimiques agricoles, etc. De multiples expériences de contamination gazeuse peuvent être menées, y compris la contamination aiguë et chronique, l'hypobarie, l'hyperbarie, l'hypoxie et l'hyperoxie.

En savoir plus sur le système d'exposition nasale pour petits animaux

Système d'exposition in vitro des cellules ALI de Tow-Int Tech

Système d'exposition in vitro des cellules ALI de Tow-Int Tech (exposition à l'interface gaz-liquide) : Les cellules sont cultivées à l'interface gaz-liquide de l'ALI à l'aide de la technologie des membranes Transwell, puis exposées à des substances inhalables pour être contaminées par le système d'exposition. En raison de l'exposition de la surface cellulaire à la substance contaminée et de la présence du substrat de la membrane dans le milieu de culture, cette méthode simule le processus de pénétration des substances inhalables dans le corps humain.

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Référence :

Nouvelles méthodes d'approche pour évaluer les risques pour la santé des polluants atmosphériques : Considérations critiques sur la conception des tests d'exposition in vitro