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Computational 'eco-toxicity' assessment of pharmaceutical and cosmetics materials, an approach towards a green and sustainable environment

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Une solution informatique pour évaluer la toxicité des produits chimiques

Des modèles et des outils informatiques permettant de prédire avec précision la toxicité de certains produits chimiques sont désormais disponibles. Ils pourraient permettre aux secteurs industriels de garantir l’innocuité de leurs produits pour les consommateurs et l’environnement.

Économie numérique
Changement climatique et Environnement

Les industries pharmaceutiques et cosmétiques consomment de grandes quantités d’énergie et produisent d’énormes quantités de déchets. S’ils ne sont pas éliminés correctement, certains produits chimiques utilisés au cours de la production, tels que les solvants, peuvent se retrouver dans le sol ou dans l’eau. «En outre, notre corps excrète des produits chimiques, issus des produits pharmaceutiques et cosmétiques, qui finissent dans les égouts», explique Rafael Gozalbes, coordinateur du projet Eco-CosmePharm et directeur général de ProtoQSAR, en Espagne. «Toutes les stations d’épuration des eaux usées ne sont pas conçues pour éliminer ces produits chimiques. De sorte que des produits finis pharmaceutiques et cosmétiques peuvent être rejetés dans l’environnement aquatique.» Il est essentiel d’identifier les produits chimiques qui induisent des effets nocifs sur la vie aquatique si nous voulons remédier efficacement à cette situation. Le principal défi auquel nous sommes confrontés réside dans le fait que les tests de toxicité peuvent s’avérer coûteux et prendre beaucoup de temps.

Dépistage de la toxicité

Le projet Eco-CosmePharm, qui a été entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, entendait faire appel à la technologie pour offrir une alternative pratique et rentable aux tests en laboratoire. «Notre objectif était d’identifier de manière informatique l’impact des produits pharmaceutiques, cosmétiques et solvants potentiellement dangereux», explique Rafael Gozalbes. «Pour ce faire, nous avons fait appel à l’analyse des données et à la chimio-informatique pour déterminer les niveaux de toxicité pour l’homme et l’environnement.» Le projet a employé une puissante technique informatique pour la prédiction des propriétés, appelée relation quantitative structure-activité (QSAR). Cette technique utilise des algorithmes d’apprentissage automatique pour comprendre les caractéristiques ou les modèles structurels responsables des propriétés des molécules (dans ce cas, la toxicité aquatique). «Les modèles QSAR multitâches que nous avons construits ont ensuite été utilisés pour passer au crible les produits pharmaceutiques et cosmétiques commercialisés, afin d’identifier les produits chimiques potentiellement dangereux pour la vie aquatique», ajoute Pravin Ambure, boursier Marie Skłodowska-Curie. «Quelque 35 produits chimiques ont été sélectionnés, et leur niveau de toxicité a été validé en laboratoire afin de confirmer la précision de la modélisation.» Les modèles mis au point dans le cadre du projet Eco-CosmePharm sont «multitâches», en ce sens qu’ils peuvent prendre en compte un certain nombre de paramètres et de variables, telles que les conditions aquatiques. Cela signifie que les scientifiques peuvent adapter les modèles aux conditions spécifiques qui les intéressent. «Les connaissances acquises grâce à Eco-CosmePharm nous ont déjà permis de classer certains produits pharmaceutiques et cosmétiques commercialisés en fonction de leur toxicité envers les milieux aquatiques», poursuit Rafael Gozalbes. «Grâce à la chimio-informatique, nous pouvons ensuite concevoir de nouveaux analogues des produits chimiques toxiques sélectionnés, ou identifier des produits chimiques alternatifs qui pourraient présenter des propriétés désirables similaires avec une écotoxicité moindre voire nulle.»

Des produits logiciels commercialisables

Le succès du projet Eco-CosmePharm a mené au développement de deux outils logiciels basés sur l’IA, baptisés «ProtoML-Basic» et «ProtoML-Mixture». Ces outils permettent d’effectuer plusieurs tâches de QSAR et d’apprentissage automatique, que ce soit pour des produits chimiques distincts ou des mélanges. «Ces outils seront fournis par ProtoQSAR dans le cadre d’un panel de produits logiciels», explique Pravin Ambure. «Nous espérons qu’ils permettront de sensibiliser les décideurs politiques et l’industrie au risque potentiel de certains produits chimiques, et de choisir les produits les plus sûrs dans la mesure du possible.» Les prochaines étapes comprennent notamment le développement d’une plateforme web en ligne conviviale et interactive, qui permettrait de déterminer la toxicité aquatique de n’importe quel produit chimique examiné. Des rapports de toxicité détaillés seront ainsi générés à l’intention des utilisateurs. Rafael Gozalbes envisage d’utiliser cet outil en ligne pour analyser les composés avant leur autorisation réglementaire, et pour sélectionner ceux qui feront l’objet de tests expérimentaux supplémentaires.

Mots‑clés

Eco-CosmePharm, ProtoQSAR, pharmaceutique, cosmétique, eaux usées, toxicité, solvants, aquatique

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