( Classification et les sources de substances toxiques: Détection de la présence et
détermination de la teneur des substances toxiques: Mécanisme d'action).
Le rôle de la chimie en toxicologie est d'identifier les produits toxiques par des méthodes de purification, de caractérisation et de synthèse. La chimie analytique est utilisée pour la détection et la quantification, alors que la biochimie et chimie servent à déterminer les mécanismes d'action.
Il existe une grande diversité de composés toxiques qui ont aussi des origines diverses. En voici, un aperçu:
- les radiations ionisantes (rayon X, rayons cosmiques et radio-isotopes);
- les radiations non-ionisantes (visible, UV et micro-ondes);
- les métaux lourds (plomb, mercure, cadmium);
- les toxines des fungi, plantes, bactéries et certaines espèces animales;
- les pesticides (produits toxiques synthétiques);
- les effluent industriels et autres agents polluants;
- les agents de la pollution atmosphérique (CO, NOx,SO2,O3 et hydrocarbures).
Il existe plusieurs méthodes pour séparer et identifier les produits toxiques. Toutefois, il n'y a pas de recette miracle pour répondre à toutes les questions analytiques. Les analystes doivent ajuster leur méthodes d'analyse à chaque nouveau cas en tenant compte des propriétés des produits concernés: la solubilité, l'acidité, le poids moléculaire, la volatilité, la stabilité, la nature de l'échantillon et la concentration de l'élément à analyser.
Pour caractériser un produit, on doit connaître son poids moléculaire, les groupements fonctionnels, le type d'atomes présents et de quelle façon, ils sont unis. Les techniques les plus utilisées dans ce domaine sont la spectroscopie de masse pour déterminer les poids moléculaire et la formule chimique, la spectroscopie infra-rouge, pour mettre en évidence les groupements fonctionnels, et finalement la résonnance nucléaire magnétique pour aider à reconnaître les isomères.
La toxicologie analytique sert à isoler, caractériser et quantifier les diverses composantes d'un mélange complexe en utilisant les méthodes de chimie organique et analytique et la spectroscopie. La séparation d'un mélange complexe en ses composantes pures repose sur la "partition" des éléments dans des liquides non-miscibles (P=C-octanol \ C-eau). Un coefficient de partition élevé indique un produit liposoluble et la structure est déterminée par la solubilité dans l'eau qui est favorisée par les charges ioniques. Donc les produits ayant un P élevé, pénètrent facilement les membranes et sont responsables de la bioaccumulation. La chromatographie est une extension du principe de partition et plusieurs méthodes sont disponibles: TLC, HPLC, GLC (produits volatiles). Un des problèmes les plus courants en toxicologie est de déterminer le devenir d'un composé donné dans un système biologique. La solution adoptée est celle du marquage à l'aide de radio-isotopes. On peut ainsi quantifier chaque métabolite, c'est ce qu'on appelle la pharmacocinétique.
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ont été identifiés après de très nombreuses années de recherche suite à la découverte de la relation qui existait entre une exposition au goudron pendant de longues périodes. Des cas de cancer de peau y ont été associés à partir de la fin du 18ième siècle et ce n'est qu'en 1930 qu'on a pu purifiée le benzo(a)pyrène. Ensuite, dans les années 50, par la découverte de la double hélice de l'ADN et les méthodes de marquage radioactifs on a pu faire le lien entre l'intensité entre le benzo(a)pyrène et l'ADN et le potentiel carcinogène de ce produit.
Cette découverte a ouvert la porte à de nombreuses questions en recherche sur le potentiel carcinogène des produits chimiques.