La majorité des produits chimiques commerciaux qui entrent sur le marché aux États-Unis chaque année ont des données insuffisantes sur la santé et la sécurité. Pour les pesticides, l’Environmental Protection Agency des États-Unis utilise diverses techniques pour combler les lacunes dans les données afin d’évaluer les dangers, l’exposition et les risques chimiques. Néanmoins, l’inquiétude du public concernant la menace potentielle que représentent ces produits chimiques s’est accrue ces dernières années, parallèlement à la prise de conscience que les méthodes traditionnelles d’expérimentation animale ne sont pas pragmatiques en termes de rapidité, d’économie ou d’éthique. Maintenant, des chercheurs de l’Université George Washington ont développé une nouvelle approche informatique pour dépister rapidement les pesticides en termes de sécurité, de performance et de durée de vie dans l’environnement. De plus, et surtout, la nouvelle approche aidera à la conception de molécules de nouvelle génération pour développer des pesticides plus sûrs.
« À bien des égards, notre outil imite la découverte informatique de médicaments, dans laquelle de vastes bibliothèques de composés chimiques sont examinées pour leur efficacité, puis modifiées pour les rendre encore plus efficaces contre des cibles thérapeutiques spécifiques », a déclaré Jakub Kostal, professeur adjoint de chimie à GW et chercheur principal du projet, a déclaré. « De même, nous utilisons notre approche systémique pour modifier les pesticides afin de les rendre moins toxiques et plus dégradables, tout en nous assurant qu’ils conservent de bonnes performances. C’est un outil puissant pour l’industrie et les agences de réglementation qui peuvent aider à concevoir de nouveaux analogues plus sûrs des produits agrochimiques commerciaux existants, et ainsi protéger la vie humaine, l’environnement et les résultats de l’industrie. »
À l’aide de leur modèle, l’équipe a analysé 700 pesticides du registre des pesticides de l’EPA. Le modèle a pris en compte la persistance ou la dégradation probable d’un pesticide dans l’environnement au fil du temps, sa sécurité et ses performances pour tuer, repousser ou contrôler le problème ciblé.
Ils ont constaté que seulement 52, soit 7 %, des composés chimiques analysés remplissaient les critères d’un produit chimique sûr. Selon les chercheurs, bien que les résultats de l’analyse suggèrent que la plupart des pesticides ne sont probablement pas sûrs, beaucoup pourraient être rendus plus sûrs en modifiant leur structure moléculaire de manière à réduire leur toxicité sans sacrifier les performances.
« Notre analyse révèle qu’il y a certainement place à l’amélioration lorsqu’il s’agit de développer des pesticides plus sûrs », a déclaré Jessica Lewer, étudiante diplômée à GW et auteur principal de l’article. « De plus, l’approche informatique que nous avons développée pour mieux sélectionner et concevoir des pesticides sûrs peut être utilisée comme modèle et appliquée à d’autres industries qui dépendent des produits chimiques commerciaux, par exemple les cosmétiques et les produits de nettoyage. »
À l’avenir, l’équipe espère compléter son modèle avec la conception de pesticides à partir de blocs de construction chimiques biosourcés et renouvelables pour faire progresser les objectifs de durabilité dans la conception chimique.
L’étude, « Structure-to-Process Design Framework for Developing Safer Pesticides », a été publiée dans la revue Avancées scientifiques le 30 mars 2022.
Jessica M. Lewer et al, Cadre de conception de la structure au processus pour développer des pesticides plus sûrs, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abn2058. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2058