Caractérisation de la performance et validation des méthodes de dépistage des résidus d’antibiotiques dans les denrées alimentaires

Performance characterization and validation of screening methods for antibiotic residues in food of animal origin

• Auteur / Autrice : Valérie Gaudin
• Direction : Michel Laurentie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 08/06/2016
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Fougères) - Anses Laboratoire de Fougères

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antibiotiques en médecine vétérinaire

Biocapteurs

Aliments -- Teneur en médicaments vétérinaires

Dépistage

Mots clés libres

Résidus

Antibiotiques

Méthodes de dépistage

Biocapteur

Caractérisation

Performance

Validation

Residues

Antibiotics

Screening methods

Biosensor

Characterization

Performance

Validation

Résumé

L’usage des antibiotiques en médecine vétérinaire peut entrainer la présence de résidus d’antibiotiques dans les denrées alimentaires d’origine animale. Ces résidus peuvent présenter des risques (eg. toxicologiques, allergies, antibiorésistance) pour la santé du consommateur. La fixation de limites réglementaires pour ces résidus et un contrôle adapté sont primordiaux pour garantir la sécurité des consommateurs. Les méthodes de dépistage sont utilisées en première intention et représentent donc l’étape critique du contrôle. La validation d’une méthode va permettre de garantir qu’elle est adaptée à l’usage souhaité, aux attentes réglementaires et attester de sa performance. La validation constitue une exigence normative (ie. ISO 17025) et réglementaire (ie. Décision européenne 2002/657/CE). Dans une première partie, la diversité des méthodes de dépistage est présentée. Les méthodes dites conventionnelles de type microbiologique ou immunologique, développées dans les années 1980, sont toujours couramment utilisées, en raison de leur faible coût. Des méthodes innovantes, appelées biocapteurs, sont constituées d’un biorécepteur (eg. anticorps, aptamère) et d’un transducteur (eg. électrochimique, optique, massique, calorimétrique) pour la détection du signal. Ces méthodes sont en développement permanent et les progrès technologiques permettent de développer des méthodes de plus en plus sensibles, portables, parfois économiques. Dans une deuxième partie, différentes approches de validation, sous forme de réglementations, de lignes directrices ou de normes, sont discutées. La validation d’une méthode comporte deux étapes : tout d’abord la caractérisation des performances, puis la validation proprement dite par rapport à des critères préétablis. Les approches peuvent être absolue (une seule méthode) ou relative (comparaison de méthodes), globale (combinaison de plusieurs caractéristiques en une seule) ou critère par critère. L’objet de cette thèse est de comparer ces différentes approches de validation, afin de statuer sur leur application possible aux différentes méthodes de dépistage des résidus et déterminer si leurs conclusions sont équivalentes ou non. Différentes approches ont été testées en les appliquant pour valider des méthodes de dépistage de différents types : conventionnelles microbiologique et immunologique, innovantes par biocapteurs optiques. L’approche par comparaison de méthodes n’est pas adaptée aux méthodes de dépistage des résidus d’antibiotiques. En effet, le choix de la méthode de référence est compliqué car il n’existe pas de méthodes normalisées. De plus, les méthodes de référence choisies ont souvent des principes très différents de la méthode alternative et sont le plus souvent moins performantes. L’approche globale, telle que la Probabilité de détection (POD) et le profil d’exactitude sont applicables aux méthodes de dépistage. Ces approches récentes sont de plus en plus utilisées dans d’autres domaines et présentent un intérêt à être développées pour les méthodes de dépistage des résidus d’antibiotiques. Enfin, l’approche critère par critère de la décision européenne 20002/657/CE et du guide de validation européen de 2010, couramment appliquée aux résidus d’antibiotiques, comporte une caractéristique majeure et une avancée dans la validation qui est la capacité de détection (CCβ). En conclusion, les méthodes de dépistage sont en constante évolution, grâce au développement des biocapteurs. L’amélioration de leurs performances permet de répondre de mieux en mieux à la problématique du contrôle des résidus d’antibiotiques dans les denrées alimentaires. La validation des méthodes est primordiale pour garantir un contrôle efficace. Nous avons pu observer l’évolution de la validation ces 20 dernières années, à travers les travaux de cette thèse. Cette évolution doit continuer et des perspectives d’évolution des référentiels de validation sont présentées dans cette thèse.

The use of antibiotic residues for animal treatment could lead to the presence of antibiotic residues in food of animal origin. The consumer could face some risks (eg. toxicological, allergies, bacterial resistance), due to these residues. The setting of regulatory limits or these residues and an adapted control of food products are thus essential to guarantee the safety of the consumers. Screening methods are used in first intention and represent the critical stage of the control. The validation of a method will guarantee that the method if fitted for purpose, adapted to the regulatory expectations and give evidence of its performance. The validation is mandatory due to international standards (ie. ISO 17025) and regulatory requirements (ie. European decision 2002/657/EC). In a first part, the diversity of screening methods is presented. The conventional methods, microbiological or immunological types, developed in the 1980s, are always used, because of their moderate cost. Innovative methods, called biosensors, consist of a bioreceptor (eg. antibody, aptamer) and a transducer (eg. electrochemical, optical, mass sensitive, calorimetric) for the detection of the signal. These methods are in continuous development and the technological progress allows developing more, more sensitive, portable and sometimes economic methods. In a second part, various approaches of validation, in the form of regulations, guidelines or standards, are discussed. The validation of a method contains two stages: first of all the characterization of the performances, then the validation itself with regard to preestablished criteria. The approaches can be absolute (a single method) or relative (comparison of methods), global (combination of several characteristics in only one) or criterion by criterion. The object of this thesis is to compare these various approaches of validation, to conclude on their potential application for different residue screening methods and to determine if their conclusions are equivalent or not. Various approaches have been tested by applying them to the validation of screening methods of various types: conventional methods (microbiological and immunological) and innovative optical biosensors. The approach by comparison of methods is not fitted to screening methods for antibiotic residues. Indeed, the choice of the reference method is complicated because there are no standardized methods. Furthermore, the chosen reference methods often have very different principles from the alternative method and are less sensitive most of the time. The global approach, such as the Probability of detection (POD) and the accuracy profile are applicable to the screening methods. These recent approaches are more and more used in other fields and present an interest to be developed for the screening methods for antibiotic residues. Finally, the criterion by criterion approach of the European decision 20002/657/EC and the European guideline for the validation of screening methods of 2010, usually applied to the screening methods for antibiotic residues, introduced a major characteristic and an improvement in the validation which is the detection capability (CCß). In conclusion, the screening methods are constantly evolving, thanks to the development of new biosensors. The improvement of their performances allows answering better and better to the issue of the control of antibiotic residues in foodstuffs. The validation of the methods is essential to guarantee an effective control. We were able to observe the evolution of the validation these last 20 years, through the works of this thesis. This evolution has to continue and perspectives of evolution of guidelines, regulations and standards of validation are presented in this thesis.