ISO 23196:2022

NORME ISO
INTERNATIONALE 23196
Première édition
2022-02
Qualité de l’eau — Calcul des
concentrations en équivalent
biologique (BEQ)
Water quality — Calculation of biological equivalence (BEQ)
concentrations
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Mode opératoire . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Mode opératoire de calcul des concentrations en équivalent biologique (BEQ) . 5
5.2.1 Évaluation de l’adéquation des données expérimentales pour le calcul
d’une concentration en équivalent biologique (BEQ) . 5
5.2.2 Ajustement des données relatives à la relation dose-effet pour le composé
de référence . 8
5.2.3 Calcul des mesures de la qualité pour l’ajustement . 9
5.2.4 Normalisation des données à partir du composé de référence et des
échantillons . 10
5.2.5 Calcul du niveau d’effet de x % de la relation dose-effet de référence et de la
valeur de la RC correspondante . 11
x
5.2.6 Évaluation de la validité des données expérimentales pour le calcul d’une
concentration en équivalent biologique (BEQ) .12
5.2.7 Calcul du facteur de concentration de l’échantillon au niveau d’effet de x %
par interpolation linéaire .12
5.2.8 Calcul de la concentration en équivalent biologique (BEQ) . 14
6 Critères de validité .14
7 Rapport d’essai .14
Annexe A (informative) Exemples de détermination de la statistique χ à partir des
données du Tableau 1 .16
Bibliographie .19
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de l'IEC peuvent
faire l'objet de droits de brevet. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié
tout ou partie de tels droits de brevet. Les détails concernant les références aux droits de brevet
identifiés lors de l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des
déclarations de brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l'eau, sous-comité
SC 5, Méthodes biologiques.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
NORME INTERNATIONALE ISO 23196:2022(F)
Qualité de l’eau — Calcul des concentrations en équivalent
biologique (BEQ)
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie la détermination de concentrations en équivalent biologique (BEQ)
à partir de résultats de bioessais in vitro qui sont fondés sur la mesure des effets produits sur un
processus biologique tel que l’induction d’enzymes ou la croissance cellulaire. Le concept décrit ici peut
être utilisé pour n’importe quel bioessai du moment que son applicabilité a été démontrée.
Pour déterminer les concentrations BEQ, l’effet produit par un échantillon sur un processus biologique,
c’est-à-dire l’activité de l’échantillon, est exprimé sous la forme de la concentration d’un composé de
référence à laquelle un effet équivalent est obtenu sur le processus. Le terme «échantillon» utilisé dans
le présent document renvoie à des échantillons environnementaux ainsi qu’à des mélanges déterminés
et à des composés purs utilisés comme objets de mesure dans le cadre d’un bioessai. Les concentrations
en équivalent biologique peuvent être déterminées pour des échantillons d’eau environnementaux,
des extraits d’échantillons d’eau environnementaux, y compris d’eau du robinet, ou des solutions de
substances chimiques pures ou de mélanges de substances chimiques.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
concentration en équivalent biologique
concentration BEQ
concentration d’un composé de référence (3.6) qui produit le même effet que l’effet mesuré pour un
échantillon, une dilution d’échantillon ou une solution contenant une ou plusieurs substances chimiques
3.2
relation dose-effet
réponse à un gradient de concentration d’un échantillon environnemental, d'une substance ou d'un
mélange de substances connu, qui est décrite par des indicateurs de diagnostic prédéterminés
[SOURCE: ISO 6107:2021, 3.127, modifié — Le terme «échantillon environnemental» a été ajouté et la
Note 1 à l’article a été supprimée.]
3.3
facteur de concentration
CF [concentration factor]
rapport de la concentration réelle de l’échantillon à la concentration de l’échantillon d’origine, compte
tenu de toutes les étapes d’enrichissement et de dilution de l’échantillon
3.4
limite de quantification
LOQ [limit of quantification]
valeur la plus faible d’une caractéristique à déterminer pouvant être mesurée avec un niveau acceptable
d’exactitude et de fidélité
[SOURCE: ISO 15839:2003, 3.18]
3.5
matériau témoin négatif
matériau et/ou substance bien caractérisés qui, soumis à essai conformément à une méthode
d’essai spécifique, démontrent l’aptitude du système d’essai à conduire à une réponse reproductible,
judicieusement négative, non réactive ou minimale vis-à-vis d’un système d’essai particulier
Note 1 à l'article: Dans la pratique, les témoins négatifs comprennent les blancs, les excipients/solvants et les
matériaux de référence.
[SOURCE: ISO 7405:2018, 3.4, modifié — La Note 1 à l’article a été supprimée.]
3.6
composé de référence
RC [reference compound]
composé possédant une ou plusieurs valeurs de propriété suffisamment reproductibles et bien définies
pour permettre l’étalonnage de la méthode de mesure
Note 1 à l'article: Pour les besoins du présent document, sont considérés comme composés de référence tout
matériau et/ou toute substance bien caractérisés qui, soumis à essai conformément au mode opératoire décrit,
démontrent l’aptitude du mode opératoire à fournir une réponse positive reproductible et prévisible.
[SOURCE: ISO 7405:2018, 3.5, modifié — Le terme «composé» a remplacé «matériau»; l’expression
«l’étalonnage de la méthode de mesure» a remplacé «l’utilisation du matériau ou de la substance en vue
de l’étalonnage d’un appareil, l’évaluation d’une méthode de mesure ou l’attribution de valeurs à des
matériaux». La Note 1 a été modifiée de sorte à concerner uniquement un composé de référence donnant
une réponse positive, le concept proposé n’étant pas applicable dans le cas d’une réponse négative.]
3.7
concentration efficace à x %
EC [x %-effect concentration]
x
concentration à laquelle est décelé un effet spécifique; x est le pourcentage (par exemple, 10, 25, 50) de
cet effet, par exemple inhibition de la croissance
[SOURCE: ISO 15952:2018, 3.6]
3.8
concentration efficace à x % d’un composé de référence
RC [x %-effect concentration of a reference compound]
x
concentration d’un composé de référence (3.6) à laquelle est décelé un effet spécifique; x est le
pourcentage (par exemple, 10, 25, 50) de cet effet, par exemple inhibition de la croissance
4 Principe
L’idée générale qui sous-tend la détermination des concentrations BEQ, évaluées à l’aide de la méthode
d’essai, est illustrée à la Figure 1. L’activité biologique d’un échantillon est exprimée sous la forme de
la concentration d’un composé de référence ayant la même incidence sur un processus biologique. De
cette manière, les concentrations BEQ permettent une quantification indirecte des résultats et une
comparaison des résultats obtenus par différents laboratoires. De plus, disposer d’une méthode robuste
pour calculer les concentrations BEQ est une exigence nécessaire à l’éventuelle utilisation de valeurs
[5],[6],[7],[8]
seuils basées sur les effets (EBT, de l’anglais «effect-based trigger») dans les réglementations .
Légende
X concentration du composé de référence, par exemple en ng/l
X1 facteur de concentration de l’échantillon par rapport à l’échantillon d’eau d’origine
Y effet, en unités arbitraires
1 échantillon dilué
2 échantillon concentré
3 concentration en équivalent biologique (BEQ)
composé de référence
échantillon
NOTE L’effet mesuré d’un échantillon ou d’une dilution d’échantillon est extrapolé à la concentration d’un
composé de référence ayant la même incidence sur le bioessai que l’échantillon ou la dilution d’échantillon
pour déterminer une concentration en équivalent biologique (BEQ); l’exemple illustré ici est celui d’une action
antagoniste.
Figure 1 — Principe de base de la détermination d’une concentration en équivalent
biologique (BEQ)
Différentes méthodes de détermination de concentrations BEQ ont été publiées; cependant, toutes ne
sont pas applicables à chaque type de relation dose-effet. Pour un exposé détaillé des avantages et des
inconvénients des différentes approches mathématiques, voir les Références bibliographiques [1], [3],
[5], [6]. La méthode décrite dans le présent document, appelée «approche RC », est présentée comme
x
[11],[12]
une méthode robuste pour la détermination de concentrations BEQ ; elle est décrite également
o [13]
dans la ligne directrice «Essai n 455» de l’OCDE .
NOTE Il n’est pas rare de rencontrer dans la littérature d’autres terminologies que «RC », telles que PC ,
x 10
par exemple, qui désigne la concentration du témoin positif produisant un niveau d’effet de 10 %. Dans le présent
document, le terme «composé de référence» est utilisé à la place de «témoin positif», d’où l’utilisation du sigle
«RC» au lieu de «PC».
Cette approche est illustrée à la Figure 2. Une première étape de l’approche RC consiste à modéliser
x
la relation dose-effet du composé de référence pour déterminer l’effet maximal obtenu, pour un essai
donné, avec le composé de référence. Les niveaux d’effet sont ensuite normalisés à une échelle de
pourcentage, le niveau d’effet du matériau témoin négatif étant défini comme égal à 0 % et le niveau
d’effet maximal du composé de référence étant défini comme égal à 100 %. Après cela, la concentration
du composé de référence donnant lieu à un niveau d’effet de x %, pour l’essai donné, est calculée (RC ).
x
Légende
X concentration du composé de référence, par exemple en ng/l
X1 facteur de concentration de l’échantillon par rapport à l’échantillon d’eau d’origine
Y effet normalisé, en %
RC concentration du composé de référence au niveau d’effet de 10 %
facteur de concentration de l’échantillon au niveau d’effet de 10 % par rapport au composé de
CF
référence
composé de référence
échantillon
NOTE Après avoir procédé à la normalisation des données, où 0 % représente l’effet du matériau témoin
négatif et 100 % l’effet maximal modélisé du composé de référence, le facteur de concentration (CF) de
l’échantillon et la concentration du composé de référence (RC) nécessaires pour atteindre un niveau d’effet
de x % (ici, 10 %) sont déterminés à partir des données par interpolation linéaire (ligne en trait interrompu). La
concentration BEQ est déterminée en divisant RC par CF .
x x
Figure 2 — Illustration de l’approche RC pour la détermination d’une concentration
x
en équivalent biologique (BEQ)
Dans un second temps, le facteur de concentration de l’échantillon correspondant au niveau d’effet
choisi, x %, obtenu avec ledit échantillon dans le cadre de l’essai (CF ) est déterminé. Conformément à la
x
définition 3.3, le facteur de concentration désigne le rapport de la concentration réelle de l’échantillon
à la concentration de l’échantillon d’eau d’origine, compte tenu de toutes les étapes d’enrichissement
et de dilution de l’échantillon. D’un point de vue quantitatif, si un échantillon est enrichi mille fois
par extraction en phase solide, le facteur de concentration final de l’échantillon, après sa dilution
au centième avec, par exemple, un milieu de croissance, est égal à 10. Si cet échantillon est soumis à
essai en analysant une série de six dilutions 1/2, les facteurs de concentration arrondis obtenus sont
les suivants: 10, 5, 2,5, 1,25, 0,62, 0,31 et 0,15. La concentration en équivalent biologique (BEQ) de
l’échantillon est finalement donnée par le rapport RC /CF .
x x
5 Mode opératoire
5.1 Généralités
De manière générale, les relations dose-effet de composés de références et d’échantillons (voir Article 1)
observées dans les essais sur les gènes rapporteurs et les essais de prolifération sont de type sigmoïde.
En fonction de la forme propre de la relation dose-effet, il faut choisir un modèle mathématique
[14],[15]
approprié pour l’ajustement. En général, un modèle logistique à cinq paramètres peut être
appliqué, comme illustré en 5.2.
Le mode opératoire de calcul des concentrations BEQ est composé, dans son ensemble, des étapes
suivantes, décrites en détail au paragraphe 5.2:
— évaluation de l’adéquation des données expérimentales pour le calcul d’une concentration en
équivalent biologique (voir 5.2.1);
— ajustement des données relatives à la relation dose-effet pour le composé de référence (voir 5.2.2);
— calcul de mesures de la qualité pour l’ajustement (voir 5.2.3);
— normalisation des données à partir du composé de référence et des échantillons (voir 5.2.4);
— calcul du niveau d’effet de x % du composé de référence et de la valeur de la RC correspondante
x
(voir 5.2.5);
— évaluation de la validité des données expérimentales pour le calcul d’une concentration en équivalent
biologique (voir 5.2.6);
— calcul du facteur de concentration de l’échantillon au niveau d’effet de x % par interpolation linéaire
(voir 5.2.7);
— calcul de la concentration en équivalent biologique (BEQ) (voir 5.2.8).
5.2 Mode opératoire de calcul des concentrations en équivalent biologique (BEQ)
5.2.1 Évaluation de l’adéquation des données expérimentales pour le calcul d’une
concentration en équivalent biologique (BEQ)
Pour évaluer la validité des données expérimentales pour le calcul des concentrations en équivalent
biologique (BEQ) (voir 5.2.6) à l’aide du mode opératoire décrit dans le présent document, il convient
d’effectuer un certain nombre de calculs. Il convient d’évaluer l’adéquation globale des données
expérimentales avant de mettre en œuvre le présent mode opératoire, en procédant de la manière
décrite ci-dessous. Utiliser uniquement des données expérimentales satisfaisant aux critères de
validation de la norme ou ligne directrice concernée relative au calcul des concentrations en équivalent
biologique (BEQ).
Se conformer aux recommandations suivantes pour évaluer l’adéquation globale des données:
a) au moins deux points de données supplémentaires par rapport au nombre de paramètres décrivant
la fonction logistique de la courbe sont nécessaires pour la relation dose-effet du composé de
référence, ce qui signifie que, dans le cas de la fonction logistique à cinq paramètres décrite en 5.2.2,
il faut sept points de données;
b) le plateau supérieur de la courbe sigmoïde représentant la relation dose-effet du composé de
référence est identifiable graphiquement, c’est-à-dire qu’il peut très bien être estimé à l’œil nu;
c) le plateau inférieur de la courbe sigmoïde représentant la relation dose-effet du composé de
référence est identifiable graphiquement, c’est-à-dire qu’il peut très bien être estimé à l’œil nu;
d) la courbe des mesures de l’effet des concentrations de l’échantillon soumis à essai est susceptible de
croiser la courbe du niveau d’effet choisi de x %.
La Figure 3 montre deux exemples donnés à titre indicatif pour illustrer l’évaluation de l’adéquation des
données expérimentales pour le calcul d’une concentration équivalente.
La Figure 3 a) illustre deux relations dose-effet du composé de référence qui ne conviennent pas pour
le calcul de concentrations en équivalent biologique (BEQ). Dans le cas de la courbe du haut (triangles
noirs, courbe de réponse élevée), le bas de la relation dose-effet n’est pas défini; dans le cas de courbe
du bas (carrés noirs, courbe de réponse faible), l
...