Les effets bénéfiques ou indésirables relatifs à l’exposition à une substance ne sont pas uniquement liés à la dose externe reçue mais dépendent de la quantité de produit actif atteignant les cellules cibles. Ainsi deux phases se distinguent : le cheminement de la substance dans l’organisme jusqu’aux tissus cibles (la pharmacocinétique) et l’action de la substance au niveau des tissus cibles (la pharmacodynamie). Schématiquement, la pharmacocinétique (ou toxicocinétique pour les substances chimiques) peut être définie par l’action de l’organisme sur la substance, et la pharmacodynamie par l’action de la substance sur l’organisme. Afin de comprendre et contrôler les effets des xénobiotiques thérapeutiques ou toxiques, il est donc essentiel de caractériser leur pharmacocinétique.
De par la complexité des processus mis en jeu, la relation liant la dose efficace dans les tissus cibles à celle d’exposition n’est pas forcément linéaire. La modélisation pharmacocinétique permet de mettre en équations les processus d’absorption, de distribution, de métabolisme et d’excrétion (processus ADME). Parmi les modèles pharmacocinétiques, les modèles à fondement physiologique, appelés aussi PBPK pour Physiologically Based PharmacoKinetic, décrivent les processus ADME en se basant sur des considérations anatomiques, physiologiques, biochimiques et physicochimiques. Un modèle PBPK subdivise l’organisme en compartiments représentant des tissus ou organes et les relie entre eux par l’intermédiaire d’un fluide circulant, le plus souvent le sang…