L'homme est constamment exposé à des molécules présentes dans l'environnement désignées sous le terme général de xénobiotiques, regroupant contaminants alimentaires, composés synthétiques, polluants environnementaux et médicaments. L'accumulation de ces substances dans l'organisme est néfaste. Le métabolisme des xénobiotiques, par l'intermédiaire des enzymes du métabolisme et des transporteurs des xénobiotiques (EMTX), permet leur élimination, en convertissant ces composés lipophiles en composés hydrophiles, qui peuvent alors être excrétés dans les fluides biologiques. Les variations interindividuelles dans l'activité des EMTX sont très importantes et dépendent de plusieurs facteurs : génétiques, épigénétiques, environnementaux ou physiopathologiques (jeûne, diabète, hépatites, cirrhoses, cancers, etc.). L'expression des EMTX est notamment régulée par des xénosenseurs qui détectent la présence des xénobiotiques dans les cellules et coordonnent l'expression de gènes du métabolisme permettant de les inactiver et/ou de les éliminer. Cette variabilité a des conséquences pharmacotoxicologiques. D'une part, les variations du métabolisme peuvent entraîner des anomalies de réponse aux médicaments : la pharmacogénétique s'intéresse à l'influence des séquences de l'ADN sur l'efficacité et la toxicité des médicaments afin de développer des tests simples permettant de prédire la réponse des individus à certains traitements ; d'autre part, le métabolisme des xénobiotiques, et notamment des polluants environnementaux, peut entraîner la formation de métabolites très toxiques ou réactifs. Ainsi, les produits issus du métabolisme des pesticides peuvent conduire à la survenue de pathologies diverses comme des cancers, des maladies neurologiques et neurodégénératives, des troubles de la reproduction.