1. Cons éq u ences des polluants sur la fonction endocrine : que r ép o ndre aux questions de nos patients ? 04 Décembre 2009 Journées d’Endocrinologie de Paris 6 Robert Barouki “ Signalisation en Toxicologie de l’Environnement et des Médicaments” INSERM UMR-S 747 Université Paris Descartes H ôpital Necker-Enfants Malades

7. Réponse clinique Réponse préclinique Mesure contaminants Taux de contamination interne Marqueurs biologiques Dose interne Contact externe sources Profils d’exposition et de contamination Durée: Minutes (nonPOP) Heures (nonPOP) Années (POP)

8. Certains persistent, d’autres pas POP nonPOP Métabolisme Elimination Possible toxicité hydrophiles hydrophobes Médicament Aliment polluant hydrophobes Résistent au métabolisme halogénés souvent polluants Persistance Longue exposition interne Toxicité différente

9. Xénobiotiques Substances étrangères à l'organisme de faible poids moléculaire Médicaments polluants aliments L’exposition aux xénobiotiques provoque un stress

10. Xenobiotics Enzymes (XMEs) and transporteurs: Metabolism and exits O-Conj elimination Adaptation: 1- detection of xenobiotics and gene induction 2- transformation and elimination Stress d’Exposition aux Xénobiotiques Xénobiotique Enzymes et transporteurs: Métabolisme et sortie Récepteur: Détection et induction élimination Adaptation: 1- détection du xénobiotique et induction de gènes 2- transformation et élimination

11. Métabolisme des xénobiotiques Xénobiotique OH Phase I CYP Phase II Phase III O-Conj O-Conj GST UGT MDR MRP Récepteur

12. Récepteurs légitimes et illégitimes des xénobiotiques PXR, CAR: famille des récepteurs nucléaires AhR: facteur bHLH-PAS PPAR Xénobiotiques Perturbation endocrine ER lipides Hormones stéroïdes Adaptation, stress, perturbation métabolique AhR PXR - CAR Récepteurs des xénobiotiques CYP1 CYP2, CYP3 CYP4

13. Les xéno-œstrogènes Xénobiotiques Activité mimant celle des œstrogènes (hormones stéroïdes) Nombreuses molécules regroupées sous cette dénomination Pesticides, insecticides, plastifiants, polluants, phyto-œstrogènes

14. Comment mimer les effets des œstrogènes? Perturbateur = mime ou inhibe partiellement les effets de l’hormone au mauvais moment et au mauvais endroit Métabolites non génotoxiques Stéro ïdes E2 Métabolites génotoxiques Aromatase CYP ER Récepteurs Facteurs transcriptionnels Kinases… signalisation

15. Action des pesticides organochlorés Modèles animaux et cellulaires Toxicité aiguë : hépatotoxicité et neurotoxicité Toxicité chronique : promotion de tumeurs, altération de la fertilité Résultats contradictoires de certaines expérimentations animales: protection vs cancérogénicité Effets cellulaires mimant l’E2: observations très claires Observations écologiques (poissons, reptiles, amphibiens) Les observations biologiques et écologiques soutiennent le r ôle toxique des pesticides organochlorés: vigilance nécessaire

17. Action des pesticides organochlorés ER  PXR - CAR Organochlorés Effets œstrogénomimétiques CYP3A4 Métabolisme de l’E2 Génotoxicité? ERß

20. Cas du Bisphénol A Fabrication des polycarbonates, plastiques, biberons, conserves… Contamination des aliments Mime les effets de l’oestradiol; perturbation endocrine chez l’animal Vandenberg et al, Endocrine Reviews, 2009

21. Cas du Bisphénol A Effets observés à faibles doses dans des systèmes expérimentaux Certains effets sont différents par rapport aux fortes doses Importance de l’exposition périnatale Effets neurologiques chez l’animal Etudes chez l’homme: étude NHANES: corrélation entre les taux urinaires de BPA et le diabète, les maladies coronariennes et la toxicité hépatique Les effets à faible doses chez l’animal, les études corrélatives positives chez l’homme et la notion de période d’exposition imposent la vigilance

22. AhR ER Dioxine CYP1A1 CYP1B1 Métabolisme de l’œstradiol Action de la dioxine Interaction AhR-ER Effets variables selon modèle Induction aromatase dans l’ovaire

23. Interactions œstrogènes-dioxine Gènes induits par E2 Gènes induits par E2 = E2 Protéasome (ER) ER AhR Gènes induits par D AhR ER AhR ER

25. AhR ARNT Résistance à l’insuline Glut4; TNF; lipides Différenciation adipocytaire Perturbation endocrine et métabolique ER, PPAR, RAR Développement pancréas endocrine Relation POP (dioxine) et métabolisme O O Cl Cl Cl Cl

26. Corrélation entre la masse grasse des animaux terrestres et la toxicité aigu ë de de la dioxine. Log LD 50 = 5.30 x (TBF) - 3.22 Jandacek et al, 2005, Geyer et al, 1997, Lassiter et Hallam, 1990 Prédiction de la même corrélation pour les animaux marins Restriction calorique: relocalisation de certains polluants Toxicité due à des amaigrissements? Le tissu adipeux, protecteur de l’organisme

27. Le tissu adipeux est-il un POPstat? protection danger Protecteur en aigu ë, dangereux en chronique POPs: Exposition Chronique ou aig üe Relargage Chronique à bas bruit

28. Adipotox Contexte et principe du projet stockage Amaigrissement: anneau, bypass, régime libération accrue? Toxicité accrue ? Principe du projet Modèle unique d’exposition interne provoquée

29. Adipotox : polluants et tissus adipeux Inclusion des sujets 2007-2008 Obèses (n = 87), témoins (n = 23) Examens 0, 1, 3, 6, 12 mois Phénotypage clinique Composition corporelle, Dépense énergétique de repos Bilan métabolique, inflammatoire Phénotypage tissulaire Tissu omental, sous cutané, foie Inflammation, fibrose, NASH Prélèvements biologiques (sang, selle) Dosage des polluants (congénères dioxines, furanes, PCB-Dioxine like) CRMO Centre de Référence Prise en charge médicale et chirurgical Obésité www.obesité-paris.com

30. Congénères des POP et corpulence octachlorinated dibenzo-p-dioxin octachlorodibenzofuran Dépend de la position et du nombre de Cl associé au cycle aromatique TetraChloroDiabenzo-p-Dioxins

31. Accumulation des POP avec l’âge Sérum (Dioxines) Tissus adipeux (Dioxines) Age (ans) Age (ans) Quantité de POP dans le tissu adipeux et le sérum sont très corrélés (R > 0.95)

32. POP: Obèses vs. non obèses Tissu adipeux exprimé (par g lipides) Sérum exprimé (par g de lipides ) Tissu adipeux charge totale (g x masse grasse DXA) Exemple : teneur en PCB dl P value = 0.001 P value = 0.002 Le TA de l’obèse contient 60% plus de PCB dl, en charge totale, que le TA du témoin Obéses Non Obeses

33. Expression des gènes dans le tissu adipeux: obèses vs témoins *

34. POP sérique au cours du bypass (ng/g lipides sanguin) Augmentation de 74% de la teneur du sérum en PCDD/F à 1 an - Poids à un an – 28 % - Masse grasse à un an – 44 % - Taux TG à un an – 33.8 % Augmentation de 100% de la teneur du sérum en PCB indicateurs à 1 an 0 1 3 6 12 PCB ind PCDD/F PCB Dl 0 1 3 6 12 0 1 3 6 12 Augmentation de 98% de la teneur du sérum en PCB DL à 1 an P value < 0.001* P value < 0.001* P value < 0.001* * Mannova mesures répétées

35. POP sérique au cours du bypass (/ml de sérum) P value = 0.0012 PCDD/F P value = 0.0016 PCB Dl P value = 0.0003 PCB ind * Mannova mesures répétées

36. En charge totale g x masse grasse Exprimé par g de lipides /g MG Tissu adipeux Sérum preop preop preop 3 mois 3 mois 1 mois 3 mois 1 an 6 mois 1 an 1 an 6 mois PCB ind PCB ind PCB ind PCB DL PCB DL PCB DL PCDD/F PCDD/F PCDD/F Evolution des POP au cours de la perte de poids Libération des POP et Recapture au moins partielle

40. Remerciements Laboratoire d’Etude des Résidus et Contaminants dans les Aliments Ecole Nationale Vétérinaire de Nantes – France P. Marchand, A. Brosseau, A. Venisseau, J-P. Antignac et B. Le Bizec INSERM U872 Eq 7 Université-Paris 6 Rohia Alili , Christine Poitou, Karine Clément Pitié Salpêtrière Service de Nutrition, Christine Baudoin, Florence Marchelli, Patricia Ancel, Arnaud Basdevant et personnel paramédical (infirmières, diététiciennes) Hotel-Dieu Service de Chirurgie Jean-Luc Bouillot, Nicolas Verye, Mourad Aissat Service d’Anatomopathologie Danielle Hugol INSERM UMR ‑ S 747 Université. Paris 5 , Min Ji Kim , Claude Forest, Chantal Benelli ANR Crédit. PHRC

41. Question ?