V. Gayrard Physiologie ENVT « Pesticides perturbateurs endocriniens »

1. Impact des perturbateurs endocriniens sur la reproduction de la femelle et le développement de la glande mammaire V. Gayrard Physiologie ENVT « Pesticides perturbateurs endocriniens »

2. Les systèmes endocriniens cibles des perturbateurs endocriniens

3. Introduction • Perturbateurs endocriniens contaminants environnement, chaîne alimentaire • Perturbateurs endocriniens: santé publique • Perturbateurs endocriniens: pesticides, produits chimiques, plastiques...

4. Plan de l’exposé • 1. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle • 2. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire • 3. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction

5. Observations cliniques DES (diethylstilbestrol) Le DES administré chez la femme enceinte entre 1948 et 1971 comme thérapie anti-abortive a entraîné des cancers de l’appareil génital et des troubles de la reproduction des enfants, 20 ans après le traitement Données expérimentales: rôle du DES dans l’incidence des troubles de la reproduction 1.Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle

6. Les phases précoces du développement sont critiques Les processus biologiques impliqués sont sensibles aux substances hormonalement actives L’intéraction des PE avec ces processus peut avoir des conséquences sur la reproduction de la femme adulte Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle

7. La fonction de reproduction femelle Production cyclique d’un ovocyte fécondable pour la préservation de l’espèce Gestation chez les mammifères Fonction ovarienne Ovogenèse Stéroïdogenèse: contrôle cycle activité ovarienne, maintien de la gestation Développement du système reproducteur initié précocément au cours de la vie foetale Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle

8. Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle Cellules germinales Vie foetale Une couche de cellules folliculaires Migration et différenciation (1er trimestre) ovocytes Nucleus + nucleolus oocyte I Follicule primordial Folliculogenèse Naissance oocyte I Méiose Follicule secondaire mature Puberté ovogenèse Ovulation Oocyte II Fécondation Ovule Aneuploïdie, fausse couche…

9. Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle 2007: Canada interdit l’utilisation du BPA dans les biberons • Exposition foetale continue au BPA :un xénestrogène 50mg/(kg.j) LOAEL =50µg/(kg.j) DJA= 1000 EFSA, FDA, 2006; 2008

10. Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle

11. Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle

12. Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle Configuration normale de la métaphase I Anomalies de la méiose des femelles exposées au BPA Chr éjecté du fuseau • 10%–25% des ovocytes humains fécondés sont aneuploïdes • Des anomalies de nombre des chromosomes sont à l’origine d’avortements, de retards mentaux... Défaut de congression Configuration de type télophase Hunt et al., 2003. Curr Biol 13: 546 BPA: puissant perturbateur de la méiose

13. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Genistein: phytoestrogen MCX: Metothoxychlor HPTE: MCX metabolite BPA: Bisphenol A DES: Diethylstilbestrol DDE: DDT metabolite

14. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle FSH: Follicle Stimulating Hormone LH: Luteinizing Hormone LH LH FSH E2: estradiol T: testosterone Chol: cholesterol P: progesterone + Chol P Chol + + Follicular fluid P Blood E2 T E2 T Granulosa cell

15. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzodioxin (TCDD): polychlorinated dibenzodioxin (dioxin) Le co-traitement des cellules de la granulosa avec FSH et des doses croissantes de TCDD (1–100 pM) inhibe de façon dose dépendante les niveaux de mRNA du récepteur à LH induits par FSH (Minegishi et al., 2003. Mol Cell Endocrinol 202: 123)

16. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle DHEA: dehydroepiandrosterone; HDL: high-density lipoprotein; P5: pregnenolone

17. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle HDL: high-density lipoprotein; P5: pregnenolone.

18. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle • Pathogenèse des troubles de la reproduction femelle ? • Question clé: Contribution des PE aux mécanismes physiopathologiques? • Données expérimentales: rôle des PE dans la pathogenèse du syndrome des ovaires polykystiques, des anomalies du tractus génital, insuffisance ovarienne, des fibromes, de l’endométriose …

19. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Syndrome des ovaires polykystiques (PCOS) Accumulation de petis follicules Le plus commun des désordres endocriniens féminins (5%-10% des femmes): infertilité Nécessité de comprendre la contribution des PE pour minimiser l’exposition et permettre la prévention

20. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Bisphenol A: a xenoestrogen Les femmes atteintes de PCOS ont des niveaux élevés de BPA (Takeuchi et al., 2006. Endocr J 53: 485)

21. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Di-(2-ethylhexyl)-phthalate (DEHP):plastifiant du polychlorure de vinyl (PVC) Cobellis et al., 2003. Human Reprod 18: 1512

22. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle 8 semaines de grossesse Troubles du développement associés au DES : Utérus en T, anatomie anormale des trompes utérines et du col de l’utérus Infertilité, gestation ectopique, endometriose, fibromes

23. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire • Augmentation significative de l’incidence du cancer du sein au cours des 50 dernières années • Facteurs de risque du cancer du sein: durée de l’exposition aux hormones ovariennes: âge à la puberté, première grossesse, ménopause, lactation et parité • Risque accru chez les jumelles: exposition importante aux oestrogènes pendant la gestation Rôle hypothetique des xénoestrogènes dans la carcinogenèse de la glandemammaire

24. Stéroïdes placentaires Mère Foetus Placenta Surrénales PRG Prégnénolone-S Prégnénolone Cholestérol DHA DHA DHA-S Androstenedione Foie DHA-S E2 E3 16-OH DHA-S Rôle protecteur de la conjugaison des androgènes par le fœtus Synthèse oestriol (E3) indicateur de la vitalité du fœtus et du placenta

25. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire In the February 1st issue of the New England Journal of Medicine, Henley and colleagues from the University of Colorado report on 3 children whose gynecomastia resolved after stopping the use of lavender and tea tree oils. Both oils were tested on breast cancer cell lines to determine their interaction with the estrogen and androgen signaling pathways. Henley et al., 2007

26. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire • Mammogenèse • Puberté: développement canaliculaire • Pregnancy: Développement lobulo-alvéolaire • Rôle des changement des sécrétions hormonales (oestrogènes, progestérone, PRL, hPL) Une exposition aux PE au cours du développement peut altérer l’organisation tissulaire

27. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire Control 25µg/kg BPA 250 µg/kg BPA (J9-J20 gestation) Markey et al., 2001, Biol Reprod, 65, 1215

28. Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire • Susceptibilité de la glande mammaire au moment de la puberté • Niveaux sériques de DDT élevés (17 ans avant le diagnostic): risque de cancer du sein X par 5 (femmes < 14 ans en 1945, Cohn and al., 2007. Environ health perspect 115: 1406) • Susceptibilité de la glande mammaire au cours ed la période périnatale • Incidence X par 2 chez les femmes DES

29. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction Brain

30. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction KISS GnRH (Gonadotropin-ReleasingHormone) - + Estradiol - LH FSH NA: noradrenalin DA: dopamin 5-HT: serotonin

31. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction GT1 model cell Gore, 2002. Mol Cell endocrinol 192: 157

32. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction Soy (Genistein) Alfafa (Coumestrol) McGarvey et al., 2001. Endocrinology 142: 1202

33. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction Plasma BPA (ng/mL) BPA 5 mg/(kg.j) 37.9 ng/mL exposition humaine maximale BPA 80 mg/(kg.j) 551 ng/mL Temps (h)

34. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction Données règlementaires DJA = 50 µg/(kg.d) Effet du BPA pour des doses inférieures chez les rongeurs Différence de toxicocinétique du BPA entre l’Homme et les rongeurs DJA = Exposition externe Dose Clairance = Concentration Cl=20mL/(kg.min) Concentrations BPA de l’ordre du ng/mL (0.2-20 ng/mL) Vandenberg et al., 2010

35. Cibles neuroendocriniennes des perturbateurs de la fonction de reproduction Exposition prénatale au BPA: perturbation de la différenciation sexuelle du cerveau Beverly et al., 2006. Endocrinology 147: 3681.

36. Conclusion • Exposition humaine aux xénoestrogènes significative: signification biologique, risque • Périodes de sensibilité • Problème de l’extrapolation à l’homme des données de toxicologie obtenues chez les rongeurs: prise en compte de la toxicocinétique • Etudes prospectives difficiles • Effets de co-exposition: additifs, antagonistes, synergiques