Hormones et barrière intestinale: influence de la balance oestro-progestative

1. Bisphénol A Genisteïne Barrière intestinale (échanges & protection pour l’organisme) Cycle menstruel, gestation (oestradiol, progestérone, cytokines…) Hormones et barrière intestinale: influence de la balance oestro-progestative & perturbations endocrines Eric Houdeau Unité de Neuro-Gastroentérologie & Nutrition, UMR 1054 INRA/EI Purpan EQSA novembre 2007

2. 1- La motricité (transit) 2- La flore intestinale 3- Le mucus (cellules caliciformes) 4- L’épithélium (entérocytes) S’oppose à la colonisation par les bactéries étrangères Protection de l’épithélium 5- Les cellules immunitaires Evite l’adhésion des bactéries pathogènes aux cellules épithéliales macrophages, lymphocytes… Transport sélectif trans- et paracellulaire Défense rapide, non spécifique La barrière intestinale : qu’est-ce que c’est? Les acteurs… EQSA novembre 2007

3. 1- La motricité (transit) Troubles fréquents du transit(constipation) en fin de cycle menstruel et au cours de la grossesse : implication de la progestérone Xiao et al, 2005; Gonenne et al, 2006 Barrière intestinale et statut hormonal Transit et stéroïdes EQSA novembre 2007

4. 2- La flore intestinale Les oestrogènes modulent la colonisationbactérienne dans l’intestin et améliorent la réponse aux probiotiques (Bifidobacterium) Diederichs et al, 2006 (abstract Congrès AGA) Barrière intestinale et statut hormonal Bactéries et stéroïdes EQSA novembre 2007

5. Amélioration de la fonction de barrière intestinale chez la rate en proestrus (dominance estrogénique) en comparaison des mâles… … l’oestradiol administré aux mâles efface ce dimorphisme sexuel, suggérant un rôle protecteur des oestrogènes Homma et al, 2005 4- L’épithélium (entérocytes) Barrière intestinale et statut hormonal Cellules épithéliales et stéroïdes … EQSA novembre 2007

6. Récepteurs aux oestrogènes (RE2) exprimés dans les macrophages de la muqueuse intestinale Khan et al, 2004 Les oestrogènes présentent une activité anti-inflammatoire dans le tube digestif Verdu et al, 2002; Houdeau et al, 2007 5- Les cellules immunitaires macrophages, lymphocytes… Barrière intestinale et statut hormonal Cellules de l’immunité et stéroïdes EQSA novembre 2007

7. Structure et fonction de la barrière épithéliale Tight junctions & perméabilité paracellulaire lumière intestinale cellules épitheliales lumière intestinale Jonction serrée EQSA novembre 2007

8. Maladie de Crohn (MC), Rectocolite hémorragique (RCH) =Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) Syndrome de l’intestin irritable (SII) = micro-terrain inflammatoire Une altération de la perméabilité épithéliale est potentiellement critique pour le développement d’une inflammation et sa progression Weber and Turner, 2007 Structure et fonction de la barrière épithéliale (2) Perméabilité paracellulaire & pathologies inflammatoires lumière intestinale Perméabilité paracellulaire augmentée = Passage de toxines, allergènes, bactéries Activation des cellules immunitaires + Libération de médiateurs inflammatoires et de cytokines EQSA novembre 2007

9. E2 Pg Balance plasmatique Préparation à l’implantation endomètre Environnement hormonal du cycle menstruel EQSA novembre 2007

10. Des récepteurs aux œstrogènes sont exprimés dans l’intestin et le côlon, en particulier l’isoforme b (cellules épithéliales) Konstantinopoulos et al, 2003; Weyant et al, 2001 L’oestradiol participe à l’organisation et maintenance de la barrière épithéliale digestive (KO ERb) = acteur du maintien architectural de l’épithélium Wada-Hiraike et al, 2006 L‘oestradiol renforce la perméabilité paracellulaire dans les deux sexes Homma et al, 2005 Barrière épithéliale : cible des stéroides Entérocytes/colonocytes & récepteurs aux oestrogènes Konstantinopoulos et al, 2003 EQSA novembre 2007

11. ADN Récepteurs aux stéroïdes = famille des récepteurs nucléaires - Deuxisoformes pour ER : sous-types alpha (ERa: 66 kDa) et beta (ERb: 53 kDa) - Deux isoformes pour PR : PRA(81 kDa) et PRB (116 kDa) ERE Famille des récepteurs aux stéroïdes sexuels ER, PR & isoformes ERE : estrogen responsive element EQSA novembre 2007

12. CPP measurement wash with Krebs Perméabilité paracellulaire Mesures in vitro en chambres de Ussing FITC-Dextran Set up time 5 min 20 min 80 min 0 min Krebs sol. (500 µl) FI FITC-Dextran (500 µl) Krebs solution (bubbled O2/CO2, 37 °C) strip of the distal colon FITC-Dextran

13. Perméabilité paracellulaire (2) Influence du cycle sexuel chez la rate Perméabilité paracellulaire Metestrus Diestrus Proestrus Oestrus Dominance E2 Dominance Pg EQSA novembre 2007

14. +/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j) 15 jours Implants Silastic s.c. EBouvides (contrôles) ovariectomie (OVX) Sacrifice + Perméabilité Paracellulaire Colique (Ussing) - 51% Perméabilité paracellulaire (3) Effet net de l’oestradiol EQSA novembre 2007

15. Xenoestrogens are environmental chemicals that bind to estrogen receptors (ER), mimic estrogenic activity, thus disrupting endocrine functions vomSaal & Hughes, 2005; Maffini et al, 2006 Bisphenol A (BPA) is a xenoestrogen widely used as plasticizer in the food-packaging industry, and various consumer products European Food Safety Authority (EFSA), 2007 BPA is one of the chemicals the most frequently detected in the plasma of EU consumers The primary route of human exposure is food Latini et al, 2004; Kang et al, 2006 Xenoestrogens Bisphenol A : food chain contamination EQSA novembre 2007

16. +/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j) 15 jours Gavage quotidien BPA, EBouvéhicule (contrôles) ovariectomie (OVX) Sacrifice + Perméabilité Paracellulaire Colique (Ussing) -41% -48% -50% BPA: 5NOAEL, 0.04DJA mg/kg/j - E2: 0.6 mg/kg/j Perméabilité paracellulaire (4) Exemple du Bisphénol A (BPA) EQSA novembre 2007

17. La perméabilité paracellulaire dans le côlon est sous contrôle des oestrogènes plasmatiques et varie au cours du cycle sexuel Les oestrogènes renforcent la perméabilité épithéliale, donc améliorent la fonction de barrière intestinale Une exposition quotidienne de 15 jours à de faibles doses de BPA(NOAEL et DJA), diminue la perméabilité paracellulaire colique chez la rate, de façon similaire à l’oestradiol L’ensemble de ces effets sont bloqués par l’antagoniste ICI 182,780, donc impliquent un effet génomiquevia les récepteurs nucléaires aux oestrogènes EQSA novembre 2007

18. Prévalence : le taux de maladies de Crohn est plus important chez la femme que chez l’homme Bernstein et al, 2006 Les patientes souffrant de MICI rapportent souvent des variations dans leurs symptômes gastro-intestinaux (GI) au cours du cycle menstruel Kane et al, 1998 Une hormono-thérapie ou l’utilisation prolongée d’une contraception orale augmentent le risque de MICI Garcia-Rodriguez et al, 2005 Inflammation et statut hormonal Hormones sexuelles & Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) EQSA novembre 2007

19. PROGESTERONE Macrophages Muqueuse Phase aigüe oedème chorion Oedème crypte OESTROGENES Inflammation et statut hormonal (2) EQSA novembre 2007

20. Neutrophil Myeloperoxidase Neutrophil elastase Cathepsin G Proteinase 3 Azurocidin Bacterial permeability-increasing protein Defensin Colite expérimentale Infiltration neutrophilaire et activité MPO (myélopéroxidase) Un index de sévérité de l’inflammation

21. Macrophage migration inhibitory factor (MIF) Une cytokine de distribution ubiquitaire Vous êtes ici Calandra et al, J Infect Dis (2003) • Immunocytes: • - Lymphocytes T. • Macrophages > cellules dendritiques - mastocytes - éosinophiles… • Tractus digestif: • - Cellules épithéliales et muqueuses gastrique, intestinale et colique. • Sphère uro-génitale: • - Cellules épithéliales de l’uretère, de la vessie, de l’utérus et du vagin, • Glandes endométriales, ovaires, testicules et prostate. • Système nerveux: • Axe cérébro-spinal (hypothalamus, astrocytes, moelle épinière lombo-sacrée…), • Système nerveux autonome (afférences, efférences, cellules gliales …).

22. glucocorticoïdes MIF Une cytokine d’expression constitutive dans l’intestin et le côlon : cellules épithéliales, macrophages et neurones entériques… Distribution ubiquitaire Maaser et al, 2002 - Murakami et al, 2002 - + Le MIF stimule la production de TNFa et IL-1b : rôle clé dans la pathogenèse des MICI Ohkawara et al, 2002 macrophages Le MIF inhibe la production de glucocorticoïdes : réduction des voies anti-inflammatoires Ohkawara et al, 2005 - TNF-a, IL-1b (Th1 type) […] Aggravation de la colite Macrophage migration inhibitory factor (MIF) cytokine clé de la réponse inflammatoire EQSA novembre 2007

23. +78% HYPOTHÈSE E2 Pg = PROTECTION E2 Pg = AGGRAVATION Inflammation et statut hormonal (3) Influence du cycle oestral EQSA novembre 2007

24. -64% -56% +94% +89% Inflammation et statut hormonal (4) Effets nets des stéroïdes EQSA novembre 2007

25. -35% +92% Inflammation et statut hormonal (5) Profil cytokinique induit TNFa et IL-1b (Th1) EQSA novembre 2007

26. L’expression basale de MIF est sous contrôle des hormones sexuelles femelles: un effet inhibiteur des oestrogènesetactivateur de la progestérone sur le contenu en MIF de la muqueuse du côlon au cours du cycle sexuel Le contenu basal en MIF influence l’activité de la colite expérimentale: Une activité anti-inflammatoire des oestrogènesetpro-inflammatoire de la progestéronedans le côlon,modulant la libération de TNF-aet/oude IL-1b(cytokines Th 1)et la production de glucocorticoides (immunosuppressifs) Le MIF constitue donc un intermédiaire entre stéroïdes sexuels et cytokines pro-inflammatoires, pouvant expliquer les variations des symptômes GI au cours du cycle menstruel chez les patientes atteintes de MICI Houdeauet al, Gastroenterology 2007 EQSA novembre 2007

27. +/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j) 15 jours 24heures Gavage quotidien BPA, EBouvéhicule (contrôles) Instillation Intracolique de TNBS (80 mg/kg) ousérum ovariectomie (OVX) Sacrifice activité MPO Macroscopic Damage Score Expression cytokines: MIF(WB) IL-1b(ELISA) Inflammation et xénoestrogènes Exemple du Bisphénol A EQSA novembre 2007

28. -32% -31% -44% MDS : amélioration de 28% des scores lésionnels Inflammation et xénoestrogènes (2) Activité anti-inflammatoire du BPA = effet oestradiol Infiltration neutrophilaire MIF IL-1b EQSA novembre 2007

29. Isoflavones (phytoestrogènes) : structure EQSA novembre 2007

30. Isoflavones mg/g eq agly mg/g Daidzine 1,47 0,90 Glycitine 2,58 1,65 Génistine 0,73 0,45 Malonyldaidzine 5,50 2,78 Malonylglycitine 3,19 1,70 Acétyldaidzine 0,28 0,15 Acétylglycitine 0,11 0,06 Malonylgénistine 1,27 0,66 Daidzéine 2,70 2,70 Glycitéine 0,87 0,87 Acétylgénistine 0,05 0,03 Génistéine 0,51 0,51 Total 19,26 12,44 Teneurs et composition en isoflavones du germe de soja (Glycine max (L.) Merr) 13% Génistéine 54% Daidzéine 33% Glycitéine EQSA novembre 2007

31. +/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j) 15 jours 24heures Gavage quotidien Sojaouvéhicule (contrôles) Instillation Intracolique de TNBS (80 mg/kg) ousérum ovariectomie (OVX) Sacrifice + Activité MPO soja: 0.45 mg/kg/j isoflavones forme aglycones Inflammation et isoflavones Influence d’un régime quotidien de germe de soja sur une colite expérimentale EQSA novembre 2007

32. L’activité oestrogènique du BPA et des isoflavones du soja est suffisante pour mimer les effets propres de l’oestradiol sur la réponse inflammatoire Ces xénoestrogènes/phytoestrogènes sont anti-inflammatoires dans la réponse aigüe (24 h) au TNBS (modèle expérimental de la maladie de Crohn) L’activité anti-inflammatoire passe par une diminution marquée de l’expression du MIF et de l’infiltrationneutrophilaire dans la muqueuse colique Une fois de plus, ces effets sont bloqués par le ICI 182,780, donc impliquent un effet génomiquevia les récepteurs nucléaires aux oestrogènes EQSA novembre 2007