Contaminants alimentaires perturbateurs de la fonction de reproduction

1. ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E Contaminants alimentaires perturbateurs de la fonction de reproduction V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse UMR181 Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales 23, Chemin des Capelles 31076 Toulouse cedex

2. Introduction • Incidence accrue de pathologies liées aux hormones sexuelles : cancer du sein, de la prostate, du testicule et des malformation congénitales de l’appareil reproducteur masculin, diminution de la production spermatique (40% au cours des 50 dernières années ) • Faune sauvage: polluants et anomalies du développement • Homme: effets des agents endocriniens sur le développement: DES (diéthyl-stilbestrol) • Les PE peuvent perturber la différenciation sexuelle et entraîner des dysfonctionnements chez l’adulte

3. Contaminants alimentaires perturbateurs de la fonction de reproduction • I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction • Définitions • Origine, classification • Mécanismes d’action • II. Les anti-androgènes • Différenciation sexuelle • Syndrome de dysgénie testiculaire • III. Les xénoestrogènes

4. I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction Définition Perturbateur endocrinien: substance exogène qui interfère avec la synthèse, le transport, la liaison, l'action ou l'élimination des hormones endogènes qui sont responsables du maintien de l'homéostasie, de la reproduction, du développement et /ou du comportement. L'altération des fonctions endocriniennes peut entraîner de graves effets négatifs chez un individu et/ou sa descendance Agence de protection de l'environnement américaine, 1997

5. I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction • Origine : alimentation animale, végétale • Substances d’origine anthropogénique : emballages alimentaires, produits formés au cours des processus de préparation des aliments, traitements phytosanitaires • Contaminations consécutives au traitement d’animaux d’élevage par des inducteurs de croissance ; au dopage (compléments alimentaires), à l’excrétion naturelle animale (oestrogènes) ; au développement sur des aliments de moisissures • Micronutriments (végétaux), microconstituants alimentaires hormonomimétiques

6. I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction • Cibles des PE: axe hypothalamus–hypophyse–gonade • Activité de type oestrogénique ou bien anti-androgénique • Mécanismes : • Altèrent la synthèse, le transport, le métabolisme de l'hormone • Antagonisent la liaison de l'hormone à son récepteur dans les cellules cibles • Miment l'action de l'hormone endogène, induisant ainsi des effets similaires à ceux de l'hormone endogène mais de manière dérégulée.

7. GnRH - - - - Oestradiol Testostérone LH FSH I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction Axe hypothalamus-hypophyse-gonades

8. I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction

9. I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction • Importance de la période d’exposition • Exposition fœtale ou post-natale • Effets organisateurs, effets sur le développement, la différenciation sexuelle • Effets à long terme, irréversibles • Exposition adulte • Effets activateurs • Effets transitoires

10. II. Les anti-androgènes OH 12 18 17 11 13 D C 16 1 19 9 • Androgènes • Stéroïdes C19 • Testicules, surrénales, ovaires • Testostérone, déhydroépiandrostérone (DHA), androstènedione • Différenciation sexuelle du système reproducteur • Développement des caractères sexuels secondaires mâles • Initiation et maintien de la spermatogenèse 2 10 14 8 B 15 A 3 7 5 O 4 6

11. Différenciation sexuelle du système reproducteur Semaines de grossesse Fœtus sexuellement indifférencié Formation des testicules Développement largement hormono-indépendant Développement totalement hormono-dépendant Fenêtre de susceptibilité à une PE Système reproducteur masculinisation La masculinisation hormono-dépendante se poursuit en période post-natale II. Les anti-androgènes

12. Tube séminifère Cellule de Sertoli Cellules interstitielles AMH (hormone anti-mullérienne) Régression des canaux de Müller Testostérone Testostérone Insl3 Cellules de Leydig 5-réductase Testostérone Testostérone Testostérone Masculinisation du système reproducteur interne (canaux de Wolff) 5-réductase Insl3 DHT DHT DHT DHT Masculinisation de l’appareil génital externe et de la prostate Développement du gubernaculum et descente des testicules dans le scrotum Masculinisation du cerveau Masculinisation des tissus corporels II. Les anti-androgènes Différenciation sexuelle du système reproducteur

13. Composés chimiques environnementaux (perturbateurs endocriniens) Diminution de la qualité et de la quantité de sperme Néoplasie intratesticulaire Cancer testiculaire Hypospadias Altérations génétiques et polymorphismes Cryptorchidie II. Les anti-androgènes • Dysgénie testiculaire

14. II. Les anti-androgènes • PE et dysgénie testiculaire • Animaux sauvages: implication des PE dans la féminisation des oiseaux mâles, des alligators et des poissons. • Etudes réalisées chez les rongeurs: effets des PE sur le développement de l’appareil reproducteur mâle • Homme: relation entre une exposition aux esters de phthalates (anti-androgènes) et concentrations ou effet des androgènes

15. II. Les anti-androgènes • Les esters de phthalates • Utilisation: utilisé comme plastifiant • Industrie des produits en polyvinyl chloride (PVC): jouets, dispositifs médicaux (catéthers), cosmétiques • di-2-ethyl hexyl phthalate (DEHP) • Exposition humaine: 0.3mg/j • Risque de bioaccumulation dans la chaîne alimentaire • Diminution de la production d’androgènes

16. Homme Cancer testicules Hoei-Hansen et al., 2003, J Pathol., 200, 370 Contrôle Rat Dibutyl phthalate: 500mg/kg de J13 àJ21 gestation Fisher et al., 2003. Human reproduction, 18, 1383 Contrôle II. Les anti-androgènes • Phthalates et dysgénie testiculaire

17. II. Les anti-androgènes Concentrations plasmatiques en testostérone libre des garçons nouveau-nés 5 2 1 0.5 Mono-2-ethylhexyl phthalate (µg/l de lait maternel) Main et al., 2006, Environ Health Perspect, 114: 270

18. II. Les anti-androgènes index ano-génital (mm/kg) Age des garçons nouveau-nés (mois) Swan et al, 2005, Environ Health Perspect, 113: 1056

19. II. Les anti-androgènes

20. II. Les anti-androgènes Akinbbemi et al., 2004. PNAS 101, 775

21. OH 18 12 17 11 13 D C 16 1 9 2 14 8 10 B 15 A 3 7 5 OH 4 6 II. Les xénoestrogènes • Rôle des oestrogènes • Stéroïdes C18 • Ovaires • Oestradiol 17, oestrone, oestriol • Développement du tractus génital femelle • Développement des caractères sexuels secondaires femelles • Régulation du cycle menstruel, ovulation • Développement de la glande mammaire

22. OH 18 12 17 11 13 D C 16 1 9 2 14 8 10 B 15 A 3 7 5 OH 4 6 II. Les xénoestrogènes

23. II. Les xénoestrogènes • Alimentation: importante voie d'exposition aux oestrogènes • Un verre de vin rouge: 0.5-2µg d'équivalents oestrogènes (Safe et al., 1998, Toxicol Lett, 102: 665) • Lait et produits laitiers: 70% de l'exposition d'oestrogènes de source animale à partir de l'alimentation (Ganmaa et al., 2001, Medical hypotheses, 57, 510). • Myco-oestrogènes (zéaralénone): contamination de l'alimentation humaine Nord américaine de 3µg/jour. • Les phyto-oestrogènes, composés diphénoliques non-stéroïdiens produits par les plantes: isoflavonoïdes (fèves de soja, petits pois, trèfle), les lignanes (graines de lin) et les coumestrols (luzerne)

24. II. Les xénoestrogènes • Effet du DES: • Femmes descendantes de femmes traitées au DES: anomalies du tractus génital • Homme: Incidence élevée des anomalies génitales, altération de la qualité du sperme, cryptorchidisme, cancers testiculaires • Données expérimentales: effets des oestrogènes environnementaux dans modèles murins

25. II. Les xénoestrogènes • Bisphénol A • Utilisation: monomère pour la fabrication industrielle par polymérisation de plastiques de type polycarbonate et de résines époxy. • Présence dans revêtement intérieur des boîtes de conserve, biberons, résines dentaires • Libération de BPA dans la nourriture due à une polymérisation incomplète ou dépolymérisation due à une augmentation de la T°: 4-23µg/boîte de conserve • Exposition humaine, concentrations sériques: 0.64ng/ml (femme), 1.5 ng/ml (homme, Takeuchi and Tustsumi, 2002, Biochem Biophys Res Commun 291, 76).

26. II. Les xénoestrogènes Age à l’ouverture du vagin Souris: 20µg/kg de J11 à J17 gestation (Honma et al., 2002, Reprod Toxicol, 16, 117 Poids corporel à l’ouverture du vagin Age au 1er oestrus Mâle: Diminution de la production spermatique (20%, vom Saal et al., 1998, Toxicol Ind Health, 14, 239).

27. II. Les xénoestrogènes 25µg/kg BPA 10 jours Contrôle 250 µg/kg BPA (J9-J20 gestation) 6 mois Markey et al., 2001, Biol Reprod, 65, 1215

28. Conclusion • Exposition potentielle humaine aux PE • Périodes de sensibilité • Problème de l’extrapolation à l’homme des données de toxicologie obtenues chez les rongeurs • PE environnementaux moins puissants que les hormones endogènes • Question: effet additif et effet association de PE