contaminants alimentaires et cibles cellulaires exemple des pesticides l. gamet-payrastre

CONTAMINANTS ALIMENTAIRES

ET CIBLES CELLULAIRES

Exemple des pesticides

L. Gamet-Payrastre

Les pesticides● Définition

toute substance naturelle ou de synthèse capable de contrôler, repousser ou détruire des organismes vivants ou de s’opposer à leur développement. Produits phytosanitaires destinés à un usage agricole ou non agricole

● Classification selon leur activité biologique- les insecticides- les fongicides -les herbicides- les divers (nématicides, rodenticides, taupicides, etc…)

● Classification par famille chimique:

- Composés organiques chlorés (DDT, Lindane, Aldrine, Dieldrine, etc.)

- Composés organiques phosphorés (Parathion, Fenthion)

- Composés organométalliques (Dérivés de l’urée, carbamates, etc.)

- pyréthrinoides de synthèse, triazine etc…. "

L. Gamet-Payrastre

Utilisation des pesticides en France

• Usage agricole (90%)

- 3 ième consommateur mondial de pesticides - 1 ier utilisateur européen - Depuis quelques années, réduction de moitié du nombre de

substances homologuées (800 en 1990; 489 en 2005)- 2600 préparations commerciales

• Usage non agricole (10%)

- traitement des parasites dans la maison- traitement des bois et textiles- soins des animaux- traitement des plantes d’intérieurs, jardins, espaces verts

L. Gamet-Payrastre

DJA, LMR etc….

● Les limites maximales de résidus (LMRs en mg/kg) dans les denrées sont établies par couple "matière active-denrée" à partir des données toxicologiques et agronomiques. Elles reflètent les bonnes pratiques agricoles (utilisation des quantités minimales nécessaires pour protéger efficacement les cultures), qui aboutissent à des niveaux de résidus acceptables, c'est-à-dire sans effet sur la santé.

● La dose journalière admissible (DJA en mg/kg/j) pour l’homme est déterminée pour chaque substance active retenue, : la quantité maximale de produit pouvant être absorbée quotidiennement par l’homme au cours de toute sa vie, sans apparition d’effet quelconque. Pour cela, on se base sur une dose sans effet (DSE) tirée d’études toxicologiques menées sur des animaux (dans le cadre du dossier d’homologation).

L. Gamet-Payrastre

Contaminations Devenir des pesticides dans

l’environnement

L. Gamet-Payrastre

Transfert (absorption, volatilisation) vers eau de surface, air, sols (eaux profondes)RétentionDégradation

EAUX-332 pesticides détectés entre 2001 et 2003 dans les eaux de distribution, de surface et souterraines sauf les eaux montagneuses - 9 familles chimiques différentes mais surtout les triazines (herbicide)- recherche limitée par les seuils de détection- quelques dépassement ponctuel de la LMR (triazine, urée substituée (diuron) et organochlorés)- augmentation de la présence de métabolites de pesticides (DEA/atrazine)

AIR- Aucune norme pour réglementer les teneurs en pesticides dans l’air ambiant- Associations agrées de la qualité de l’air (AASQA)- présence de pesticides à la fois dans l’air urbain ou rural (Folpel (fongicide vigne)

SOLS- Pas de dispositif de surveillance pour caractériser la contamination diffuse des sols par les pesticides

Dans les aliments???L. Gamet-Payrastre

Commission des Communautés Européennes Recherche de 500 substances actives dans 47 500 échantillons

Direction Générale Concurrence Consommation et Répression des Fraudes (DGCCRFF 2003)

►Très peu de non- conformité pour les denrées animales

► Parmi les fruits et légumes étudiés (3000 échantillons, 236 pesticides)

- 50% ne porte pas de résidus des pesticides recherchés.

- 44 % contiennent des résidus avec une valeur <LMR

-6.6% contiennent des résidus avec une valeur >LMR

- 23.7% contiennent plusieurs résidus

Selon l’OMS, pour les non professionnels la principale source d’exposition - alimentation 80%- eau 10%

6

3

55

5

3

3

4

6

1

6

8

L. Gamet-Payrastre

salade= 6 pesticides différentspoisson = 3 tomates= 5blé = 5Vin = 5Produits laitiers = 3Fraises = 4pommes= 3 Poivrons = 8

Etc..

Pour le consommateurExposition chronique à de

faibles doses de pesticides en mélange

Effet des pesticidesÉtudes épidémiologiques dans les

populations exposéesL. Gamet-Payrastre

L’exposition professionnelle aux pesticides, et en particulier chez les agriculteurs, est souvent corrélée à un risque accru de pathologies graves comme :- certains cancers (hématopoïétique, cerveau, prostate) - certaines maladies neuro-dégénératives comme la maladie de Parkinson -certaines déficiences au niveau du développement cérébral - Des troubles de l’immunité-Des troubles de la reproduction-Des perturbations endocriniennes

• Les cancers hématopoïétiques sont avec les tumeurs du cerveau, les cancers les plus fréquemment retrouvés chez les enfants dans les populations exposées .

• La survenue d’autres types de cancers (tumeurs cérébrales, tumeurs germinales) ou des troubles au niveau du système nerveux central (développement cérébral, neuro-comportement) ou de l’immunité ont été rapportés.

Exposition professionnelle des parents

seraient associées à diverses pathologies chez les enfants

L. Gamet-Payrastre

Effet des pesticidesEffet de l’ exposition professionnelle

des parents sur la santé des enfants

L. Gamet-Payrastre

Effet des pesticidesCibles cellulaires

Certains pesticides, sont capables d’induire in vitro dans des cellules

humaines des perturbations du fonctionnement cellulaire

L. Gamet-Payrastre

Cibles cellulaires des pesticides

Elimination du conjugué

les systèmes de détoxification

xénobiotique

s

Mort cellulaire programmée

Transduction du signalStatut oxydo-réducteur

la génotoxicité

La régulation de la prolifération de la survie


Enzyme du Métabolisme des xénobiotiques


pesticides

Dommages à l’ADN

L. Gamet-Payrastre

RNA, Protéines

-Phase I activation métabolique (Cytochrome P450)

-Phase II conjugaison Glutathion-S-TransféraseSulfo-transférase, Glucuronyl- transférase

Le métabolisme des xénobiotiques, la génotoxicité

REPARATION ADN

Ralentissement du cycle cellulaire

Système d’excision et réparation des dommages

Système enzymatique de réparations des cassures

•Les différents dommages à l’ADN sont: les bases oxydées (8oxodG),• les coupures simples et doubles brins,• les adduits à l’ADN

• Dans les lymphocytes d’agriculteurs on observe une augmentation des cassures simples et doubles brins de l’ADN (MN) (Tope A. et al, 2006)

• Augmentation des adduits à l’ADN dans le sang périphériques des agriculteurs (J. Le Goff, ,2005)

• Dans les cellules fibroblastiques de rat le mancozeb (fongicide, dithiocarbamate) induit des cassures simples brins après une heure d’exposition à de faibles doses (Calviello G., et al, 2005).

• Oxydation de la l’ADN dans le foie de rat (8 oxoDg) après traitement des animaux avec un mélange de 15 pesticides (0.75 à 10 mg/kg) (M. Lodovici et al, 1994)



xénobiotiques

mutation

RNA, Protéines

Cellule transformée Stimulation de la prolifération

de la cellule transformée

Promotion

tumeur

Accumulation d’anomalies génétiques

définitives dans des gènes contrôlant la survie

et la prolifération

Initiation

Conséquence de la génotoxicité des pesticides ?

Réparation de l ’ADN

Ils peuvent affecter la structure du DNA et donc la transcription de gènes importants

ils peuvent conduire à des mutations qui affecteront la survie ou la capacité de prolifération des cellules.



xénobiotiques

mutation

Réparation de l ’ADN

Cellules transformées

initiation

promotion

tumeur

L. Gamet-Payrastre

ARNProtéines


Conséquence possible de la génotoxicité des pesticides : la mort cellulaire programmée ou

apoptose

Ex Mancozeb induit une génotoxicité dans les cellules fibroblastiques de rat en culture qui conduit à l’induction de la mort cellulaire programmée (Calviello et al, 2005)

mort cellulaire programmée apoptose

Processus physiologique de régulation du nombre de cellules

■ Au cours du développement embryonnaire,

■ Dans la défense immunitaire

■ Pour le renouvellement des cellules du tractus digestif

L. Gamet-Payrastre

Le phénomène d'apoptose « mort cellulaire programmée »

modifications structurales• Plusieurs étapes en cascade,

dont les effets sont visualisables dans les cellules : – flip-flop de la

phosphatidyl-sérine du feuillet cytosolique au feuillet extracellulaire de la membrane plasmique

– Boursouflure membranaire

– fragmentation de l'ADN nucléaire

– fragmentation du cytoplasme , formation des corps apoptotiques

L. Gamet-Payrastre

Le phénomène d'apoptose "mort cellulaire programmée"

L. Gamet-PayrastreModifications biochimiques

P53 Independent pathways

Ca++

Modification de la répartition des phospholipides membranaires

Hydrolase Cytosolique inactives

Hydrolase Cytosolique actives

P53 Dependent pathways

Lésions irréversibles des protéines cytosoliques

Ex le paraoxon modifie le potentiel mitochondrial transmembranaire des cellules leucémiques EL4 T, induit la libération du cytochrome c dans le cytosol et l’activation conséquentes des caspases(Saleh AM et al, 2003)

Ex le paraquat dichloride, un herbicide, induit l’apoptose via l’induction de P53 (Takeyama N, et al, 2004)

Hydrolyze des enzymesde réparation de l'ADN (PARP)Et des enzymes de structure :

gelsoline lamineFragmentation de l'ADN

Cascade d'activation d'enzymes

la génotoxicité d’un xénobiotique peut être due à son pouvoir pro-

oxydant qui conduit à une variation du statut oxydo-réducteur de la

cellule

L. Gamet-Payrastre

L. Gamet-Payrastre

Statut oxydo-réducteur : définition

ROS espèces oxygénées réactives

Echec régulationstatut redox

Stress oxydant

Attaque lipide, DNA, protéines

O2

Chaine

mitochondriale

InflammationDéfenses

cellulaires

PROTECTION

Initiation

Promotion: expansion clonaleCroissance et Instabilité génétique

tumeur

Dégâts cellulairesMutation DNA

apoptose

RéparationDNA

Systèmes enzymatiques (SOD, catalase, glutathion peroxydase)glutathionAnti-oxydants vit E, C

cytoP450

Facteurs environnementauxRadiation, ozone, hyperoxie, xénobiotiques

Radicaux primaires dérivent de l’oxygène (OH., O2., NO.)jouent un rôle cellulaire dans : défense, cycle cellulaire, différenciation, mort cellulaire, transduction des signaux

Exemple d’effet pro-oxydant des pesticides

• La vinclozoline ou l’iprodione (fongicide) diminue le taux de glutathion intracellulaire, et augmente le taux de radicaux libres dans les cellules HepG2 après une heure de traitement à 25 ou 100µg/ml. Radice S et al, 1998.

• Dans les follicules ovariens isolés, le methoxychlore entraine une diminution des activités enzymatiques régulant le statut oxydo-réducteur (SOD, catalase, super-oxyde dismutase) et modifie l’activité respiratoire des mitochondries. Gupta RK et al, 2006

• Le malathion (OP) inhibe l’activité des enzymes de régulation du stress oxydant , diminue la production d’ATP et altère la matrice mitochondriale. Delgado EHB et al, 2006.

• Le traitement des rats avec du chlorpyrifos (insecticide, OP) conduit à une diminution des activité des enzymes du type SOD, catalase, à une déplétion en glutathion intracellulaire dans le foie , le rein et le cerveau des animaux traités avec 100mg/kg; (forte dose). Verma RS et al, 2007.

• L’alachlore et le chlorpyrifos (insecticides), induisent in vitro (cellules PC12 neuronales) un stress oxydant conduisant à une peroxydation lipidique, des cassures simples et double brins de l’ADN, ainsi qu’à une induction de protéine heat shock. Bagchi D., et al, 1996

L. Gamet-Payrastre

L. Gamet-Payrastre




xénobiotique

s



la génotoxicité

La régulation de la survie de la prolifération

La transduction du signal

Tout processus qui convertit un type de signal ou un stimulus vers une réponse cellulairevia une succession d’évènements biochimiques (de phosphorylation et de déphosphorylation) dans lesquels interviennent de nombreuses enzymes (kinase/phosphatase)

Cascade de phosphorylationdéphosphorylation

La phosphorylation et la déphosphorylation modulent l'activité de certains facteurs de transcription :en les activant directement (exemple : facteur AP-1) en modifiant leur localisation cellulaire (exemple : facteurs NFkB et NFAT)

La transduction du signal peut se faire soit via- La liaison de molécules sur des récepteurs membranaires ou intracellulaires-Un stimulus « physique » (lumière/cellules de la rétine)- L ’interaction directe d’une molécule (xénobiotiques) avec les intermédiaires de la signalisation

Réponse cellulaire, survie, prolifération, mort cellulaire, différenciation

L. Gamet-Payrastre

L. Gamet-Payrastre

Les intermédiaires de la transduction du signal

Ex : Le glyphosate, un herbicide, retarde l’activation du complexe CDK1/cycline B (Marc J, et val, 2001)

Ex : L’endosulfan, la dieldrine active la voie des MAP kinases (ERK1 et 2). Bulayeva NN et al, 2004

EX les pesticides organochlorés (endosulfan, lindane) active la voie des MAP kinases (raf MEK et ERK) ainsi que la transcription de c-Jun. Ledirac N et al, 2005.

L. Gamet-Payrastre




xénobiotique

s



la génotoxicité

La régulation de la prolifération de la survie

Effet des pesticides chez le consommateur

Mélange, Faibles doses, Exposition chronique à long terme

Impact inconnu à l’heure actuelle

L. Gamet-Payrastre

contaminants alimentaires et cibles cellulaires exemple des pesticides l. gamet-payrastre

Documents