Hormones et barrière intestinale:

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

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

3 Barrière intestinale et statut hormonal
Transit et stéroïdes 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 EQSA novembre 2007

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

5 Barrière intestinale et statut hormonal
Cellules épithéliales et stéroïdes … 4- L’épithélium (entérocytes) 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 EQSA novembre 2007

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

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

10 Barrière épithéliale : cible des stéroides
Entérocytes/colonocytes & récepteurs aux oestrogènes 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 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 Konstantinopoulos et al, 2003 EQSA novembre 2007

11 Famille des récepteurs aux stéroïdes sexuels
ER, PR & isoformes ERE ADN Récepteurs aux stéroïdes = famille des récepteurs nucléaires - Deux isoformes 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 : estrogen responsive element EQSA novembre 2007

12 Perméabilité paracellulaire Mesures in vitro en chambres de Ussing
Set up FITC-Dextran CPP measurement time 0 min 5 min 20 min 80 min wash with Krebs 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 Proestrus Oestrus Metestrus Diestrus Dominance E2 Dominance Pg EQSA novembre 2007

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

15 Bisphenol A : food chain contamination
Xenoestrogens Bisphenol A : food chain contamination Xenoestrogens are environmental chemicals that bind to estrogen receptors (ER), mimic estrogenic activity, thus disrupting endocrine functions vom Saal & 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 EQSA novembre 2007

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

18 Inflammation et statut hormonal
Hormones sexuelles & Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) 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 EQSA novembre 2007

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

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

21 Macrophage migration inhibitory factor (MIF)
Une cytokine de distribution ubiquitaire 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 …). Vous êtes ici

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

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

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

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

26 L’expression basale de MIF est sous contrôle des hormones sexuelles femelles:
un effet inhibiteur des oestrogènes et activateur 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 oestrogènes et pro-inflammatoire de la progestérone dans le côlon, modulant la libération de TNF-a et/ou de 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 Houdeau et al, Gastroenterology 2007 EQSA novembre 2007

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

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

29 Isoflavones (phytoestrogènes) : structure
EQSA novembre 2007

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

31 Inflammation et isoflavones
Influence d’un régime quotidien de germe de soja sur une colite expérimentale 24heures Sacrifice + Activité MPO Instillation Intracolique de TNBS (80 mg/kg) ou sérum Gavage quotidien Soja ou véhicule (contrôles) +/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j) 15 jours ovariectomie (OVX) soja: 0.45 mg/kg/j isoflavones forme aglycones 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’infiltration neutrophilaire dans la muqueuse colique Une fois de plus, ces effets sont bloqués par le ICI 182,780, donc impliquent un effet génomique via les récepteurs nucléaires aux oestrogènes EQSA novembre 2007