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Hormones et barrière intestinale: influence de la balance oestro-progestative & perturbations endocrines Eric Houdeau Unité de Neuro-Gastroentérologie.

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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 Cycle menstruel, gestation (oestradiol, progestérone, cytokines…) Barrière intestinale (échanges & protection pour lorganisme ) Genisteïne Bisphénol A EQSA novembre 2007

2 La barrière intestinale : quest-ce que cest? Les acteurs… EQSA novembre La motricité (transit) Evite ladhésion des bactéries pathogènes aux cellules épithéliales 4- Lépithélium (entérocytes) Transport sélectif trans- et paracellulaire 3- Le mucus (cellules caliciformes) Protection de lépithélium 2- La flore intestinale Soppose à la colonisation par les bactéries étrangères 5- Les cellules immunitairesmacrophages,lymphocytes… Défense rapide, non spécifique

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 lintestin 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- Lépithélium (entérocytes) Amélioration de la fonction de barrière intestinale chez la rate en proestrus ( dominance estrogénique ) en comparaison des mâles… … loestradiol administré aux mâles efface ce dimorphisme sexuel, suggérant un rôle protecteur des oestrogènes Homma et al, 2005 EQSA novembre 2007

6 5- Les cellules immunitairesmacrophages,lymphocytes… Barrière intestinale et statut hormonal Cellules de limmunité 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 EQSA novembre 2007

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

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

9 Environnement hormonal du cycle menstruel endomètre Préparation à limplantation EQSA novembre 2007 PgE2E2 Balance plasmatique

10 Konstantinopoulos et al, 2003 Barrière épithéliale : cible des stéroides Entérocytes/colonocytes & récepteurs aux oestrogènes Des récepteurs aux œstrogènes sont exprimés dans lintestin et le côlon, en particulier lisoforme ( cellules épithéliales ) Konstantinopoulos et al, 2003; Weyant et al, 2001 Loestradiol participe à lorganisation et maintenance de la barrière épithéliale digestive (KO ER ) = acteur du maintien architectural de lépithélium Wada-Hiraike et al, 2006 Loestradiol renforce la perméabilité paracellulaire dans les deux sexes Homma et al, 2005 EQSA novembre 2007

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

12 Set up CPP measurement time 0 min 5 min20 min80 min wash with Krebs FITC-Dextran strip of the distal colon FITC-Dextran Krebs solution (bubbled O 2 /CO 2, 37 °C) Krebs sol. (500 µl) FITC-Dextran (500 µl) FI Perméabilité paracellulaire Mesures in vitro en chambres de Ussing

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

14 - 51% 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) Perméabilité paracellulaire (3) Effet net de loestradiol EQSA novembre 2007

15 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 Xenoestrogens Bisphenol A : food chain contamination EQSA novembre 2007

16 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) Perméabilité paracellulaire (4) Exemple du Bisphénol A (BPA) -50% -41% -48% BPA: 5 NOAEL, 0.04 DJA mg/kg/j - E 2 : 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 loestradiol Lensemble de ces effets sont bloqués par lantagoniste 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 lIntestin (MICI) Prévalence : le taux de maladies de Crohn est plus important chez la femme que chez lhomme 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 lutilisation prolongée dune contraception orale augmentent le risque de MICI Garcia-Rodriguez et al, 2005 EQSA novembre 2007

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

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

21 Calandra et al, J Infect Dis (2003) Macrophage migration inhibitory factor (MIF) Une cytokine de distribution ubiquitaire Immunocytes: - Lymphocytes T. - -Macrophages > cellules dendritiques - mastocytes - éosinophiles… Tractus digestif: - Cellules épithéliales et muqueuses gastrique, intestinale et colique. Sphère uro-génitale: - Cellules épithéliales de luretère, de la vessie, de lutérus 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 Une cytokine dexpression constitutive dans lintestin et le côlon : cellules épithéliales, macrophages et neurones entériques… Distribution ubiquitaire Maaser et al, Murakami et al, 2002 MIF macrophages + TNF-, IL-1 (Th1 type) […] Le MIF stimule la production de TNF et IL-1 rôle clé dans la pathogenèse des MICI Ohkawara et al, Aggravation de la colite - glucocorticoïdes Le MIF inhibe la production de glucocorticoïdes : réduction des voies anti-inflammatoires Ohkawara et al, 2005 EQSA novembre 2007

23 E 2 Pg = AGGRAVATION E 2 Pg = PROTECTION HYPOTHÈSE Inflammation et statut hormonal (3) Influence du cycle oestral +78% 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 TNF et IL-1 (Th1) -35% +92% EQSA novembre 2007

26 Lexpression basale de MIF est sous contrôle des hormones sexuelles femelles: effet inhibiteur des oestrogènes activateur de la progestérone 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 lactivité de la colite expérimentale: activité anti-inflammatoire des oestrogènes pro- inflammatoire de la progestérone modulant la libération de TNF- de IL-1 la production de glucocorticoides Une activité anti-inflammatoire des oestrogènes et pro- inflammatoire de la progestérone dans le côlon, modulant la libération de TNF- et/ou de IL-1 ( 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 M acroscopic D amage S core 24heures Sacrifice Instillation Intracolique de TNBS (80 mg/kg) ou sérum Expression cytokines: MIF (WB) IL-1 (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 -44% Infiltration neutrophilaireMIF -32% -31% MDS : amélioration de 28% des scores lésionnels Inflammation et xénoestrogènes (2) Activité anti-inflammatoire du BPA = effet oestradiol IL-1 EQSA novembre 2007

29 Isoflavones (phytoestrogènes) : structure EQSA novembre 2007

30 12,4419,26Total 0,510,51Génistéine 0,030,05Acétylgénistine 0,870,87Glycitéine 2,702,70Daidzéine 0,661,27Malonylgénistine 0,060,11Acétylglycitine 0,150,28Acétyldaidzine 1,703,19Malonylglycitine 2,785,50Malonyldaidzine 0,450,73Génistine 1,652,58Glycitine 0,901,47Daidzine eq agly mg/g mg/gIsoflavones 13% Génistéine 54% Daidzéine 33% Glycitéine Teneurs et composition en isoflavones du germe de soja Glycine max (L.) Merr du germe de soja (Glycine max (L.) Merr) EQSA novembre 2007

31 Inflammation et isoflavones Influence dun régime quotidien de germe de soja sur une colite expérimentale soja: 0.45 mg/kg/j isoflavones forme aglycones EQSA novembre heures 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)

32 Lactivité oestrogènique du BPA et des isoflavones du soja est suffisante pour mimer les effets propres de loestradiol 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) Lactivité anti-inflammatoire passe par une diminution marquée de lexpression du MIF et de linfiltration 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


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