Contaminants alimentaires perturbateurs de la fonction de reproduction 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

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

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

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

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

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.

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

I. Les perturbateurs de la fonction de reproduction Nom de la molécule Utilisation Estrogénomimétique Aldrin Insecticide PCB: polychlorinated bisphenyls Industrie Dieldrin Bisphénol A Présent dans les plastiques alimentaires Nonylphénol Képone (chlordecone) Pesticide Furanes Déchet industriel, contaminant des PCB Estrogénomimétique et anti-androgène TCDD: 2,3,78,tetracholrodibenzyl-pdioxine Déchet d’incinérateur Methoxychlor Fongicide DDT: dichlorodiphényltrichloroethane et ses métabolites Insectice Anti-androgène Esters de phthalate Plastifiants Vinclozolin Linuron Procymidone Lindane Iprodione

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

II. Les anti-androgènes OH 12 18 17 11 13 D C 1 16 19 9 2 10 14 B 8 A 15 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 3 7 O 5 4 6

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

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

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

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

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

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

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

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

II. Les anti-androgènes

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

II. Les xénoestrogènes Rôle des oestrogènes Stéroïdes C18 Ovaires 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A B C D OH 18 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

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

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)

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

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).

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).

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

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