CONTAMINANTS ALIMENTAIRES Exemple des pesticides L. Gamet-Payrastre CONTAMINANTS ALIMENTAIRES ET CIBLES CELLULAIRES Exemple des pesticides

Les pesticides L. Gamet-Payrastre ● 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…. "

Utilisation des pesticides en France 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).

Contaminations Devenir des pesticides dans l’environnement L. Gamet-Payrastre Contaminations Devenir des pesticides dans l’environnement Transfert (absorption, volatilisation) vers eau de surface, air, sols (eaux profondes) Rétention Dégradation 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 Selon l’OMS, pour les non professionnels la principale source d’exposition - alimentation 80% - eau 10% 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

Exposition chronique à de faibles doses de pesticides en mélange L. Gamet-Payrastre Pour le consommateur Exposition chronique à de faibles doses de pesticides en mélange 6 3 5 4 1 8 salade= 6 pesticides différents poisson = 3 tomates= 5 blé = 5 Vin = 5 Produits laitiers = 3 Fraises = 4 pommes= 3 Poivrons = 8 Etc..

Études épidémiologiques dans les populations exposées L. Gamet-Payrastre Effet des pesticides Études épidémiologiques dans les populations exposées 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

L. Gamet-Payrastre Effet des pesticides Effet de l’ exposition professionnelle des parents sur la santé des enfants Exposition professionnelle des parents seraient associées à diverses pathologies chez les enfants 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.

Effet des pesticides Cibles cellulaires L. Gamet-Payrastre Effet des pesticides Cibles cellulaires Certains pesticides, sont capables d’induire in vitro dans des cellules humaines des perturbations du fonctionnement cellulaire

Cibles cellulaires des pesticides L. Gamet-Payrastre Cibles cellulaires des pesticides Elimination du conjugué Statut oxydo-réducteur Transduction du signal La régulation de la prolifération de la survie xénobiotiques la génotoxicité les systèmes de détoxification Mort cellulaire programmée

Elimination du conjugué L. Gamet-Payrastre Le métabolisme des xénobiotiques, la génotoxicité Elimination du conjugué 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) RNA, Protéines pesticides les systèmes de détoxification Dommages à l’ADN Enzyme du Métabolisme des xénobiotiques Les différents dommages à l’ADN sont: les bases oxydées (8oxodG), les coupures simples et doubles brins, les adduits à l’ADN Phase I activation métabolique (Cytochrome P450) Phase II conjugaison Glutathion-S-Transférase Sulfo-transférase, Glucuronyl- transférase REPARATION ADN Ralentissement du cycle cellulaire Système d’excision et réparation des dommages Système enzymatique de réparations des cassures

de la cellule transformée Conséquence de la génotoxicité des pesticides ? Elimination du conjugué 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. Réparation de l ’ADN RNA, Protéines xénobiotiques les systèmes de détoxification mutation Accumulation d’anomalies génétiques définitives dans des gènes contrôlant la survie et la prolifération Initiation Cellule transformée Stimulation de la prolifération de la cellule transformée Promotion tumeur

Mort cellulaire programmée L. Gamet-Payrastre Conséquence possible de la génotoxicité des pesticides : la mort cellulaire programmée ou apoptose Elimination du conjugué Réparation de l ’ADN Protéines ARN xénobiotiques mutation les systèmes de détoxification Cellules transformées initiation Mort cellulaire programmée 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) promotion tumeur

mort cellulaire programmée apoptose L. Gamet-Payrastre 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

Le phénomène d'apoptose "mort cellulaire programmée" L. Gamet-Payrastre Le phénomène d'apoptose "mort cellulaire programmée" Modifications biochimiques 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) P53 Independent pathways P53 Dependent pathways Modification de la répartition des phospholipides membranaires Ca++ Hydrolase Cytosolique inactives actives Hydrolyze des enzymes de réparation de l'ADN (PARP) Et des enzymes de structure : gelsoline lamine Fragmentation de l'ADN Cascade d'activation d'enzymes Lésions irréversibles des protéines cytosoliques

L. Gamet-Payrastre 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

Statut oxydo-réducteur : définition L. Gamet-Payrastre Statut oxydo-réducteur : définition Stress oxydant Attaque lipide, DNA, protéines Dégâts cellulaires Mutation DNA apoptose Facteurs environnementaux Radiation, ozone, hyperoxie, xénobiotiques O2 mitochondriale Chaine Echec régulation statut redox Réparation DNA Initiation Promotion: expansion clonale Croissance et Instabilité génétique tumeur Radicaux primaires dérivent de l’oxygène (OH., O2., NO.) jouent un rôle cellulaire dans : défense, cycle cellulaire, différenciation, mort cellulaire, transduction des signaux ROS espèces oxygénées réactives cytoP450 Inflammation Défenses cellulaires PROTECTION Systèmes enzymatiques (SOD, catalase, glutathion peroxydase) glutathion Anti-oxydants vit E, C

Exemple d’effet pro-oxydant des pesticides L. Gamet-Payrastre 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

Cibles cellulaires des pesticides L. Gamet-Payrastre Cibles cellulaires des pesticides Elimination du conjugué Statut oxydo-réducteur Transduction du signal La régulation de la survie de la prolifération xénobiotiques la génotoxicité les systèmes de détoxification Mort cellulaire programmée

Cascade de phosphorylation L. Gamet-Payrastre La transduction du signal Tout processus qui convertit un type de signal ou un stimulus vers une réponse cellulaire via une succession d’évènements biochimiques (de phosphorylation et de déphosphorylation) dans lesquels interviennent de nombreuses enzymes (kinase/phosphatase) 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 Cascade de phosphorylation déphosphorylation 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) Réponse cellulaire, survie, prolifération, mort cellulaire, différenciation

Les intermédiaires de la transduction du signal 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.

Cibles cellulaires des pesticides L. Gamet-Payrastre Cibles cellulaires des pesticides Elimination du conjugué Statut oxydo-réducteur Transduction du signal La régulation de la prolifération de la survie xénobiotiques la génotoxicité les systèmes de détoxification Mort cellulaire programmée

Effet des pesticides chez le consommateur L. Gamet-Payrastre Effet des pesticides chez le consommateur Mélange, Faibles doses, Exposition chronique à long terme Impact inconnu à l’heure actuelle