Impact des perturbateurs endocriniens sur la reproduction de la femelle et le développement de la glande mammaire: le cas du bisphénol A V. Gayrard Physiologie.

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1 Impact des perturbateurs endocriniens sur la reproduction de la femelle et le développement de la glande mammaire: le cas du bisphénol A V. Gayrard Physiologie ENVT « Pesticides perturbateurs endocriniens » Toxalim

2 Qu’est-ce que le bisphénol A?
1891 1936 Diéthylstilbestrol (DES) Synthèse du Bisphénol A par A Dianine Oestradiol 17 Bisphénol A Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson La première synthèse chimique du bisphénol A est due à Alexandre Dianine, chimiste russe, en Il a été très étudié dans les années 1930 au cours de la recherche d'œstrogènes de synthèse. Il ne fut jamais utilisé comme œstrogène de synthèse du fait de la découverte à la même époque d'un autre composé de synthèse, le diéthylstilbestrol, dont les propriétés se révélèrent plus intéressantes. En 1960 débute son utilisation massive dans l'industrie du plastique

3 1. Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle DES (diethylstilbestrol) Administré chez la femme enceinte entre et 1971 comme thérapie anti- abortive : cancers de l’appareil génital et des troubles de la reproduction des enfants, 20 ans après le traitement Données expérimentales: rôle du DES dans l’incidence des troubles de la reproduction In the adult female, the first evidence of endocrine disruption was provided almost 40 yr ago through a clinical observation of the human DES syndrom DES administered to pregnant women between and 1971 as an anti-abortive therapy caused genital cancers and reproductive disorders in their children 20 years later. Subsequently, DES effects and mechanisms have been substantiated in animal models. Experimental data support the causal role of DES in female reproductive disorders Thus, robust clinical observations together with experimental data support the causal role of DES in female reproductive disorders. The implications of EDCs have been proposed in other disorders of the female reproductive system, including disorders of ovulation and lactation, benign breast disease, breast cancer, endometriosis, and uterine fibroids

4 Utilisation du bisphénol A
1891 1936 1960’s Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Bisphénol A Production : 3.8 millions t/an (2006) Polycarbonates Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson L’attention portée au BPA est liée au niveau très élevée de sa production, c’est la molécule dont le tonnage de production annuelle est le plus élevé: 3.8 millions de tonne et ses nombreuses utilisations du BPA majoritairement sous la forme de polycarbonates ou de résines époxy-phénoliques dans les contenants alimentaires. Le BPA est aussi utilisé dans les papiers thermiques comme révélateur acide du leuco-colorant de l’encre contenue dans les papiers , en dentisterie, dans les composites dentaires qui sont à base de bis-GMA (BPA diglicydyl méthacrylate) ou encore comme additif ou stabilisateur des plastiques de types polychlorure de vinyle (PVC) Autres utilisations Résines époxy-phénoliques Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique

5 Le bisphénol A:un contaminant alimentaire
Le bisphénol A peut se libérer progressivement des plastiques et de façon plus importante en présence de détergents ou de chauffage du contenu liquide

6 Exposition au BPA Exposition moyenne des adultes:<0.01–0.40 µg.kg-1 pc.j-1 Données femme enceinte, Anses, 2013 2010 Ingestion: -Poussières: µg.kg-1 pc.j-1 Alimentation: µg.kg-1 pc.j-1 Inhalation: µg.kg-1 pc.j-1 Contact cutané 0.02µg.kg-1 pc.j-1 L’exposition humaine est ubiquitaire en raison des multiples sources d’exposition. En prenant en compte les différentes sources d’exposition, la WHO a estimé en 2010 l’exposition humaine moyenne des adultes à 0.01–0.40 µg.kg-1 pc.j-1 , l’exposition alimentaire étant majoritaire Plus récemment (en 2013), dans son avis relatif à l’évaluation des risques liés au BPA pour la santé humaine, l’anses (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail ) a évalué les doses internes de BPA pour les différentes voies d’exposition que sont l’inhalation, l’ingestion de poussières, d’aliments et d’eau, ainsi que le contact cutané avec des tickets thermiques. Il s'agit ici de doses internes calculées pour la femme enceinte à titre d’exemple à partir des données estimées de l’absorption et de la biodisponibilité pour différentes voies d’exposition ce qui explique que les valeurs sont bien inférieures à celle de l’OMS . Ce qui est nouveau dans ce rapport est l’importance de la manipulation de papier thermique comme source d’exposition au BPA estimée à une valeur relativement élevée, 20 nanogrammes par kilogramme de poids corporel et par jour, en prenant en compte les valeurs maximales de l’absorption cutanée de la litétrature (obtenues ex vivo).

7 L’exposition humaine au bisphénol A est ubiquitaire

8 Règlementation DJT = Avis de l’EFSA NOAEL FS
1891 1936 1960’s 2006 Avis de l’EFSA Synthèse du Bisphénol A par A Dianine Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Facteur de sécurité 100 FS NOAEL DJT = 5 mg.kg-1 pc.j-1 Dose journalière tolérable 50 µg.kg-1 pc.j-1 No observed Adverse Effect Level Tyl et al., Toxicol Sci. 68:121 Yyl et al., Toxicol Sci. 104: 362

9 Le bisphénol A: un perturbateur endocrinien
1891 1936 1960’s 2006 2007 Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Conférence de Chapel Hill (USA) vom Saal, FS et al Chapel Hill Bisphenol A Expert Panel Consensus Statement: Integration of mechanisms, effects in animals and potential impact to human health at current exposure levels. Reproductive Toxicology 24: Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Bisphénol A défini comme un perturbateur endocrinien de catégorie 1 (DHI, 2007) Thirty-eight of the world's leading scientific experts on bisphenol A have warned policymakers of potential adverse health effects of exposure to the widespread plastic et pose la question du niveau d’expo The consensus statement, published in August 2007, emerged from a workshop sponsored by the National Institute of Environmental Health Sciences, held in Chapel Hill, NC, in November 2006. Le potentiel PE du BPA est reconnu depuis la conférence de Chapel Hill aux Etats-Unis (2007). Il est défini comme un perturbateur endocrinien de caétgorie 1 (PE avéré, par DHI water and environment (DHI est une organisation internationale indépendante de conseil et de recherche et CE 2001)

10 Règlementation américaine
1891 1936 1960’s 2006 2007 2008 Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Conférence de Chapel Hill (USA) Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Evaluation de la FDA: LOAEL: 5mg/kg.j- DJA : 0.05 mg/kg Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Remise en question par le sous-comité consultatif de la FDA: « faux sentiment de sécurité » Soutien de l’Endocrine Society Accuse l'agence de ne retenir que les données et arguments avancés par les études financées par l'industrie du plastique, créant « un faux sentiment de sécurité », alors que d'autres rapports ou de nombreuses études issues du monde académique alertent sur les risques liés à ce produit Endocrine Society says FDA excludes critical research in decision-making on BPA use in food packaging

11 Monde académique/agences règlementaires
Les scientifiques reprochent aux agences de ne pas considérer dans leur évaluation du risque les études non BPL qui rapportaient des effets délétères

12 Monde académique/agences règlementaires

13 Interdiction des biberons contenant du BPA
1891 1936 1960’s 2006 2007 2008 2011 Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Conférence de Chapel Hill (USA) BPA interdit dans les biberons en 2008 (Canada) et en 2011 (UE) Evaluation de la FDA: LOAEL: 5mg/kg.j- DJA : 0.05 mg/kg Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Le 17 octobre 2008, le Canada est devenu le premier pays dans le monde à interdire les biberons contenant du Bisphénol A UE 2011

14 Rapport ANSES 2011 Rapport d’expertise ANSES
1936 1960’s 2006 2007 2008 2011 Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Conférence de Chapel Hill (USA) BPA interdit dans les biberons en 2008 (Canada) et en 2011 (UE) FDA: LOAEL: 5mg/kg.j- DJA : 0.05 mg/kg Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Rapport d’expertise ANSES Réduction des expositions de la population au BPA, notamment par sa substitution dans les matériaux au contact des denrées alimentaires

15 Anses a identifié comme objectif prioritaire la prévention des expositions des populations les plus sensibles (nourrissons, jeunes enfants et femmes enceintes ou allaitantes). Elle recommande une réduction des expositions au bisphénol A, notamment par sa substitution dans les matériaux au contact des denrées alimentaires. L’Anses avait également proposé dès 2012 et au niveau européen, un classement plus sévère du bisphénol A en tant que toxique pour la reproduction. En effet, depuis 2002, le bisphénol A faisait l’objet d’un classement européen harmonisé comme toxique pour la reproduction suspecté (catégorie 2). Dans la continuité de ses travaux et au regard des effets observés (effets sur la fertilité et le système reproducteur mâle et femelle observés chez l’animal et corroborées par des études épidémiologiques, chez l’être humain, dont la pertinence est discutée) et des critères du règlement 1272/2008 sur la classification des substances chimiques, l’Anses a proposé de classer le bisphénol A comme toxique pour la reproduction pour l’homme (1B) et également de discuter un classement en catégorie 1A, en fonction de la façon dont les incertitudes sur les données humaines sont interprétées. Fin mars 2013, le Comité d’évaluation des risques (RAC) de l’ECHA (Agence européenne des substances chimiques) a délivré, sur la base de l’ensemble des données, un avis final favorable à la proposition française de classement du BPA en temps que substance toxique pour la reproduction de catégorie 1B. Un classement en catégorie 1 aura pour conséquences directes l’application de mesures réglementaires plus sévères, en particulier l’obligation de mise en place de mesures de prévention renforcées pour les utilisations professionnelles du bisphénol A (en premier lieu sa substitution), ou l’interdiction de mise sur le marché de substances et de mélanges contenant du bisphénol A à plus de 0.3% à destination des consommateurs. Rapport ANSES 2011 Dans les rapports relatifs aux effets sanitaires et aux usages du bisphénol A (septembre 2011), l’Anses a conclu à l’existence: D’effets avérés chez l’animal: effets sur la reproduction, sur la glande mammaire, sur le métabolisme, le cerveau et le comportement D’autres effets suspectés chez l’Homme: effets sur la reproduction, sur le métabolisme et pathologies cardiovasculaires Anses a identifié comme objectif prioritaire la prévention des expositions des populations les plus sensibles (nourrissons, jeunes enfants et femmes enceintes ou allaitantes). Elle recommande une réduction des expositions au bisphénol A, notamment par sa substitution dans les matériaux au contact des denrées alimentaires. L’Anses avait également proposé dès 2012 et au niveau européen, un classement plus sévère du bisphénol A en tant que toxique pour la reproduction. En effet, depuis 2002, le bisphénol A faisait l’objet d’un classement européen harmonisé comme toxique pour la reproduction suspecté (catégorie 2). Dans la continuité de ses travaux et au regard des effets observés (effets sur la fertilité et le système reproducteur mâle et femelle observés chez l’animal et corroborées par des études épidémiologiques, chez l’être humain, dont la pertinence est discutée) et des critères du règlement 1272/2008 sur la classification des substances chimiques, l’Anses a proposé de classer le bisphénol A comme toxique pour la reproduction pour l’homme (1B) et également de discuter un classement en catégorie 1A, en fonction de la façon dont les incertitudes sur les données humaines sont interprétées. Fin mars 2013, le Comité d’évaluation des risques (RAC) de l’ECHA (Agence européenne des substances chimiques) a délivré, sur la base de l’ensemble des données, un avis final favorable à la proposition française de classement du BPA en temps que substance toxique pour la reproduction de catégorie 1B. Un classement en catégorie 1 aura pour conséquences directes l’application de mesures réglementaires plus sévères, en particulier l’obligation de mise en place de mesures de prévention renforcées pour les utilisations professionnelles du bisphénol A (en premier lieu sa substitution), ou l’interdiction de mise sur le marché de substances et de mélanges contenant du bisphénol A à plus de 0.3% à destination des consommateurs.

16 Loi interdisant le BPA dans les contenants alimentaires
1936 1960’s 2006 2007 2008 2011 2012 Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Conférence de Chapel Hill (USA) BPA interdit dans les biberons en 2008 (Canada) et en 2011 (UE) Loi interdisant le BPA dans les contenants alimentaires FDA: LOAEL: 5mg/kg.j- DJA : 0.05 mg/kg Rapport d’expertise ANSES Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson LOI n° visant à la suspension de la fabrication, de l'importation, de l'exportation et de la mise sur le marché de tout conditionnement à vocation alimentaire contenant du bisphénol A: interdiction du BPA pour tous les conditionnements d’aliments destinés aux nourrissons et enfants en bas âge à partir du 1er janvier L’interdiction est étendue à tous les contenants alimentaires au 1er janvier 2015. Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique

17 Vers une réduction de la DJA
1936 1960’s 2006 2007 2008 2011 2012 2014 Synthèse du Bisphénol A A.P.Dianin Avis de l’EFSA: LOAEL : 5mg/kg.j DJA : 0.05 mg/kg Conférence de Chapel Hill (USA) BPA interdit dans les biberons en 2008 (Canada) et en 2011 (UE) Rapport d’expertise ANSES FDA: LOAEL: 5mg/kg.j- DJA : 0.05 mg/kg Rapport EFSA: proposition de réduction de la DJA à 0.05mg/kg Oestrogénicité du BPA par Dodds et Lawson Loi interdisant le BPA dans les contenants alimentaires Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique Utilisation du BPA dans l’industrie plasturgique

18 Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle
Cellules germinales Vie foetale Une couche de cellules folliculaires Migration et différenciation (1er trimestre) ovocytes Nucleus + nucleolus oocyte I Follicule primordial Folliculogenèse Naissance oocyte I Méiose The process of oogenesis is initiated precociously during the fetal life where the full complement of cell types in the human ovary depends on successful germ cell migration from the yolk sac during the first trimester and differentiation into oocytes with associated somatic cells to form the functional unit of the primordial follicle by the second to third trimesters of gestation. The folliculogenesis corresponds to the stages of development of the follicle from the staeg “primordial follicle” to the stage of mature secondary follicle required for ovulation. Factors that interfere with germ cell migration or follicle formation can result in abnormal functioning of this tissue with significant reproductive consequences. Also, the oocyte is arrested in the diplotene stage of late prophase until meitic divisions occur beginning at puberty (meiosis I) and after fertilization (meiosis II), and abnormalities in these processes can have a profound impact on reproductive outcomes, such as aneuploidy, premature ovarian failure (POF), and miscarriage. Follicule secondaire mature Puberté ovogenèse Ovulation Oocyte II Fécondation Ovule Aneuploïdie, fausse couche…

19 Développement et fonctionnement du système reproducteur femelle
Configuration normale de la métaphase I Anomalies de la méiose des femelles exposées au BPA Chr éjecté du fuseau 10%–25% des ovocytes humains fécondés sont aneuploïdes Des anomalies de nombre des chromosomes sont à l’origine d’avortements, de retards mentaux... Défaut de congression Configuration de type télophase Authors have described deleterious effects of accidental fetal exposure to BPA on meiosis in mice. Accidental exposure of mice to BPA exposure via damaged caging material was accompanied by highly significant increases in meiotic chromosome abnormalities, including nondisjunction; thus, bisphenol A was implicated as a potent disruptor of meiosis Specifically, adult exposures result in abnormalities in alignment of chromosomes on the meiotic spindle and aneuploidy, which lead to aneuploid gametes and offspring The figure shows confocal images of intact mouse oocytes in normal metaphase I configuration (A) The oocytes were immunostained with an antibody to β-tublin to visualize the meiotic spindle (green) and counterstained with propidium iodide to visualize the chromosomes (red) (B–D) Representative meiotic abnormalities from exposed females. (B) Congression failure in an MII-arrested oocyte [C] metaphase I cell with chromosomes that have been ejected from the spindle [D] a cell that should be undergoing the first meiotic division but appears to have two separate groups of chromosomes in a telophase-like configuration The deleterious effects of fetal exposure to EDC on meiosis could contribute to the high percentage of fertilized human oocytes that are aneuploid (10%–25%), the numerical chromosome abnormalities are the leading cause of miscarriage, congenital defects, and mental retardation. Hunt et al., Curr Biol 13: 546 BPA: puissant perturbateur de la méiose

20 Pathogenèse des troubles de la reproduction femelle ?
Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Pathogenèse des troubles de la reproduction femelle ? Question clé: Contribution des PE aux mécanismes physiopathologiques? Données expérimentales: rôle des PE dans la pathogenèse du syndrome des ovaires polykystiques, des anomalies du tractus génital, insuffisance ovarienne, des fibromes, de l’endométriose … Most female reproductive disorders are well described with regard to clinical presentation, histological evaluation of involved tissues where applicable, and diagnostic classification. However, whereas few are polygenic inherited traits and some are due to infections, the pathogenesis of the vast majority of female reproductive disorders is not well understood. This has hindered a preventive strategy to their development and/or exacerbation, and in some cases limited the development of effective therapies for symptoms and associated morbidities. A key question arises as to whether EDCs contribute to the development of female reproductive disorders, particularly those occurring during a critical window of susceptibility: in utero, neonatally, in childhood, during puberty, and during adulthood. There are increasing data from wildlife studies and laboratory studies with rodents, ungulates, and nonhuman primates that support a role of EDCs in the pathogenesis of several female reproductive disorders, including polycystic ovarian syndrome, aneuploidy, POF, reproductive tract anomalies, uterine fibroids (benign smooth muscle tumors of the myometrium), endometriosis, and ectopic gestation

21 Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Signes ou symptomes Femmes PCOS Singes femelles androgénisés prénatalement Hyperandrogénisme ovarien + +a Anovulation +b Enlarged polyfollicular ovaries +c LH hypersécrétion +d Diminution du rétrocontrôle négatif stéroïdien +b,e Résistance à l’insuline +g Sécrétion insuline perturbée +h Augmentation du diabète de type II Augmentation du gras abdominal +I Syndrome des ovaires polykystiques (PCOS) Accumulation de petis follicules Polycystic ovary syndrome (PCOS) is one of the most common female endocrine disorders affecting approximately 5%-10% of women of reproductive age (12-45years old) and is one of the leading causes of infertility PCOS is a heterogeneous syndrome characterized by persistent anovulation, oligo- or amenorrhea, and hyperandrogenism At the level of the ovary, there is recruitment and growth of follicles to the small antral stage, without selection of a dominant, preovulatory follicle, leading to accumulation of multiple, small, antral follicles (An accumulation of incompletely developed follicles in the ovaries is seen in polycystic ovarian disease ) Obesity and insulin resistance occur in about 50% of women with PCOS, and obese women have a 12% risk of having PCOS The physiological processes associated to PCO are regulated by hormonal and metabolic parameters. Hence, endocrine disruption by environmental chemicals may indeed contribute to the pathogenesis of PCOS. Prenatally androgenized female rhesus monkeys have proved experimentally-induced phenotypic mimics of PCOS signs and symptoms Hence, in rhesus monkeys, prenatal exposure to high levels of testosterone results in fetal programming of PCOS traits. Specifically, high levels of testosterone exposure at gestational d 40–60 result in rhesus monkey females who, in adulthood, have anovulatory infertility, hypersecretion of LH, elevated circulating levels of testosterone, neuroendocrine feedback defects, central adiposity and compensatory insulin resistance, and polycystic ovaries with ovarian hyperandrogenism and follicular arrest in adulthood Le plus commun des désordres endocriniens féminins (5%-10% des femmes): infertilité Nécessité de comprendre la contribution des PE pour minimiser l’exposition et permettre la prévention

22 Impacts des perturbateurs endocriniens sur le développement et le fonctionnement du système reproducteur femelle Bisphenol A Les femmes atteintes de PCOS ont des niveaux élevés de BPA (Takeuchi et al., Endocr J 53: 485) Other pathways may be involved in endocrine disruption of PCOS. BPA is an estrogenic compound widely used in the production of polycarbonate plastics and epoxy resins Women with PCOS have higher levels of the EDC BPA Although adult exposures do not necessarily imply earlier exposures in life, there are data demonstrating nearly 5-fold higher levels of BPA in amniotic fluid compared with other body fluids, suggesting significant prenatal exposure Although a cause and effect of BPA and PCOS have not been demonstrated definitively, the biological plausibility is interesting and worthy of further consideration.

23 Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire
Augmentation significative de l’incidence du cancer du sein au cours des 50 dernières années Facteurs de risque du cancer du sein: durée de l’exposition aux hormones ovariennes: âge à la puberté, première grossesse, ménopause, lactation et parité Risque accru chez les jumelles: exposition importante aux oestrogènes pendant la gestation Windows of vulnerability to carcinogenic agents and "natural" risk factors The standard risk factors for developing breast cancer include age at menarche, first pregnancy, menopause, lactation, and parity. All of these factors are related to lifetime exposures to ovarian hormones. It is also known that there are developmental periods of enhanced vulnerability (see Section I). For example, sensitivity to radiation is highest during puberty. More recently, epidemiological studies have revealed that the intrauterine environment may also influence the risk to develop breast cancer later in life. Studies comparing human dizygotic twins and single births revealed that the propensity to breast cancer is enhanced in female twins, and this outcome was attributed to excess estrogen exposure in dizygotic twins during gestation (120). Rôle hypothetique des xénoestrogènes dans la carcinogenèse de la glande mammaire

24 Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire
In the February 1st issue of the New England Journal of Medicine, Henley and colleagues from the University of Colorado report on 3 children whose gynecomastia resolved after stopping the use of lavender and tea tree oils. Both oils were tested on breast cancer cell lines to determine their interaction with the estrogen and androgen signaling pathways. Henley et al., 2007

25 Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire
Mammogenèse Puberté: développement canaliculaire Pregnancy: Développement lobulo-alvéolaire Rôle des changement des sécrétions hormonales (oestrogènes, progestérone, PRL, hPL) During postnatal life, the mammary gland undergoes massive architectural changes, comparable to those usually associated with organogenesis. These changes occur in response to alterations in endogenous hormone levels such as those associated with puberty and pregnancy and can be induced experimentally by endocrine manipulation. Schematic (Aa–d) and wholemount (Ba–d) presentation of the different stages and the principal hormones that control development. A rudimentary ductal design within the mammary fat pad is visible at birth, which grows at the same rate as the animal until the onset of puberty. During puberty, the cyclical production of ovarian oestrogen and progesterone promotes and accelerates ductal outgrowth (Aa, Ba). At this stage, conspicuous club-shaped structures (terminal end buds (TEB)), where the highest levels of cell division occur, appear at the ductal tips. In the mature virgin, the entire fat pad is filled with a regularly spaced system of primary and secondary ducts, with side branches that form and disappear in each oestrous cycle (Ab, Bb). Hormonal changes that occur when pregnancy begins (the release of prolactin, placental lactogens and progesterone) increase cell proliferation and the formation of alveolar buds (Ac, Bc), which grow and differentiate into milk-secreting alveoli at the end of pregnancy (Ad, Bd). During lactation, alveoli are fully matured and the luminal cells synthesize and secrete milk components into the lumina. ERBB4 (EGF-R) RANK-L, receptor activator of nuclear factor B (NF- B)-ligand. Many studies of endocrine disruptors have illustrated that developmental exposure to these exogenous hormone mimics can alter normal patterns of tissue organization and hence disrupt stromal-epithelial interactions Une exposition aux PE au cours du développement peut altérer l’organisation tissulaire

26 Effets des perturbateurs endocriniens sur le développement de la glande mammaire
Control 25µg/kg BPA 250 µg/kg BPA (J9-J20 gestation) Histoarchitecture of mammary glands from 6-mo-old mice. from mice exposed to DMSO (a; control), 25 μg/kg of BPA (b), and 250 μg/kg of BPA (c) during in utero development from Days 9 to 20 of gestation. Note the proliferation of ducts (D), terminal ducts (TD), and terminal end buds (TEB) indicated in a, and of alveolar buds (AB) indicated in b, which are apparent in both BPA-treated groups. By 6 mo of age, the mouse mammary glands showed a dramatic expansion of the ductal network, such that it filled the entire fat pad. Typically, virgin CD-1 mice of this age develop a ductal tree that comprises terminal ducts, terminal end buds (though far less bulbous than those seen during the pubertal period), and very few alveolar buds. Quantitative analysis of these epithelial structures revealed that in utero exposure of mice to both 25 and 250 μg/kg of BPA resulted in a significant increase of all ductal and alveolar structures relative to the control group Histograms representing tissue changes in whole-mounted mammary glands. Quantitation of ductal-alveolar structures reveals increases in the relative area of ducts (a), terminal ducts (b), terminal end buds (c), and alveolar buds (d) in mammary glands of mice exposed in utero to 25 or 250 μg/kg of BPA relative to DMSO These changes may disturb important regulatory mechanisms and enhance the potential for neoplastic lesions Markey et al., 2001, Biol Reprod, 65, 1215

27 Controverse/exposition-effets du BPA
Exposition prénatale Données biosurveillance: concentrations en BPA du plasma maternel et sang de cordon de l’ordre du ng/ml Concentrations plasmatiques en BPA prédites par modèles PK (de l’ordre du pg/ml) >>> ??? L’ensemble de ces estimations sont inférieures à 1 % de la dose journalière tolérable (DJT) pour le BPA basée sur la NOAEL établie par des études règlementaires. L’évaluation du risque lié à l’exposition au BPA fait l’objet d’une controverse entre les agences règlementaires et la communauté scientifique en raison de la divergence entre les résultats des études toxicologiques règlementaires à partir desquelles la DJT a été établie et les résultats de nombreuses études scientifiques qui mettent en évidence des effets délétères du BPA chez l’animal de laboratoire lors d’une exposition périnatale à des doses très inférieures à la NOAEL. Bien que les données d’exposition en termes de dose soient essentielles, le paramètre clé de l’extrapolation des données de l’animal à l’homme est le niveau des concentrations plasmatiques en BPA qui permet de s’affranchir des différences interspécifiques de pharmacocinétique et des différences liées à la voie d’entrée du BPA. Concentrations plasmatiques de l’ordre du ng/ml associées à des effets délétères lors d’ une exposition prénatale

28 Pharmacocinétique, métabolisme et élimination du BPA
Coefficient d’extraction hépatique (Eh): 99% Absorption : 90% Biodisponibilité (F=1-Eh) <1% 50% chez les rongeurs Près de 100% chez l’homme

29 Controverse/exposition humaine au BPA
Estimée à partir des données urinaires à 0.05µg.kg-1pc.j-1 ? CBPA x Vurine Poids Corporel Dose x Biodisponibilité Concentration plasmatique= Clairance Homme ClBPA = 24.7 mL/(kg.min) ou 103L/h pour 70kg BW Intervalle de prédiction [ ] 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 Poids corporel (kg) Clairance du BPA (L/min) La relation entre les concentrations plasmatiques en BPA et la dose journalière que nous allons examiner successivement et qui sont la biodisponibilité et la clairance plasmatique. La biodisponibilité dépend de facteurs propres à la substance pour une voie d’administration donnée La clairance plasmatique est un paramètre pharmacocinétique fondamental inconnu chez l’homme car son estimation nécessite d’administrer des quantités importantes de BPA et estimé par une approche modélisatrice à partir des données expérimentales obtenues chez l’animal

30 Exposition humaine au BPA
Dose Clairance = Concentration.temps Exposition externe (ng/kg) ml/kg.h ng/ml AUC Clairance= dose AUC

31 Conclusion Exposition humaine aux xénoestrogènes significative: signification biologique, risque Périodes de sensibilité Problème de l’extrapolation à l’homme des données de toxicologie obtenues chez les rongeurs: prise en compte de la toxicocinétique Etudes prospectives difficiles It should be clear from this Scientific Statement that there is considerable work to be done. A reconciliation of the basic experimental data with observations in humans needs to be achieved through translation in both directions, from bench to bedside and from bedside (and populations) to bench. An example of how human observation and basic research have successfully converged was provided by DES exposure in humans, which revealed that the human syndrome is faithfully replicated in rodent models. Furthermore, we now know that DES exposure in key developmental life stages can have a spectrum of effects spanning female reproduction, male reproduction, obesity, and breast cancer. It is interesting that in the case of breast cancer, an increased incidence is being reported now that the DES human cohort is reaching the age of breast cancer prevalence. The mouse model predicted this outcome 25 yr before the human data became available. In the case of reproductive cancers, the human and mouse data have since been confirmed in rats, hamsters, and monkeys (463). This is a compelling story from the perspective of both animal models and human exposures on the developmental basis of adult endocrine disease. Another estrogenic compound, BPA, is also linked to a wide variety of endocrine dysfunction. BPA exposure, particularly in development, increases the risk of mammary cancer, obesity, diabetes, and reproductive and neuroendocrine disorders. The human evidence for BPA is mounting; recently, Lang et al. (464) published a cross-sectional analysis on the relationship between concentrations of urinary BPA and chronic disease states in over 1400 adults in the United States. They found a significant correlation between BPA concentrations in urine with cardiovascular disease and abnormal concentrations of liver enzymes. It would be really interesting to be able to relate the relationship of these outcomes with developmental/fetal exposure to BPA and other xenobiotics. However, epidemiological research on fetal exposure would be logistically difficult and costly because exposures must be measured at several different time points, including gestation, whereas the outcome may not be manifest in some cases until 50 or more years after the initial fetal exposure. Given the reproducibility of the human DES syndrome in rodents and recent evidence for commonalities in a relationship between BPA and cardiovascular endocrine disease, it is obvious that more research in animal models is necessary to enrich our knowledge of the mechanisms by which endocrine disruptors increase the risk of disease. A challenge to understanding the relationship between EDCs and health abnormalities is that EDCs are a "moving target." Individuals and populations are exposed to ever-changing patterns of production and use of these compounds. They also tend to be released into the environment as mixtures, rather than individual chemicals. Therefore, it is important to understand the effects of simultaneous coexposures to these chemicals, which may interact additively, multiplicatively (synergistically), or antagonistically (48). There are limited data on the interactions between chemicals within a class or across classes of chemicals. Presently, there are good analytical methods for measuring exposures to a variety of endocrine disruptors in humans. An increased understanding of the potential human health risks of exposure to mixtures of EDC is important but remains very understudied. Hence, measurement of body burden of the most prevalent xenobiotics would probably be the best strategy for finding a link between exposure and effect. Once known, this could be related to mechanistic studies in laboratory models, and future experiments could be designed to evaluate the effects of combinations of common EDCs in the laboratory, with the obvious caveat that it will not be possible to mimic every possible combination and dose. Despite these challenges, evolving and innovative technologies designed to improve the assessment of human exposure and reproductive and endocrine health endpoints should provide enhanced opportunities for improving our understanding of these relationships.