Analyse in vitro de la pollution par utilisation d'un modèle cellulaire contenant un gène reporteur sous le contôle du promoteur du gène de stress hsp70

• Auteur / Autrice : Sélim Aït-Aïssa
• Direction : Claude Lambré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tests de toxicité in vitro

Promoteurs (génétique)

Polluants

Mots clés libres

Toxicité

Résumé

Dans ce travail, le modèle cellulaire HeLa-CAT contenant le promoteur humain hsp70 couplé au gène de la Chloramphénicol acétyl transférase a été caractérisé vis-à-vis de divers polluants environnementaux et sur des échantillons complexes. Le système répond de façon précoce, i. E. Avant apparition de cytotoxicité, aux métaux lourds et à certains pesticides organochlorés. Avec les chlorophénols, l'induction du gène hsp70 est corrélée à un effet cytotoxique et au caractère lipophile des substances (logKow), révélant un effet aspecifïque (narcotique) conduisant à l'induction du promoteur hsp7O. Enfin, des agents strictement génotoxiques (composés anticancéreux) ou d'autres composés organiques (hydrocarbure polycyclique, autres pesticides) n'induisent pas le promoteur hsp7O. Le modèle est apparu utile pour mettre en lumière le mode d'action des toxiques. Une réponse précoce est liée à un stress oxydant généré par le cadmium ou la TCHQ, ce qui n'est pas le cas avec le pentachlorophénol (PCP). L'importance de la métabolisation hépatique du PCP et du benzo(a)pyrène sur l'expression des HSP est également montrée à l'aide du modèle HepG2. L'application du modèle à quatorze éluats de déchets industriels a montré une proportion importante de réponses positives (78%), une corrélation sigr. . Icative (p<0,01) étant observée entre l'induction hsp7O et la teneur en métaux des échantillons. Des corrélations significatives sont obtenues entre l'induction du gène hsp7O et la mesure de toxicité chronique dans les tests algues (p<0,001) et Ceriodaphnia duhia (p<0,001) ainsi que dans le test de toxicité aiguë sur daphnies (p=0,007). Ces résultats indiquent que l'induction hsp70 mesurée in vitro est pertinente pour prédire des effets in vivo. La validation de ce type de modèle peut être envisagée pour la caractérisation toxicologique de la pollution.

Biomonitoring of pollution requires low cost effectiveness and easy to use bioassays. This has stimulated the use of reporter genes systems using stress inducible promoters. In this work, we aimed to characterize the potentiel of a in vitro cellular model containing the hsp ri! promoter linked to the chloramphenicol acetyl transferase gene as a simple test for the screening of environnent pollutants and complex mixtures. An early hsp7O induction, i. E. Before cytotoxicity, was observed with heavy metals and some pesticides. With chlorophenol compounds, hsp70 induction occurs at highly cytotoxic doses. A structure activity relationship is evidenced in relation to the octanol/water coefficient (Kow), showing that hsp7O induction by eight of the organic chemicals studied occurred through a non specific (e. G. Narcotic) process. No promoter induction was noticed with strictly genotoxic compounds (anticancer drags) or with others organies (polycyclic hydrocarbons, others pesticides). The patterns of gene expression shows the relevance of the cellular model to study the mechanisms leading to hsp70 induction. In HeLa cens, hsp70 induction by cadmium or tetrachlorohydroquinone (TCHQ), but not by pentachlorophenol (PCP), was mediated by an oxidative stress. On the second band, the influence of PCP and benzo(a)pyrene metabolization by cytochrome P4501A on HSP expression is suggested in HepG2 cells. Eventually, HeLa-CAT cells were applied to evaluate the in vitro toxicity of fourteen industrial wastes. Most of the tested samples (78%) induced the hsp7O promoter, showing a good correlation (p<0. 01) with metal content. Significant correlation were also observed between the in vitro test and in vivo ecotoxicity tests with algae (p<0. 001), Ceriodaphnia dubia (p<0. 001) 1ndDaphnia magna (p=0. 007). It appears that the proposed cellule model would be a good predictor of chronic toxicity on aquatic organisms and is pertinent to detect metals toxicity in complex mixtures. Its use in a battery of tests can be envisioned for the toxicological characterization of pollution