Principaux mécanismes expliquant l'effet protecteur de trois aliments contre la génotoxicité digestive d'une amine hétérocyclique, l'IQ : étude chez le rat à flore contrôlée

Main mechanisms explaining the chemoprotective effect of three diets against digestive IQ genotoxicity by the use of gnotobiotic rat model

• Auteur / Autrice : Christèle Humblot
• Direction : Claude Andrieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Bacteroi͏̈des

Côlon

Prébiotique

Rmn

Beta-glucuronidase

Légumes crucifères

Probiotique

Xénobiotiques

Résumé

Les amines hétérocycliques sont des molécules cancérogènes produites lors de la cuisson des viandes et des poissons à partir d'acides aminés, de créatinine et de sucres. Nous avons démontré l'effet chimioprotecteur du chou de Bruxelles, de l'inuline et d'un lait fermenté vis-à-vis de la génotoxicité digestive d'une amine hétérocyclique, la 2-amino-3-méthylimidazo[4,5-f]quinoline (IQ), chez un modèle de rat à flore humaine. L'effet protecteur du chou de Bruxelles s'accompagne d'une modification de l'activité UDP-glucuronosyl transférase hépatique, enzyme majeure de détoxification de l'IQ ; celui de l'inuline d'un bouleversement de la flore intestinale, en particulier d'une diminution de l'activité ß-glucuronidase. Nous avons cherché si cette enzyme réactive l'IQ en hydrolysant ses dérivés glucuronidés formés dans le foie. Pour cela nous avons construit un mutant d'E. Coli isogénique pour le gène uidA codant pour la ß-glucuronidase et monoassocié des rats sans germe, soit avec la souche sauvage, soit avec son mutant isogénique déficient. Le traitement à l'IQ induit deux fois plus de lésions dans le côlon des rats lorsqu'ils portent l'activité ß-glucuronidase, démontrant le rôle majeur de la ß-glucuronidase bactérienne dans l'effet génotoxique de l'IQ. Pour finir, nous avons cherché à élargir les connaissances du métabolisme bactérien de l'IQ en l'incubant in vitro, avec des flores fécales humaines ou des bactéries isolées de celle-ci et en utilisant une méthode d'analyse exhaustive du métabolisme, la RMN du proton. La 7-OH-IQ, métabolite de détoxification, a été détectée comme unique dérivé bactérien de l'IQ. Nous avons identifié 10 souches biodégradantes.

Heterocyclic amines (HA) are carcinogenic compounds produced during meat and fish cooking from amino acids, creatinine and sugars. We found that Brussels sprouts, inulin and a fermented milk have a chemoprotective effect against the digestive genotoxicity of a HA, i. E. 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline (IQ), using human microbiota associated-rats as an animal model. The protective effect of Brussels sprouts was associated with an induction of hepatic UDP-glucuronosyl transferase activity, the main IQ-detoxifying enzyme. Inulin effect was correlated with strong variation of the intestinal microbiota, especially with a reduction of ß-glucuronidase activity. In order to investigate if this enzyme could favour the reactivation of IQ by hydrolysing glucurono-conjugates formed in the liver, we constructed a ?-glucuronidase deficient mutant from a wild type ''?-glucuronidase +'' E. Coli strain by deleting specifically the gene uidA encoding for this enzyme. Germ free rats were associated either with the wild type strain, or with the isogenic deficient mutant. We found that IQ treatment induced twice as much DNA damages in the colonocytes of the rats carrying the ?-glucuronidase activity than in their ''ß-glucuronidase -'' companions, thus demonstrating the pivotal role of bacterial ß-glucuronidase in the genotoxic effect of IQ. Finally, we investigated the action of the human intestinal microbiota on native IQ by incubating it with human fæcal samples and bacteria isolated from it in vitro. 1H-NMR spectroscopic analysis of crude incubation media showed that IQ is converted into a single harmless metabolite, the 7-OH-IQ. We have identified 10 biodegradative strains.