Recherche Avancée

Thèse soutenue

Détection et évaluation de la cyto-génotoxicité des métaux par l'étude du métabolisme bioénergétique cellulaire et des lésions primaires de l'ADN : exemple du chrome

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Auteur / Autrice : Wei Liu
Direction : Philippe Gallice
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Environnement et santé
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biogénotoxicologie et mutagenèse environnementale (Marseille)

Résumé

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Le chrome, qui est un des métaux le plus utilisé, est à l’origine de nombreuses pathologies. Par contact cutané direct, ce métal provoque des dermatites allergiques et des ulcères. Son absorption par la voie pulmonaire entraîne l’apparition de cancers. Ce métal et certains de ses de����rivés sont d’ailleurs classés cancérogènes par l’IARC. Bien que de nombreuses études aient été menées pour comprendre le potentiel toxique de ce métal, sa toxicité et les mécanismes moléculaires mis en jeu restent encore méconnus. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié l’effet de Cr(VI) au niveau de la bioénergétique cellulaire. Elle revêt deux aspects : l’une concerne la thermogénèse, l’autre la respiration cellulaire. La thermogénèse déterminée par une méthode originale de microcalorimétrie permet de montrer que la production de chaleur par les fibroblastes est un fidèle reflet du catabolisme du glucose, principale source énergétique indispensable à la vie des cellules. En présence du Cr(VI), la thermogénèse est altérée de façon dose dépendante. Ainsi Cr(VI) entraîne à forte dose une diminution du catabolisme du glucose et donc de son utilisation. Le couplage de cette propriété avec l’étude de la respiration cellulaire par oxymétrie permet de montrer que l’action de Cr(VI) se situe au niveau mitochondrial. En effet, une étroite corrélation entre l’effet sur la thermogénèse et la consommation d’oxygène par la cellule est observée. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons donc abordé l’étude de la génotoxicité et de la mutagénicité du Cr(VI). Le test des comètes associé avec l’enzyme spécifique Fpg nous a permis de mettre en évidence les cassures de brin de l’ADN ainsi que l’oxydation des bases. Ensuite le test des micronoyaux a été utilisé pour déterminer l’atteinte chromosomique. La mise en évidence de micronoyaux sous l’effet du Cr(VI) permet de montrer que ce métal est responsable d’un effet mutagène et clastogène. Enfin la formation d’adduits à l’ADN et la production d’ERO ont été étudiés afin de compléter cette évaluation et approcher le mécanisme d’action du Cr(VI). L’observation d’une relation dose-effet entre les dommages de l’ADN et la formation d’adduits permet de penser que les adduits seraient responsables des altérations de l’ADN. Néanmoins l’ensemble des nos résultats ne permet pas de mettre en évidence un lien direct entre cytotoxicité et génotoxicité. En effet, la dégradation de la thermogénèse associée à la respiration cellulaire due principalement à la présence d’ERO est observée pour de fortes concentrations de Cr(VI) alors que la génotoxicité et la mutagénicité sont observées dès les faibles concentrations. Ainsi donc il est possible d’admettre que la bioénergétique cellulaire est ici un reflet d’une toxicité aigüe du Cr(VI), alors que les dommages de l’ADN sont plutôt un reflet de la toxicité chronique du Cr(VI).