Conséquences d’une exposition chronique à des doses modérées de cadmium sur le métabolisme du glucose de rats à différents stades de la vie

Impact of chronic and moderate Cd exposure on glucose metabolism of rats at various stages of life

• Auteur / Autrice : Adeline Jacquet
• Direction : Eric Fontaine, Christine Demeilliers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et sciences du vivant
• Date : Soutenance le 28/09/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de bioénergétique fondamentale et appliquée (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Anne Maître
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Le Magueresse-Battistoni, Jérôme Ruzzin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Morio, Hervé Guillou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants

Diabètes

Troubles du métabolisme des glucides

Cadmium

Mots clés libres

Cadmium

Métabolisme glucidique

Toxicité

Faibles doses

Descendance

Cadmium

Glucose metabolism

Toxicity

Low level

Offspring

Résumé

L’exposition à des polluants environnementaux est considérée comme l’un des facteurs pouvant expliquer l’augmentation exponentielle des maladies métaboliques dans le monde. Parmi ces polluants, plusieurs études épidémiologiques suggèrent une association entre exposition au cadmium (Cd) et incidence et sévérité des cas de diabète, mais le sujet reste controversé. Des travaux expérimentaux sur des modèles animaux montrent qu’une exposition au Cd induit des effets divers sur le métabolisme du glucose. Toutefois, ces études ont été réalisées avec des doses de Cd relativement fortes et avec des modèles d’exposition peu réalistes. De plus, très peu de données sont disponibles sur l’effet de l’exposition maternelle sur la descendance. L’objectif de ces travaux était donc d’étudier les possibles altérations du métabolisme du glucose après une exposition orale à des doses faibles de Cd, chez des rats adultes ainsi que sur des jeunes rats exposés via leur mère. Nos résultats montrent qu’à des niveaux de Cd proche des doses de références sans effets chez le rat, les femelles adultes présentent des perturbations du niveau d’insuline plasmatique ainsi qu’une légère diminution de la sensibilité à l’insuline. Ces effets diabétogènes ne sont pas retrouvés chez les mâles. Les résultats de notre seconde étude indiquent que l’exposition maternelle au Cd, pendant la gestation et la lactation, induit des modifications métaboliques précoces chez les descendance, 21, 26 et 60 jours après la naissance. A 21 jours, la tolérance au glucose est altérée. A 26 jours, la sensibilité périphérique à l’insuline est transitoirement restaurée mais la fonction pancréatique est impactée. Enfin, à 60 jours, le défaut de sensibilité à l’insuline est compensé par une sécrétion accrue. Ces travaux mettent en évidence les effets d’une exposition à doses faibles de Cd sur le métabolisme du glucose et renforcent l’idée que l’environnement périnatal, en particulier l’exposition aux polluants, impacte la santé de la descendance, à plus ou moins long terme. Au-delà de ces résultats, ces travaux portent une réflexion sur l’intérêt et la difficulté à mettre en place des modèles animaux d’exposition pertinents, pour répondre à l’enjeu de l’évaluation des risques de l’exposition chronique au Cd.

The exposure to environmental pollutants is considered one of the factors that could explain the exponential increase in metabolic illnesses worldwide. Among these pollutants, many epidemiological studies suggest a link between Cadmium (Cd) exposure and the occurrence and severity of diabetes, although the subject remains controversial. Experimental work on animals shows that exposure to Cd induces various effects on glucose metabolism. However, these studies were performed with relatively high doses of Cd and with unrealistic exposure models. In addition, very little data are available on the effect of maternal exposure and effect on descendants. The aim of this work was to study possible alterations in glucose metabolism after oral exposure to low doses of Cd in adult rats as well as in young rats exposed via their mothers. Results show that when exposed to Cd levels close to no-observed-effect reference values in rats, female rats show disturbances in plasma insulin level and a slight decrease in insulin sensitivity. These diabetogenic effects are not found in male rats. The results of the second study indicate that maternal exposure to Cd during pregnancy and lactation induces early metabolic changes in the offspring, 21, 26 and 60 days after birth. At 21 days, glucose tolerance is altered. At 26 days, the peripheral insulin sensitivity is transiently restored but the pancreatic function is impacted. Finally, at 60 days, the lack of insulin sensitivity is compensated by increased secretion. This work demonstrates the effects of low doses of Cd on glucose metabolism and reinforces the idea that the perinatal environment, in particular exposure to pollutants, affects the health of offspring in the long term. Beyond these results, this work allows the reader to reflect on the interest and difficulty of setting up relevant experimental animal models, in order to tackle the issue of risk assessment of chronic Cd exposure.