Identification des contaminants environnementaux agissant comme obésogènes en utilisant les larves de poisson zèbre comme modèle

Identification of environmental contaminants acting as obesogens using zebrafish larvae as a model

• Auteur / Autrice : Sara Kassir
• Direction : Patrick Babin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 02/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Neuro-Dégénérescence et Dysmétabolisme
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies rares : génétique et métabolisme (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Magalie Baudrimont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Magalie Baudrimont, Marie-Christine Chagnon, Demetrio Raldúa, Claude Atgié, Pierre-Damien Denechaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Chagnon, Demetrio Raldúa
• DOI : 10.70675/1af6109ez5d41z443cza0e1z8a37e375654f

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perturbateurs endocriniens

Danio rerio

Tissu adipeux

Métabolisme basal

Obésité

Mots clés libres

Obésité

Balance énergétique

Tissu adipeux blanc

Poisson zèbre

Perturbateurs endocriniens

Obésogènes

Anti-obésogènes

Zebrafish obesogenic test (ZOT)

Obesity

Energy balance

White adipose tissue

Zebrafish

Endocrine disruptors

Obesogens

Anti-obesogens

Zebrafish obesogenic test (ZOT)

Résumé

L'obésité est définie comme une maladie de santé publique dans laquelle une accumulation excessive anormale de graisse corporelle entraîne des effets néfastes sur la santé. Un facteur proposé pour l'augmentation de l'obésité est l'exposition à des perturbateurs endocriniens chimiques agissant comme obésogènes. Ces molécules perturbatrices peuvent affecter le tissu adipeux blanc (TAB) directement ou indirectement via d'autres organes. Ils contribuent à la prise de poids et à l'obésité, par exemple en modifiant le nombre, la taille et/ou la fonction des adipocytes blancs. Malgré une augmentation rapide des modèles in vitro disponibles pour évaluer les contaminants adipogéniques et potentiellement obésogènes, il existe un besoin d'organismes modèles alternatifs pour évaluer les obésogènes dans un contexte physiologiquement pertinent. Les travaux engagés ont permis d'optimiser toutes les étapes du protocole du « zebrafish obesogenic test » (ZOT) initialement publié par Tingaud-Sequeira et al., J. Lipid Res. 52(9):1765-1772, 2011. Ce test in vivo à court terme permet d'évaluer les effets de la composition de l'alimentation et/ou des contaminants environnementaux et des produits pharmaceutiques sur l'adiposité du corps entier à l'aide d'une méthode d'imagerie d'évaluation des lipides neutres à haute résolution. Des directives sur les paramètres zootechniques, y compris les conditions d'élevage des larves, l'alimentation et la sélection des larves à enrôler sont fournies. Une coloration in vivo optimisée des gouttelettes lipidiques d'adipocytes avec du rouge de Nil avant et après l'exposition à des molécules chimiques est délivrée pour minimiser la coloration de fond et le stress des animaux. En utilisant le tissu adipeux sous-cutané des rayons de la nageoire anale comme sous-emplacement approprié du TAB, une procédure et des outils sont mis à disposition pour l'acquisition rationnelle d'images de microscopie à fluorescence grand champ et leur analyse automatisée par ordinateur. Cela permet de minimiser et de distinguer la variabilité intrinsèque de la méthode d'essai de l'effet biologique mesuré. Le protocole optimisé fournit la base d'une méthode de test et de dépistage pratique pour fournir des informations pertinentes pour les évaluations des risques environnementaux et humains. ZOT a le potentiel de devenir un test réglementaire de l'OCDE pour le dépistage in vivo d'obésogènes potentiels agissant sur la taille des adipocytes blancs. Il propose également un système d'évaluation in vivo de composés anti-obésogènes. Ayant en main un protocole ZOT optimisé pour le criblage de molécules ciblant l'adiposité, treize produits chimiques sélectionnés ont été évalués, d'abord pour leur toxicité systémique, puis pour leur effet obésogène potentiel. En plus des témoins positifs tels que le tributylétain et la rosiglitazone, trois d'entre eux se sont révélés être des produits chimiques obésogènes en ZOT. L'effet d'un régime riche en graisses sur le caractère obésogène de molécules sélectionnées a également été étudié. Pour augmenter les connaissances toxicologiques, des analyses chimiques et omiques et un test de locomotion spontanée ont été effectués. Les résultats obtenus ont montré qu'une diminution de la locomotion larvaire et donc de la dépense énergétique pendant vingt-quatre heures n'était pas une condition suffisante pour expliquer le mode d'action des composés obésogènes identifiés. Enfin, sur la base des résultats omiques, des signatures moléculaires obésogènes prédictives putatives ont été suggérées et sont toujours à l'étude. En conclusion, les obésogènes identifiés sont capables d'induire un phénotype d’économie de l’utilisation des réserves énergétiques en inhibant, durant le jeûne, la mobilisation des graisses ou encore en favorisant leur stockage dans les adipocytes blancs.

Obesity is defined as a public health disease in which abnormal excessive body fat accumulation causes adverse effects on health. One proposed factor to the rise in obesity is the exposure to endocrine disruptor chemicals acting as obesogens. These disrupting molecules can affect white adipose tissue (WAT) directly or indirectly through other organs. They contribute to weight gain and obesity for example by altering the number, size and/or function of white adipocytes. Despite a quick rise in available in vitro models for evaluating adipogenic and potential obesogenic contaminants, there is a need for alternative model organisms to assess obesogens in a physiologically relevant context. The work undertaken has made it possible to optimize all the stages of a protocol called the ''zebrafish obesogenic test'' (ZOT) initially published by Tingaud-Sequeira et al., J. Lipid Res. 52(9):1765-1772, 2011. This short-term in vivo assay assesses the effects of dietary composition and/or environmental contaminants and pharmaceuticals on whole-body adiposity using a high-resolution neutral lipid evaluation imaging method. Zootechnical parameter guidelines, including larvae rearing conditions, feeding, and selection of larvae to be enrolled are provided. An optimized in vivo staining of adipocyte lipid droplets with Nile Red before and after exposure to chemical molecules is delivered to minimize background staining and animal stress. Using the anal fin ray subcutaneous adipose tissue as a suitable WAT sublocation, a procedure and tools are made available for rational acquisition of widefield fluorescence microscopy images and their computer-based automatized analysis. The proposed guide procedure makes it possible to minimize and distinguish the intrinsic variability of the test method from the biological effect measured. The optimized protocol provides the basis for a convenient testing and screening method to provide relevant information for environmental and human risk assessments. ZOT has the potential to become an OECD regulatory test for the in vivo screening of potential obesogens acting on white adipocyte size. It also provides a system for in vivo evaluation of anti-obesogenic compounds. Having in hands an optimized ZOT protocol for screening molecules that target adiposity, thirteen selected chemicals were evaluated, first for their systemic toxicity, and then for their potential obesogenic effect. In addition to positive controls such as tributyltin and rosiglitazone, three of them were demonstrated to be obesogenic chemicals in ZOT. The effect of high fat diet on the obesogenic character of selected molecules was also investigated. To increase toxicological knowledge, chemical and omic analyzes and a spontaneous locomotion test were performed. The obtained results showed that a decrease in larval locomotion and therefore the energy expenditure during twenty-four hours was not a sufficient condition to explain the mode of action of the identified obesogenic compounds. Finally, based on the omics results, putative predictive obesogen molecular signatures were suggested and are still under investigation. In conclusion, the identified obesogens are able to induce a thrifty phenotype of the use of energy reserves by inhibiting, under fasting conditions, the mobilization of fat or even by promoting its storage in white adipocytes.