Exposition maternelle à un mélange complexe de toxiques environnementaux durant la folliculogenèse et le développement embryonnaire préimplantatoire : étude des conséquences sur l'ovaire et sur la descendance aux stades embryonnaire et postnatal

Maternal exposure to a complex mixture of environmental toxicants during folliculogenesis and preimplantation embryonic development : study of consequences on the ovary and on offspring at embryonic and postnatal stages

• Auteur / Autrice : Sara El Fouikar
• Direction : Roger Léandri, Nicolas Gatimel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie, Physiopathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 08/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toxalim (Toulouse ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance conjointe : Université Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-2024)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Patrat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ronan Garlantézec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charlotte Sonigo, Sébastien Elis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Xénobiotiques

Femmes enceintes -- Santé et hygiène

Toxicologie de la reproduction

Mots clés libres

Gonade

Reproduction

Gamètes

Environnement

Lapin

Embryon

Gonad

Gametes

Reproduction

Environment

Rabbit

Embryon

Résumé

Les xénobiotiques, notamment les perturbateurs endocriniens, font aujourd'hui partie intégrante de l'exposome de l'être humain. Les dernières décennies ont été marquées par une augmentation des données attestant leurs effets néfastes sur diverses fonctions biologiques incluant la fonction de reproduction. L'évaluation de ces risques est basée principalement sur des protocoles qui étudient des situations souvent peu pertinentes pour la réalité humaine. Des efforts au sein de la communauté scientifique permettent de s'éloigner des études sur des toxiques isolés à des doses non physiologiques, néanmoins elles restent minoritaires. Les travaux de cette thèse avaient ainsi pour objectif d'évaluer les effets reproducteurs d'une exposition complexe et pertinente sur deux générations. La période d'exposition étant un paramètre important, ces travaux ciblent la folliculogenèse et le développement embryonnaire préimplantatoire. Ces dernières contribuent fondamentalement au développement et à l'intégrité de la fonction de reproduction et constituent des fenêtres péri-conceptionnelles de vulnérabilité. Nous avons étudié un mélange comprenant huit toxiques environnementaux (BDE-47, BPS, HCB, -HCH, DDE, PFOA, PFOS et DEHP) représentatifs de l'exposition de la femme en âge de procréer. Le protocole d'exposition a été construit afin de reproduire chez le modèle lapin des niveaux plasmatiques comparables à ceux mesurés chez les femmes ayant une forte exposition. Dans une première partie, les travaux ont montré que l'exposition de femelles exposées durant 17 semaines a induit des perturbations significatives de la folliculogenèse terminale et la production de testostérone. De manière rassurante, ces altérations n'ont pas mis en péril la réserve ovarienne en follicules primordiaux, ni les capacités à ovuler et à concevoir des lapines à l'âge de jeune adulte. Dans une seconde partie, les travaux ont ciblé la descendance (F1) de femelles exposées pré-conceptionnellement et/ou durant le début du développement préimplantatoire. Le développement préimplantatoire de ces F1 ne présentait pas d'anomalies malgré l'exposition maternelle. En revanche, l'étude de leur profil de méthylation au stade blastocyste rapporte une hypo-méthylation globale. Le sens et la localisation de ce différentiel de méthylation posent la question des répercussions de cette exposition ancestrale sur la santé future de la descendance, étant donné l'importance de cette période de reprogrammation épigénétique. Les derniers travaux sur ces individus F1 n'ont étonnamment pas montré de phénotype inquiétant. La survie néonatale et le développement jusqu'à l'âge adulte se sont révélés similaires chez tous les groupes d'exposition. Aucune altération des paramètres gonadiques et gamétiques mesurés à l'âge adulte n'a posé de doute sur l'intégrité de leur fonction de reproduction et ce constat a été confirmé par leurs mise à la reproduction une fois l'âge adulte atteint. En conclusion, ces travaux ont démontré des effets négatifs ovariens suite à l'exposition directe aux toxiques néanmoins ils n'induisent pas de répercussions immédiates sur la reproduction. Par la suite, l'étude de la descendance des lapines exposées péri-conceptionnellement n'a pas soulevé d'impacts développementaux et reproducteurs. Ces résultats suggèrent que les gamètes exposés et/ou l'embryon exposé ne sont potentiellement pas les seuls contributeurs des effets délétères multigénérationnels rapportés dans la littérature. De manière inattendue, différentes informations recueillies en routine sur la santé générale des individus F0 et F1 ont rapporté des perturbations ponctuelles du métabolisme lipidique, questionnant l'impact du mélange plus spécifiquement sur la fonction métabolique.

Xenobiotics, notably endocrine-disrupting chemicals, are an integral part of human exposome nowadays. The last decades have been marked by increased experimental data attesting their deleterious effects on diverse biological functions, including reproduction. However, risk assessment has been based essentially on protocols studying scenarios often not relevant to human reality. Efforts within the scientific community are thus shifting the focus from studies on isolated toxicants at non-physiological doses, but relevant studies remain a minority at the moment. The investigations of this thesis aim to evaluate reproductive effects of a complex and relevant exposure on two generations. They target an exposure during folliculogenesis and preimplantation embryonic development, since these processes are periconceptional windows of vulnerability while fundamentally contributing to the development and the integrity of the reproductive function. To address relevancy, the experimental design is a key element of this work. We studied a mixture comprising eight environmental toxicants (BDE-47, BPS, HCB, -HCH, DDE, PFOA, PFOS et DEHP) that are representative of the childbearing women exposure. Exposure protocol was designed to reproduce, within the model rabbit, circulating levels similar to those encountered in rather highly exposed women. In a first study, we showed that female rabbits (F0) exposed during 17 post-natal weeks presented alterations of terminal folliculogenesis and testosterone levels. Reassuringly these perturbations did not impact ovarian reserve of primordial follicles, ovulation nor the ability to reproduce at an early stage of sexual maturity. In a second study, the experiments targeted the progeny of F0 exposed preconceptionnally and/or during the beginning of preimplantation development. Preimplantation development did not show abnormality despite maternal exposure. Nevertheless, the study of DNA methylation profile at the blastocyst stage reported a global hypomethylation in exposed embryos. The direction and the location of this methylation differential raise the question on the impacts of an ancestral exposure on the future development and health of the progeny, especially considering the importance of embryonic epigenetic reprogramming. The last part of the work showed that F1 individuals did not exhibit abnormal phenotypes. Neonatal survival and development until adult stage was similar in all exposure conditions. Gonadal and gametic parameters measured in adults did not cast doubt on the integrity on males and females reproductive function. These findings were then confirmed with the results of their breeding once sexual maturity was acquired. In conclusion, our work revealed negative effects of the mixture at the molecular levels of ovarian processes without immediate repercussions on female reproductive function. The following experiments on F1 progeny did not highlight altered developmental and reproductive parameters. These results suggest that exposure of the gametes and preimplantation embryo is potentially not the only contributor to the deleterious multigenerational effects of environmental exposures reported in the literature. Lastly, the data recorded routinely to monitor general health of F0 and F1 animals unexpectedly revealed punctual alterations of lipid metabolism thus questioning the impact of the mixture specifically on the metabolic function.