Rôle de la vitamine A dans la toxicité des dioxines

[piwi]

J'avais promis de parler de cela un jour ou l'autre, je viens de trouver le temps de le faire ^_^
Le papier original est là (en libre accès): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21807577

Les dioxines sont des composés classifiés comme toxiques, mutagènes et cancérigènes, parfois teratogènes (perturbent le développement embryonnaire). Leur production est pourtant inhérente au mode de vie occidental moderne dans la mesure où ces molécules se forment lors de tout processus de combustion incomplète (usines, incinérateurs, métallurgie, échappements des véhicules à essence, tabagisme…), on les retrouve aussi durant la production de papier (utilisation de chlore) et dans les pesticides (le tristement célèbre agent orange). Rependues quotidiennement dans l’atmosphère, elles ont pourtant surtout suscité l’inquiétude lorsqu’elles ont été répandues en masse au décours d’accidents industriels (Séveso, Italie, 1976). De fait, leurs effets sur l’animal comme sur l’homme ont étés largement étudiés, et il est apparu dans plusieurs études qu’ils pourraient être en relation avec une perturbation du fonctionnement de la vitamine A dans l’organisme. Cependant la relation entre dioxine et vitamine A restait à éclaircir. Ainsi, le but de notre étude était d’apporter un nouvel éclairage sur la question en prenant pour modèle d’étude l’induction de fentes palatines par la dioxine 2,3,7,8 tetrachloro dibenzo para dioxine (TCDD ; composé considéré comme le plus toxique de la famille des dioxines).
Il n’est peut être pas nécessaire d’entrer dans le détail de toute la biologie qui sous tend ce papier, cependant, certaines choses doivent être dites afin de pouvoir comprendre la suite.
(1) L’administration de TCDD à une femelle souris gestante entraine la formation (ou plutôt la persistance) d’une communication entre la cavité orale et la cavité nasale. Cette persistance est le témoin d’un défaut de formation du plafond osseux de la cavité orale, le palais (que chacun peu sentir avec sa langue). Ce défaut s’appelle une fente palatine. De manière intéressante, il s’agit d’un défaut fréquemment observé dans le monde occidental (si tant est que ceci signifie quelque chose). Par exemple, en Europe cette malformation touche 1/2500 personnes.
(2) La vitamine A est métabolisée dans l’organisme par des enzymes au doux nom de rétinaldehyde deshydrogénases (RALDH) en acide rétinoïque (AR) ; c’est ce dernier qui est la principale forme biologiquement active de la vitamine A.
(3) Les dioxines et l’AR fonctionnent en se liant à des molécules (des récepteurs) qui se fixent sur l’ADN et induisent le fonctionnement de gènes. Pour les dioxines le récepteur s’appelle AHR (récepteur des hydrocarbures aromatiques) ; pour l’AR les récepteurs s’appellent les RAR (récepteur de l’AR) dont il existe trois version A, B, G (alpha, beta, gamma).

Notre question principale de travail était : est ce que la TCDD a besoin de l’AR pour induire une fente palatine. Pour y répondre, nous avons inactivé les gènes codant pour (1) RALDH3, la seule enzyme de synthèse de l'AR présente dans la région du palais au moment de sa formation, la conséquence est une absence de production d’AR ; (2) RARA et RARG qui sont les récepteurs qui jouent un rôle dans la formation du crâne, la conséquence est que l’AR ne peut plus agir. Si la TCDD fonctionne en interaction avec l’AR, alors en cassant le fonctionnement de l’AR, nous devrions casser le fonctionnement de la TCDD. C’est exactement ce qui c’est produit pour les souris mutantes pour RALDH3 et RARG. Ainsi, nous avons montré que la TCDD a besoin d’AR pour induire une fente palatine et que l’AR agit par le biais de RARG dans le processus.

A ce stade, la question était : est ce que la TCDD agit sur la voie de l’AR pour induire une fente palatine ?
Nous avons utilisé, entre autres, des souris porteuses d’un gène qui, quand l’AR est actif, nous permet de colorer les cellules concernées en bleu. Ceci a un double intérêt, il permet de savoir dans quelles cellules l’AR est actif et de quantifier son activité de manière indirecte (cellules plus ou moins bleues). Cette expérience, et d’autres, ont permis de montrer que l’activité de l’AR n’est pas modifiée par la TCDD.
Ainsi si la TCDD n’agit pas sur l’AR, alors une autre hypothèse était que c’est l’AR qui agit sur la TCDD. Ceci nous amené à quantifier l’activité du gène codant pour AHR chez nos mutants RALDH3, et il est apparu que cette activité y est largement réduite. Afin de mieux étudier le lien entre AHR et l’AR, nous avons donné de l’AR à des cellules cultivées en présence de cycloheximide, un inhibiteur de la synthèse protéique. C’est-à-dire que si l’AR a un effet sur l’activité du gène Ahr, alors cela signifie qu’il agit directement sur ce gène, sans intermédiaire. L’expérience a montré que même en présence de cycloheximide, l’AR active toujours le gène Ahr. Pour aller encore plus loin, nous avons utilisé des cellules dans lesquelles tous les RAR ont étés inactivés, dans ce modèle, l’AR n’active plus le gène Ahr. Ainsi nous avons montré que l’AR active le gène Ahr par le biais de RARs qui se fixent directement sur le gène.

En conclusion, nous avons montré que l’AR contrôle, grâce à RARG, la toxicité des dioxines sur le palais des souris en contrôlant l’activité du gène Ahr, c'est-à-dire la quantité de récepteurs disponibles. Cette observation renforce une observation similaire qui avait été faite chez le poisson. Ainsi, on peut penser que ce que nous montrons est un mécanisme général, conservé dans l’évolution et qui pourrait être à l’œuvre dans plusieurs des autres effets toxiques des dioxines.


Voilà pour la petit histoire un peu simplifiée.
piwi
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[mh34]

Merci beaucoup pour ce résumé très accessible.
Je saute sans doute pas mal d'étapes, mais avec ce que vous avez mis en évidence, est-ce qu'il serait à terme envisageable de prévenir les fentes palatines ( 1/700 naissances quand même) un peu comme on prévient les anomalies de fermeture du tube neural, en agissant sur les apports alimentaires, donc ici en limitant l'apport en vitamine A si j'ai bien compris?

[piwi]

Bonjour,

Tu as parfaitement compris le sens de ce travail
La chose dommage que montre cette étude, c'est qu'effectivement, il faudrait créer une hypovitaminose A. Mais comme tu le sais sans doute, d'une part ce n'est pas simple à mettre en place techniquement parce que les réserves en vitamine A ne s'épuisent pas comme ça, le système a une grande inertie. D'autre part, la vitamine A est très importante pour le développement embryonnaire, l'hypovitaminose A, comme l'hypervitaminose A, sont tératogènes.

[LXR]

Merci pour ce résumé Piwi.

Existe-t-il des antagonistes d'AhR? Dans ce cas pour contrer l'effet des dioxines sur le développement, une administration d'un antagoniste d'AhR pourrait régler le problème? Est-ce qu'un élément de réponse du RAR a été identifié sur le promoteur du gène AhR? Dans le cas contraire ou même dans ce cas là, on pourrait aussi imaginer un cross-talk avec un autre récepteur nucléaire sur le promoteur d'AhR ce qui pourrait permettre d'agir sur le deuxième récepteur nucléaire vu que le contrôle du métabolisme de l'acide rétinoïque semble délicat (cf message #3)?

Connait-on les mécanismes par lesquels l'AhR induit des malformations au cours du développement? Si la voie de l'acide rétinoïque stimule l'expression de l'AhR dans le mésenchyme nasal, l'AhR doit avoir un rôle dans le développement nasal? Par rapport à la question précédente, est-ce que les dioxines sont considérées comme des disrupteurs endocriniens de l'AhR?

L'étude que vous avez faite est vraiment élégante, c'est un beau papier!

[A voir en vidéo sur Futura]

[piwi]

Salut,
Je n'ai pas eu le temps de te répondre plus vite; j'ai des journées plutôt chargées ces derniers temps. Antagonistes Ahr, oui ça existe, cependant, je ne suis pas certain qu'ils soient très spécifiques ni que des doses thérapeutiques puissent être envisageables. Reste que les effets tératogènes chez l'homme ne sont pas évident, le fait marquant serait plus une augmentation de la susceptibilité à toute forme de cancer, difficile d'en donner au tout venant.
Pour le RARE, j'en ai cherché, et je n'en ai pas trouvé d'évident. Maintenant, on parle des RARE, mais finalement, on connait assez peu de gènes avec un RARE clairement identifié, depuis le temps, il faudrait peut être commencer à chercher d'autres choses ^_^
Pour les cross talk, il y a pas de choses qui ont été envisagées, les interactions AHR-RE sont connues de longues date, on pense aussi que les TR pourraient aussi interagir avec la signalisation AHR. Il y a des pistes.
En fait, les dioxines interfèrent avec le développement du palais à plusieurs niveaux, au moment de la formation des bourgeons palatins, au moment de la fusion des bourgeons palatins. Elles agissent aussi sur le rein en formation. pour les reins et la fusion des bourgeons palatins, il y a plusieurs pistes envisagées qui conduisent à un défaut d'apoptose (EGF, EGFR, TGFA,...)
Pour le rôle physiologique de AHR dans le développement nasal, il n'est pas évident dans la mesure où les souris Ahr-null naissent et vivent à peu près normalement. La fonction physiologique de AHR reste encore peu claire; le fait qu'il ait un ligand endogène reste discuté. Il semblerait qu'il en ait. Pour ta dernière question, je pense que oui, on peut le considérer ainsi dans la mesure où les dioxines sont considérées comme des polluants et qu'il est peu accepté que ces dernières soient les ligands naturels de AHR. On peut considérer que les dioxines perturbent le fonctionnement normal de cette voie de signalisation.

@+
piwi