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L'influence des insecticides néonicotinoïdes sur la stéroïdogenèse dans deux modèles cellulaires humains en co-culture physiologiquement représentatifs

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Viau, Rachel (2018). L'influence des insecticides néonicotinoïdes sur la stéroïdogenèse dans deux modèles cellulaires humains en co-culture physiologiquement représentatifs Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 147 p.

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Résumé

Il existe des preuves croissantes qui démontrent que les humains sont constamment exposés à des composés chimiques perturbateurs endocriniens via l’alimentation et l’environnement. Une nouvelle classe majeure d’insecticides utilisés dans le monde pour la protection des cultures agricoles, nommée les néonicotinoïdes, est de plus en plus présent dans l’environnement. Le thiamethoxame, le thiaclopride et l’imidaclopride sont les plus couramment utilisés sur le marché. Leurs persistances et applications posent plusieurs inquiétudes pour la santé humaine. Les perturbateurs endocriniens sont connus pour affecter les processus hormonaux qui pourraient causer des problèmes à la reproduction, des toxicités ainsi que de promouvoir certains cancers, comme le cancer du sein hormono-dépendant. L’aromatase (CYP19) est une enzyme clé de la synthèse des oestrogènes, où le gène est exprimé de façon promoteur- et tissu-spécifique. Cette enzyme peut être problématique dans le développement du cancer du sein hormono-dépendant puisque la progression est basée sur la surproduction d’oestrogènes des cellules stromales aux alentours des tumeurs. L’aromatase est aussi essentielle au bon développement foetal lors de la grossesse en assurant les communications complexes entre la mère, le placenta et le foetus. L’objectif de cette étude était de démystifier les mécanismes que les insecticides néonicotinoïdes utilisent pour causer leurs effets potentiels perturbateurs endocriniens dans deux modèles de co-cultures distinctes et physiologiquement représentatives. En premier lieu, nous avons clarifiés les mécanismes par lesquels ces contaminants perturbent la biosynthèse de l’oestriol dans un modèle de co-culture féto-placentaire utilisant les lignées cellulaires BeWo (placentaires) et H295R (surrénale foetale). Notre deuxième objectif était de développer un nouveau modèle de co-culture représentant le microenvironnement stroma-tumoral d’un cancer du sein oestrogène-dépendant en utilisant les lignées cellulaires Hs578t (stromales mammaires) et T-47D (cancer du sein hormono-dépendant). Le premier modèle préétabli de l’unité féto-placentaire a été appliqué comme outil de dépistage et de recherches mécanistiques pour les insecticides néonicotinoïdes. Les cellules Hs578t et T-47D pour le nouveau modèle ont été profilées par RT-qPCR pour l’expression des enzymes stéroïdogéniques. Les données préliminaires par expression génique (RT-qPCR) et prolifération cellulaire de T-47D en réponse aux oestrogènes (WST-1) valident la pertinence des deux types cellulaires pour ce modèle d’étude. Les premiers résultats obtenus en co-cultures suggèrent que les deux compartiments communiquent comme on observe chez des patients, ce qui valide leurs pertinences physiologiques. Le nouveau modèle requiert encore plusieurs optimisations et caractérisations. Le raffinement des conditions expérimentales va permettre l’utilisation de ce modèle comme outil de recherches fondamentales et appliquées pour évaluer davantage le potentiel perturbateur endocrinien des insecticides néonicotinoïdes.

Abstract

There is increasing evidence that humans and wildlife are continuously exposed to endocrine disrupting chemicals through their diet and environment. Neonicotinoids are a new group of insecticides used in crop protection and are increasingly present in our environment. Thiamethoxam, thiacloprid and imidacloprid are the most commonly used neonicotinoids on the market. Their use and persistence in the enviroment pose several concerns for human health. Endocrine disruptors are known to disrupt hormonal processes that may cause reproductive problems, developmental toxicities and promote endocrine cancers such estrogen-dependent breast cancer. Aromatase (CYP19) is a key enzyme in estrogen biosynthesis and its gene expression is tissue and promoter-specific. Aromatase activity is increased in hormone-dependent breast cancer and stimulates its progression due to the overproduction of estrogens in the stromal cells surrounding the tumors. Aromatase is also essential for fetal development during pregnancy by mediating the complex hormonal interactions between the mother, the placenta and the fetus. The main objective of this study was to elucidate potential endocrine disrupting mechanisms of neonicotinoid insecticides using two distinct physiologically relevant cellular co-culture models. As a first objective, we clarified the mechanism by which neonicotinoids differentially altered estradiol and estriol biosynthesis in a fetoplacental co-culture using BeWo (placental) and H295R (fetal adrenal) human cell lines. Our second objective was to develop a new co-culture model recreating the stromal-tumoral microenvironment found in estrogen-dependent breast cancer using the human cell lines Hs578t (mammary stromal) and T-47D (hormone-dependent breast cancer). The pre-established fetoplacental model was applied as a tool for mechanistic studies of the endocrine disrupting effects of neonicotinoid insecticides. The Hs578t and T-47D cell lines for the new co-culture model was profiled for the presence of steroidogenic enzymes by quantitative RT-qPCR. The gene expression (RT-qPCR) profile of the two cell types and T-47D cell proliferation in response to estrogenic compounds was consistent with that of human breast cancer patients, thus validating the physiological relevance of this co-culture model. The new model still requires further optimisation and characterization. The refinement of this novel co-culture model will allow it to be used as a physiologically relevant tool for fundamental and applied research to further assess the endocrine disrupting potential of neonicotinoid insecticides and other environmental chemicals.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Sanderson, J. Thomas
Mots-clés libres: Insecticides néonicotinoïdes; co-culture cellulaires; stéroïdogenèse; aromatase (CYP19); unité féto-placentaire; cancer du sein hormono-dépendant, Neonicotinoid insecticides; cellular co-cultures; steroidogenesis; aromatase (CYP19); fetoplacental unit; hormone-dependent breast cancer
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 08 mars 2019 15:34
Dernière modification: 08 mars 2019 15:41
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7885

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