Etude protéomique des effets toxiques de la microcystine-LR sur le foie de Médaka (Oryzias latipes)

par Karim Mezhoud

Thèse de doctorat en Toxicologie. Biologie moléculaire

Sous la direction de Marc Edery.

Soutenue en 2007

à Paris, Muséum national d'histoire naturelle , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) .

Le président du jury était Max Goyffon.

Le jury était composé de Noureddine Bouaïcha, Danièle Praseuth.

Les rapporteurs étaient Hélian Boucherie, Abdellatif Boudabous.

mots clés

• Microcystine LR
• Bioinformatique
• Spectroscopie de masse
• Protéomique
• Oryzias latipes

Résumé

Les microcystines (MCs) sont des hépatotoxines inhibitrices de protéines phosphatases PP1 et PP2A. Ces peptides non-ribosomaux retiennent de plus en plus l’attention en raison des risques toxiques qu’ils peuvent induire et de leur potentiel tumoral. Ces toxines sont produites par des cyanobactéries. Une étude toxicologique a été conduite sur un modèle aquatique : le poisson médaka. Les détails du mécanisme d’action des microcystines sont inconnus. Le variant des microcystines le plus toxique et le plus répandu est la microcystine-LR (MC-Leucine-Arginine). La MC-LR a été utilisée pour mener des expériences centrées sur le foie de médaka. Deux modes d’expositions ont été utilisés, la balnéation et le gavage. L’analyse différentielle du protéome ainsi que du phosphoprotéome de la fraction cytosolique du foie a été conduit pour obtenir de nouvelles informations sur les réponses à la toxine. Quatre familles de protéines ont été identifiées comme principalement perturbées par la toxine après analyse des profils sur gel 2D des protéines phosphorylées et des protéines totales. Elles paraissent impliquées dans l’assemblage du cytosquelette, la transduction des signaux, le stress oxydatif et l’apoptose. Ces résultats montrent que l’approche protéomique et phosphoprotéomique est prometteuse et doit permettre d’identifier des évènements pouvant aboutir à l’identification de biomarqueurs spécifiques à la MC-LR

Résumé

Microcystins (MCs) are hepatotoxins with potent inhibitor activity to protein phosphatases PP1 and PP2A. These non-ribosomal peptides are getting more and more attention due to their acute toxicity and potent tumor-promoting activity. These toxins are produced by freshwater cyanobacteria. A toxicological study has been conducted on aquatic animal models such as the medaka fish. So far, the detailed mechanisms underlying toxicity of microcystins are unknown. The most toxic and most commonly encountered variant in aquatic environment is MC-LR (MC-Leucine-Arginine). It has been used for toxicological investigations on the liver of intoxicated medaka. Two kinds of exposure way were employed, balneation and gavage essays. Differential proteome as well as differential phosphoproteome analyses have been performed for providing new informations on early responses to the toxin. The experiments are also aiming at selecting biomarkers of MC-LR exposure. In the 2-DE gel protein maps from cytosol of liver cells of animals exposed or non-exposed to the cyanotoxin. Four major protein families were identified that modulated in phosphospecific and total protein stain. They appear to be involved in cytoskeleton assembly, cell signalling, oxidative stress and apoptosis. Such results confirm that proteomics and phosphoproteomics approaches may become valuable tools to identify signalling pathways involved in MC-LR effects. From accumulated data, specific pools of biomarkers should possibly be selected as specific for toxin exposure