Etude de l'expression de protéines de stress (HSP) dans deux lignées cellulaires humaines : application à l'évaluation d'agressions environnementales

par Florence Delmas

Thèse de doctorat en Physiologie cellulaire

Sous la direction de Jean-Claude Murat.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .

mots clés

• Sciences biologiques fondamentales et appliquees, psychologie
• Métaux lourds -- Toxicologie
• Chaleur -- Effets physiologiques
• Protéines de choc thermique
• Spéciation (chimie)

Résumé

Face aux agressions de l'environnement (thermique, chimique ou physique) entrainant des dommages au niveau de la structure des proteines, toutes les cellules (procaryotes et eucaryotes) ont developpe un mecanisme de defense cellulaire caracterise par l'induction rapide et transitoire de la synthese de proteines de stress ou hsp (heat shock proteins). Les hsp reparent et protegent la structure des proteines grace a leur fonction de molecules chaperons. La detection de l'induction de l'expression des hsp pourrait constituer le principe d'un test de depistage, in vitro ou in vivo, de nocivites biologiques meme moderees. La verification de cette hypothese fait l'objet du present travail. Deux lignees cellulaires humaines, ht29 (d'origine intestinale) et hepg2 (d'origine hepatique), ont ete retenues. Un choc thermique ainsi qu'une agression chimique par l'ethanol ou par le propanol constituent les agressions de reference de cette etude. Une methode, basee sur le marquage et la quantification des proteines neo-synthetisees apres le stress, permet de mettre en evidence une surexpression tres importante de la hsp72 6 heures apres les trois types d'agression. La quantification de l'arnm de la hsp72 par cartographie aux arnases montre une augmentation tres significative de ce transcrit dans les 3 heures qui suivent les trois agressions. Dans les memes conditions, la croissance cellulaire n'est pas affectee de facon significative. L'accumulation de la hsp72 ou de son messager constitue donc un indicateur de stress plus sensible que l'analyse de courbes de croissance. Le principe de la detection de la hsp 72 dans les deux lignees cellulaires a ensuite ete appliquee a la determination de seuils de toxicite du cadmium, du nickel et du chrome, polluants classiques de l'environnement. Dans chaque cas, une augmentation de la synthese de la hsp72 a ete observee pour des concentrations affectant la croissance cellulaire de facon peu significative. Les resultats ont ete compares a ceux obtenus par le systeme d'analyse microtox#t#m, base sur la mesure de l'extinction de luminescence emise par des bacteries marines phosphorescentes, qui s'avere souvent moins sensible et plus difficile a interpreter. L'induction de la hsp72 a ete examinee apres des agressions de nature physique, a savoir, une irradiation par un laser a excimere a 193 nm ou l'exposition aux uvb (312 nm) ou aux uvc (254 nm). Si dans tous les cas la croissance cellulaire est affectee, seul le rayonnement laser induit une augmentation de l'arnm de la hsp72. Ces resultats temoignent du mode d'action specifique de ces rayonnements: les ultraviolets induisant des dommages principalement au niveau de l'adn, le laser au niveau des proteines. Compte tenu du mode d'induction des hsp, seules les agressions se traduisant par des alterations de la structure des proteines declenchent effectivement leur induction. L'ensemble de ces resultats permet d'envisager favorablement l'utilisation de la hsp72 comme indice d'une atteinte cellulaire. La possibilite de tester rapidement la toxicite d'un grand nombre de substances sur des cellules humaines (ou d'une autre origine) offre de nouvelles perspectives dans le developpement de biomarqueurs ultrasensibles d'une agression cellulaire

Titre traduit

Study of the expression of stress protein in 2 human cell-lines: application to the detection of environmental aggressions

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