Caractérisation chez la souris adulte des impacts immuno-modulateurs des bisphénols après exposition périnatale : conséquences sur la fonction "barrière" de l'intestin et la susceptibilité aux désordres métaboliques

Characterization of immuno-modulatory impacts of bisphenols after perinatal exposure in adult mice : consequences on the gut barrier function and the susceptibility to metabolic disorders

• Auteur / Autrice : Yann Malaisé
• Direction : Laurence Piriou-Guzylack, Eric Houdeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 28/11/2017
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toxalim (Toulouse ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Castan-Laurell
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Piriou-Guzylack, Eric Houdeau, Rémy Burcelin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Chagnon, Lydie Sparfel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs à hydrocarbure aromatique

Troubles du métabolisme

Intestins -- Maladies

Système immunitaire

Bisphénol A

Mots clés libres

Bisphénols

Système immunitaire

Intestin

Désordres métaboliques

Aryl hydrocarbon receptor

Bisphenols

Immune system

Gut

Metabolic disorders

Aryl hydrocarbon receptor

Résumé

Le bisphénol A (BPA) est un perturbateur endocrinien couramment employé dans l’industrie agroalimentaire, en particulier pour les matériaux en contact des denrées alimentaires. Son utilisation dans la fabrication de polycarbonates et de résines époxy, recouvrant la face interne des boîtes de conserve et des canettes, en fait un contaminant ubiquitaire de l’alimentation humaine. L’augmentation de l’exposition humaine à ce contaminant a été corrélée avec la récurrence de certains troubles comme l’intolérance alimentaire, l’obésité ou le diabète de type 2. Ces dernières années, une attention particulière a été portée sur sa capacité à perturber différentes fonctions physiologiques, dont celle du système immunitaire, après exposition périnatale à des niveaux environnementaux pertinents pour l’Homme. Dans une première étude, nous avons montré qu’une exposition périnatale au BPA à 50 µg/kg de poids corporel/jour induit une diminution de l’activité anti-microbienne corrélée à une chute de l’expression du lysozyme dans l’iléon de la descendance femelle. La perméabilité intestinale de ces individus augmente en association avec le niveau d’IFN- dans les muqueuses du côlon. De plus, nous observons une diminution des plasmocytes à IgA associée à une perte de sécrétion d’IgA dans les fèces, démontrant un défaut de la fonction barrière et des défenses de l’intestin chez la descendance BPA. De manière intéressante, une diminution de la fréquence des ILC3 intestinaux est observée chez ces individus, avec une augmentation du niveau d’IgG sanguin dirigé contre une E.coli commensale. Ces effets sont associés à un défaut de maturation et de capacité migratoire des cellules de la lamina propria (LP) et de la rate. L’exposition périnatale au BPA provoque une augmentation de la sécrétion d’IFN- et d’IL-17 après re-stimulation in vitro CD3/CD28 des cellules de la LP, et une réponse de type Th17 dans la rate. Réunis, ces effets confortent la capacité du BPA, lors d’une exposition périnatale, à induire une intolérance alimentaire chez la descendance femelle. Dans une seconde étude, nous avons mis en évidence que l’exposition périnatale au BPA, à la même dose, induit des perturbations de l’homéostasie du système immunitaire intestinal et systémique chez la descendance mâle au jour 45, via une diminution de la fréquence des Th1 et Th17 dans la LP et une augmentation de la réponse Th1 et Th17 dans la rate. Ces impacts apparaissent en parallèle avec une altération de la sensibilité au glucose, une diminution de la sécrétion d’IgA dans les fèces et un appauvrissement des bifodobacteria dans le microbiote intestinal de ces individus. L’ensemble de ces évènements précède l’infiltration de macrophages M1 pro-inflammatoires dans le tissu adipeux péri-gonadique, en association avec une diminution de la sensibilité à l’insuline et une augmentation du poids corporel apparaissant avec le vieillissement (jour 170) chez la descendance BPA. Cette étude longitudinale a permis de proposer une séquence d’évènements aboutissant à un phénotype obèse et au T2D lors d’une exposition périnatale au BPA, et ainsi de comprendre le rôle du système immunitaire en lien avec le microbiote intestinal dans le développement de ces désordres métaboliques. Enfin, nous émettons l’hypothèse que les bisphénols S et F, deux analogues structuraux du BPA, peuvent disposer de capacités immunomodulatrices équivalentes à celles du BPA, susceptibles de provoquer les mêmes troubles chez la descendance. Nous avons testé cette hypothèse de manière préliminaire chez la descendance femelle après exposition périnatale au BPS et au BPF. Des résultats préliminaires d’études in vitro sur ces deux composés en comparaison au BPA sont également apportés. Ce travail de thèse contribue à accroître les connaissances relatives aux effets immunotoxiques des bisphénols dans le contexte de l’origine développementale des pathologies chroniques de l’adulte (DOHaD).

The endocrine disruptor bisphenol A (BPA) is commonly found in food industry, more precisely in food contact packaging. BPA is used to manufacture polycarbonate plastics and epoxy resins lining food and beverage cans, becoming an ubiquitous contaminant in human food. The extent of human exposure to this chemical is thought to be correlated with the occurrence of disorders like food intolerance, obesity and type-2 diabetes (T2D). During last years, a particular interest have been raised about its ability to disrupt various physiological functions, including immune system, after perinatal exposure at relevant environmental doses for Human. In the first study, we showed that perinatal exposure to BPA (50 µg/kg body weight/day) decreased anti-microbial activity and ileal lysozyme expression in the female mouse offspring. In those mice, we observed an increased gut permeability, in association with an increase of colonic IFN- level. Moreover, we observed a decrease of IgA+ cells with a loss of IgA secretion into faeces, depicting intestinal barrier and defense function defects in BPA female offspring. Interestingly, a decrease of the intestinal ILC3 frequency associated with an increase of IgG against commensal E.coli in sera have been observed in these individuals. These effects were linked to a defect of maturation and migratory ability of dendritic cells from lamina propria (LP) and spleen. Perinatal exposure to BPA also increased IFN- and IL-17 secretions after in vitro stimulation in the gut and elicited Th17 response in the spleen. Altogether, these effects support the ability of a perinatal exposure to BPA to induce oral intolerance with ageing in female offspring. Secondly, we showed that perinatal exposure to BPA at the same dose led to intestinal and systemic immune system homeostasis disturbances in male mouse offspring at day 45, through a decrease of Th1 and Th17 frequencies in the LP and an increase of Th1 and Th17 response in spleen. These effects were associated with an altered glucose sensibility, a decrease of faecal IgA secretion and a fall of bifidobacteria in the microbiota of these individuals. These BPA-mediated events precede infiltration of pro-inflammatory M1 macrophages in gonadal white adipose tissue, together with a decreased insulin sensitivity and an increased weight gain. This longitudinal study allowed us to better understand the sequential events linked to perinatal exposure to BPA that lead to obesity and T2D, and highlighted the role of immune system linked to gut microbiota in the development of these metabolic disorders. Finally, we hypothesized that two structural analogs of BPA –i.e., Bisphenol S and F- can display similar immune-modulatory effects that could lead to similar developmental disturbances than BPA in exposed-offspring. This hypothesis was tested in a preliminary experiment in female mouse offspring perinatally exposed to BPS and BPF. We also provided preliminary results of these two compounds, compared to BPA, from an in vitro study. This thesis contributes to the increase knowledge about the immunotoxic effects of bisphenol compounds in the context of the Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD).