Etude des atteintes cutanées et cérébrales induites par l'ypérite, un agent chimique de guerre vésicant : pertinence et intérêt de son analogue CEES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Cutaneous and cerebral effects of Sulfur Mustard, a chemical vesicant warfare agent : relevance and interest of its analog CEES

Etude des atteintes cutanées et cérébrales induites par l'ypérite, un agent chimique de guerre vésicant : pertinence et intérêt de son analogue CEES

Résumé

Sulfur mustard (SM), also called mustard gas, is a chemical warfare vesicant agent, used for the first time in 1917. SM affects many organs such as lungs, eyes and skin. Skin blisters are characteristic of vesicant intoxication. Moreover, many publications describe psychic disorders in exposed victims. SM use is prohibited by the Chemical Weapons Convention (CWC). Its use is only allowed for research purposes, in authorized laboratories, such as Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA). Consequently, many laboratories need to substitute SM by analogs such as the 2-chloroethyl-ethylsulfide (CEES), structurally close to SM. This thesis is divided into two topics: cutaneous and behavioral effects of SM. Regarding the cutaneous topic, we firstly developed a cutaneous exposure protocol with CEES vapors in SKH-1 mice in order to induce lesions similar to those of SM. Secondly, we compared several physiological and cutaneous parameters (size of lesions, transepidermal water loss, hydration, color) and performed histology and molecular biology analysis from skin biopsies. Results showed that CEES and SM both induce deep necrosis. However, necrosis is reached earlier with SM than CEES (D1 vs D3 post-exposure). In addition, the intensity of the SM-induced skin lesions was higher, mainly in term of inflammation. However, the healing status was similar for both agents at the end of the experiment (D14 post-exposure). Furthermore, Cx-43, a ubiquitous protein implied in skin healing, was dysregulated with both agents. This dysregulation could participate in the chronicity of the lesions. According to these results, CEES seems to be a relevant analog of SM to assess new therapeutics. In order to accelerate the healing of CEES-induced skin lesions, we chose to downregulate the Cx-43 with a Cx-43 asODN and the ACT1 peptide. These two molecules were daily topically applied, until D3 post-exposure. However, results showed that they did not accelerate healing. A modification of the administration mode could enhance the bioavailability of these molecules. Regarding the behavioral topic, we exposed C57/Bl6J mice skin to neat or diluted CEES, and to hydrochloric acid (burn control). Cognitive performance and emotional status were then assessed thanks to standardized behavioral tests up to D5 post-exposure. Results showed that unlikely to other groups, neat CEES mice exhibited anxiety in the elevated plus-maze and in the open-field. Moreover, a working memory impairment was observed in the T-maze. Furthermore, analytical study evidenced the presence of CEES adducts in mice brain after skin exposure. Thus, the presence of brain adducts could be linked to the observed cognitive and emotional effects. A correlation study between adducts levels and mice performance evaluated in behavioral tests would be necessary to explore this hypothesis.Our works allowed to develop a model of CEES vapors exposure and to evaluate the relevance and interest of CEES as an SM-analog. In conclusion, our results offer new perspectives in pathophysiological researches on SM and its medical countermeasures.
L'ypérite, ou gaz moutarde, est un agent chimique de guerre vésicant utilisé pour la première fois en 1917. L'ypérite affecte de nombreux organes dont les yeux, les poumons et la peau sur laquelle elle induit des phlyctènes caractéristiques de son intoxication. De plus, plusieurs publications décrivent des effets psychiques chez des victimes ayant été exposées à l'ypérite. Son utilisation est prohibée par la Convention sur l'Interdiction des Armes Chimiques (CIAC). Elle est uniquement possible à des fins de recherche, dans des laboratoires habilités, dont l'Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA). De ce fait, de nombreux laboratoires sont contraints de substituer l'ypérite par des analogues tels que le 2-chloroéthyl-éthylsulfide (CEES), très proche structurellement. Cette thèse comporte deux thématiques en lien avec l'ypérite : une thématique cutanée et une thématique comportementale. Dans le cadre de la thématique cutanée, nous avons tout d'abord mis au point un protocole d'exposition aux vapeurs de CEES sur des souris SKH-1 afin d'induire des lésions semblables à celles provoquées par l'ypérite. Nous avons ensuite comparé plusieurs paramètres physiologiques et cutanés (taille des lésions, perte insensible en eau, hydratation, couleur) et effectué des analyses d'histologie et de biologie moléculaire à partir de biopsies de peau. Les résultats ont montré que le CEES et l'ypérite induisent tous deux des nécroses profondes. Cependant, le stade nécrotique a été atteint plus rapidement avec l'ypérite qu'avec le CEES (J1 vs J3 post-exposition). De plus, l'intensité des lésions induites par l'ypérite était plus forte notamment en termes d'inflammation. Malgré cela, les lésions induites avec les deux agents ont abouti à un état lésionnel similaire en fin de procédure (J14 post-exposition). Par ailleurs, la Cx-43, protéine ubiquitaire impliquée dans la cicatrisation cutanée, était dérégulée avec les deux agents. Cette dérégulation de la Cx-43 pourrait ainsi participer à la chronicité des lésions. Le CEES semble donc être un analogue pertinent de l'ypérite pour évaluer de nouveaux traitements. Afin d'accélérer la cicatrisation des lésions induites par le CEES, nous avons choisi de réguler négativement la Cx-43 à l'aide d'un ARN antisens anti Cx-43 et du peptide ACT1. Ces deux molécules candidates ont été appliquées quotidiennement par voie topique, jusqu'à J3. Cependant, les résultats ont montré que les molécules étudiées n'ont pas permis d'accélérer la cicatrisation cutanée. Un changement de mode d'administration pourrait permettre d'améliorer la biodisponibilité de ces molécules. Dans le cadre de la thématique comportementale, nous avons exposé par voie cutanée des souris C57/Bl6J au CEES pur ou dilué ainsi qu'à de l'acide chlorhydrique (témoin brûlure). Les performances cognitives et le statut émotionnel des souris ont ensuite été évalués grâce à des tests comportementaux standardisés réalisés jusqu'à J5. Les résultats ont montré que contrairement aux autres groupes, les souris exposées au CEES pur présentaient un état anxieux dans les tests du labyrinthe en croix surélevé et de l'open-field. De plus, un déficit en mémoire de travail a été observé dans le test du labyrinthe en T. Parallèlement, une étude analytique a mis en évidence la présence d'adduits du CEES dans le cerveau de souris SKH-1 exposées par voie cutanée. La présence d'adduits cérébraux pourrait être liée aux effets comportementaux observés. Une étude de corrélation entre le taux d'adduits cérébraux et les performances des souris serait nécessaire pour explorer cette hypothèse. Nos travaux de thèse ont donc permis de mettre au point un modèle d'exposition aux vapeurs de CEES et d'évaluer la pertinence et l'intérêt du CEES en tant qu'analogue de l'ypérite. En conclusion, nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives de recherches sur les effets physiopathalogiques de l'ypérite et de ses contremesures médicales.
Fichier principal
Vignette du fichier
96812_GROS-DESORMEAUX_2022_archivage.pdf (17.84 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03727155 , version 1 (19-07-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03727155 , version 1

Citer

Fanny Gros-Desormeaux. Etude des atteintes cutanées et cérébrales induites par l'ypérite, un agent chimique de guerre vésicant : pertinence et intérêt de son analogue CEES. Toxicologie et chaîne alimentaire. Université Paris-Saclay, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UPASQ025⟩. ⟨tel-03727155⟩

Collections

STAR
184 Consultations
76 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More