Mechanisms of action of endocrine disruptors bisphenol A and phthalates on the fetal testis development
Mécanismes d’action des perturbateurs endocriniens bisphénol A et phtalates sur le développement du testicule fœtal
Résumé
For several years, an increase in the incidence of pathologies connected to the male reproductive functions has been described in numerous studies. These anomalies are classified under the term “testicular dysgenesis syndrome”. This syndrome might find its origins in the deleterious effects of environmental pollutants on the testis development in fetal period. Among theses environmental pollutants, phthalates and bisphenol A (BPA) are the most produced plasticizers found in products of common use. Many studies were performed in order to determine their effects, and allowed to classify them as endocrine disruptors because of their reprotoxic effects. My thesis work is a study of the effects of these two endocrine disruptors on the fetal testis development.Our first study focuses on the effects of BPA on the fetal testis development. Using the organotypic culture model, we developed our study in three species: rat, mouse and human. We demonstrated that BPA decreases the testosterone secretion in the human fetal testis from a 10-8M concentration, while in rat and mouse the testosterone secretion is only affected by 10-5M BPA. We also demonstrated a decreased Insl-3 gene expression, in the same conditions. These results allowed us to evidence a difference of sensibility between species. To understand the mechanisms involved in the BPA toxic effect, we compared it with the effect of DES, another endocrine disruptor with estrogenic activity. Unlike BPA, DES decreases the fetal testosterone secretion in rodents and not in human. This result suggests the involvement of two different signalisation pathways for these two xenoestrogens. This hypothesis is reinforced by the study that we performed in mice invalidated for the estrogen receptor ERα. In those mice, the anti-androgenic effect of BPA is maintained, unlike DES effect.In parallel, we investigated the mechanisms of action of phtalates and particularly of their most prevalent active metabolite, the MEHP (mono-2-ethyl-hexyl phthalate). Following previous studies performed in our laboratory concerning the effects of MEHP, we intended to understand the mechanisms by which MEHP induces the apoptosis in male germ cells. We evidenced an increase in Stra8 gene expression in MEHP treated germ cells. This result suggests that MEHP might induce a wrong differentiation in male germ cells. Furthermore, we investigated the receptors and the signalisation pathway activated by MEHP. We observe that PPARα and PPARγ receptors agonists induce the same phenotypes as MEHP, namely an increase in the apoptosis and in Stra8 gene expression in germ cells.
Depuis plusieurs années, un nombre conséquent d’études décrivent une augmentation de l’incidence de pathologies liées à la fonction de reproduction masculine. Ces anomalies ont été regroupées sous le terme de « syndrome de dysgénésie testiculaire ». Ce syndrome aurait pour origine les effets délétères de polluants environnementaux sur le développement du testicule en période fœtale. Parmi ces polluants environnementaux, les phtalates et le bisphénol A (BPA) sont les plastifiants les plus produits et les plus répandus dans les objets de consommation courante. De nombreuses études leur sont consacrées et ont permis de les classer au rang de perturbateurs endocriniens en mettant notamment en cause leurs effets reprotoxiques. Mon travail de thèse est une étude des effets de ces deux perturbateurs endocriniens sur le développement du testicule fœtal.Nous avons réalisé une première étude concernant les effets du BPA sur le développement du testicule fœtal. Grâce au modèle de culture organotypique, nous avons développé notre étude dans trois espèces : le rat, la souris et l’Homme. Nous démontrons que le BPA diminue la sécrétion de testostérone dans le testicule fœtal humain à partir d’une concentration de 10-8M, alors que chez le rat et la souris, la sécrétion de testostérone n’est affectée qu’à partir de 10-5M de BPA. Nous avons également démontré une diminution de l’expression du gène de l’Insl-3, dans ces mêmes conditions. Ceci nous a permis de mettre en évidence une différence de sensibilité entre les espèces. Pour tenter de comprendre les mécanismes par lesquels le BPA exerce son effet toxique, nous avons comparé ses effets à ceux du DES, autre perturbateur endocrinien œstrogénomimétique. Contrairement au BPA, le DES diminue la sécrétion de testostérone fœtale chez les rongeurs, et non chez l’Homme. Ce résultat suggère l’implication de deux voies de signalisation différentes pour ces deux xéno-œstrogènes. Cette hypothèse est d’ailleurs renforcée par l’étude que nous avons SourceMécanismes d’action des perturbateurs endocriniens bisphénol A et phtalates sur le développement du testicule fœtal / par Thierry N’Tumba-Byn ; sous la direction de Virginie Rouiller-Fabre, Université Paris Sud, 2013 [Thèse de Biologie de la Reproduction et du Développement]réalisée sur des souris invalidées pour le récepteur des œstrogènes ERα, dans lesquelles l’effet anti-androgénique du BPA persiste, contrairement à celui du DES.Parallèlement, nous avons recherché les mécanismes d’action des phtalates et de leur métabolite actif le plus répandu, le MEHP (mono-2-éthyl-hexyl phtalate). Dans la continuité de plusieurs travaux réalisés dans notre laboratoire sur les effets du MEHP, nous avons tenté de comprendre les mécanismes par lesquels le MEHP induit un effet pro-apoptotique dans les cellules germinales mâles. Nous avons mis en évidence une augmentation de l’expression du gène Stra8 dans les cellules germinales traitées au MEHP. Ce résultat nous suggère que le MEHP pourrait induire une différenciation erronée des cellules germinales mâles. De plus, nous avons recherché les récepteurs et la voie de signalisation activée par le MEHP. Nous observons que les agonistes des récepteurs PPARα et de PPARγ entrainent dans les cellules germinales les mêmes phénotypes que le MEHP, à savoir une augmentation du taux d’apoptose et de l’expression du gène Stra8.
Origine : Version validée par le jury (STAR)