COMPARAISON DES EFFETS DE LA MC-LR ET DE
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1. Introduction
Bien qu‟elle ne soit pas complètement élucidée, la toxicité des MCs est
connue sur un certain nombre d‟aspects. Ainsi, les MCs sont des inhibiteurs de
protéines phosphatases provoquant une perturbation du cytosquelette des cellules
(Alverca et al 2009; Ding et al 2000b; Falconer & Yeung 1992). De même, elles
perturbent le cycle cellulaire et génèrent du stress oxydant (Blaha et al 2004; Dias
et al 2010; Ding & Ong 2003; Lankoff et al 2003; Prieto et al 2006). Elles
pourraient également provoquer un stress du réticulum endoplasmique (Qin et al
2010). Elles induisent aussi l‟apoptose, même si le mécanisme mis en jeu n‟est
pas clairement établi (Botha et al 2004a; Ding & Ong 2003) (cf
Figure 10). Cependant, comme nous l‟avons précédemment indiqué, la description
de la toxicité des MCs est basée majoritairement sur les études réalisées avec la MC-LR,
peu de données étant disponibles sur d‟autres variants (cf introduction paragraphe 3).
Jusqu‟à maintenant, peu d‟études se sont penchées sur la comparaison de la
toxicité de la MC-LR et de la MC-RR aussi bien in vivo (Atencio et al 2008b; Chen et al
2006b; Gupta et al 2003; Prieto et al 2006) que in vitro (Puerto et al 2009; Puerto et al
2010a). Une seule équipe s‟est réellement concentrée sur cette comparaison avec la
mesure des activités des phosphatases alcaline et acide et de biomarqueurs du stress
oxydant dans le foie, les reins ou les branchies du poisson Tilapia exposé par ip (Atencio
et al 2008b; Prieto et al 2006). Leurs résultats suggèrent des différences entre les deux
variants avec des effets organe spécifiques, la MC-LR ayant plus d‟effet sur le foie et la
MC-RR plus nettement au niveau rénal (Atencio et al 2008b; Prieto et al 2006).
Cependant, ces études ne se sont pas intéressées aux effets sur l‟intestin. Ainsi, non
seulement il n‟existe pas d‟études comparant l‟effet de ces deux variants sur le tractus
digestif mais en plus aucune comparaison des mécanismes de toxicité de différents
variants de MCs n‟a été menée sur un modèle mammifère ou humain. Par conséquent,
pour combler ce manque de données et comparer les réponses cellulaires globales à la
MC-LR et à la MC-RR, nous avons décidé de réaliser une analyse transcriptomique sur un
modèle de cellules intestinales humaines. Nous avons tout d‟abord étudié l‟effet de ces
deux variants séparément en fonction de la dose avant de comparer leur réponse. Cette
comparaison nous a permis de mettre en évidence des voies canoniques particulièrement
perturbées ainsi que des divergences de réponse pour certaines voies par le traitement
avec ces deux variants.
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2. Comparaison des effets de la MC-LR et de la MC-RR et effets sur la
voie du stress oxydant : article 2
2.1 Résumé
Dans cette étude, les Caco-2 différenciées ont été exposées à des doses
sublétales de MC-LR et de MC-RR pendant 4h (10 à 100 µM) ou 24h (1 à 10 µM).
L‟analyse des données issues de l‟étude statistique « MCs vs contrôle » a permis de
révéler qu‟après 4 heures d‟exposition, les gènes avec une expression significativement
modulée suite à l‟exposition à l‟un ou l‟autre variant sont assez peu nombreux. Par
contre, après 24h d‟exposition, les effets sont majeurs avec l‟expression significativement
modifiée de 1 727 gènes pour la MC-RR et 6 256 gènes pour la MC-LR après une
exposition à 10 µM. Cependant, ces modulations sont rarement corrélées de manière
linéaire avec la concentration en toxine (seulement 813 gènes pour la MC-LR et 192 pour
la MC-RR). Ces résultats suggèrent que le mécanisme de toxicité des MCs est global et
complexe.
La ressemblance des réponses entre la MC-LR et la MC-RR suggère qu‟il existe un
mécanisme de toxicité commun aux deux variants. Cependant, l‟analyse comparative des
deux jeux de données révèle des gènes dont la modulation diffère en fonction du variant.
Ainsi, les deux variants présenteraient à la fois un mécanisme de toxicité partagé, par
exemple l‟inhibition des PPs, et la mise en jeu d‟autres mécanismes spécifiques à chaque
variant.
Cette hypothèse est renforcée par la comparaison des résultats issus de
l‟annotation fonctionnelle des gènes. En effet, nous pouvons constater que le niveau
d‟expression des gènes appartenant à la voie de signalisation du stress oxydant est
largement perturbé par la MC-LR mais pas avec la MC-RR.
Pour conclure, ce travail a permis d‟explorer et de comparer les réponses
cellulaires provoquées par la MC-LR et par la MC-RR. Il confirme tout d‟abord la
complexité des effets induits par les microcystines. Grâce à l‟approche pangénomique qui
permet d‟identifier des cibles potentielles spécifiques à chaque variant, nous avons mis en
évidence une perturbation majeure des voies du stress oxydant et de la régulation du
cycle cellulaire suite à une exposition à la MC-LR qui n‟est pas constatée avec la MC-RR.
Ainsi, nos résultats soulignent l‟importance d‟étudier les différents variants afin de ne pas
fonder l‟évaluation du risque pour les MCs uniquement sur la MC-LR.
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2.2 Article 2 :
Transcriptomic comparison of cyanotoxin variants in a human intestinal
model revealed major differences in oxidative stress response.
Short title: Effect of MC-RR and MC-LR on Caco-2 cells
P. Zeller
1*, H. Félix
2, A. Huguet
1, Y. Blanchard
2, V. Fessard
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Anses, Fougères Laboratory, contaminant toxicology unit, La Haute Marche BP
90203, 35302 Fougères cedex, France
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