Interaction Plomb/Cadmium-Eléments Essentiels

Les oligoéléments sont des substances qui, par leur présence ou leur action directe, permettent dans l’organisme animal une activité à dominante enzymatique. Les éléments essentiels comme le Zn, le Cu et le Fe sont intimement liés aux processus oxydatifs et /ou antioxydatifs. Ils peuvent directement ou indirectement protéger les cellules des mammifères des dommages oxydatifs (Moulis, 2010).

Les éléments traces ont un rôle important et indispensable dans le fonctionnement biologique normal des cellules, ils possèdent quatre fonctions majeures : ils agissent comme stabilisateurs, comme éléments de structure, éléments essentiels pour la fonction hormonale et comme cofacteurs d’enzymes (Gagan et al., 2008 ; Soetan, 2010).

Ces éléments doivent faire partie de la ration des animaux au même titre que les éléments énergétiques, les matières azotées et les minéraux majeurs. En effet, tout déséquilibre de ces éléments peut provoquer, à partir d’un certain seuil, une perturbation du métabolisme qui sera à l’origine de plusieurs maladies nutritionnelles graves comme la fragilisation osseuse, les troubles digestifs, les troubles respiratoires (dyspnée), les troubles de reproduction (infertilité et rétention placentaire), les troubles des téguments et des phanères et une production insuffisante en lait et/ou en viande résultant d’une croissance insuffisante et d’un amaigrissement des animaux (Ismail et al., 2011).

Dans ce travail, la relation entre le statut du Zn et Cu dans le sang et l’exposition aux Pb et au Cd a été évaluée. Comparativement aux témoins, l’exposition aux métaux lourds, simple ou combinée a provoqué une diminution significative des niveaux plasmatiques en Zn et Cu durant les 5 premières semaines de traitement métallique. Ce changement à la baisse des taux plasmatiques en ces deux éléments essentiels a persisté j’usquà la fin de l’exposition chez les trois lots traités.

Nous avons également noté que l’augmentation des concentrations métalliques sanguines de Pb et Cd a provoqué une chute des concentrations plasmatiques en Zn et Cu, ce qui nous laisse suggérer que l’existence d’une interaction antagoniste est possible, confirmée par la corrélation négative entre l’évolution des concentrations sanguines du Pb et Cd d’un coté et les

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concentration plasmatiques du Zn et Cu d’un autre coté. Une corrélation forte a été calculée dans le lot traité au Cd, r = -0,76 (P = 0,001) pour le Zn et r = -0,84 (P˂0,001) pour le Cu. Dans le lot traité au Pb la corrélation est moins significative r = -0,37 (P ˃ 0,05) pour le Zn et

r = -0,32 (P ˃ 0,05) pour le Cu. Ce qui nous laisse suggérer que le Cd a un effet antagoniste plus important que le Pb sur la cinétique des deux éléments essentiels. Ces résultats sont en accord avec celles trouvés par Patra et al. (2006) chez des bovins élevés sur une zone polluée par le Pb et le Cd.

Toute fois, cette diminution a été trouvée plus importante chez le lot co-exposé (P˂0,01), ce qui suggère que le traitement combiné peut induire un effet synergique. Selon Wang et al. (2011a), en outre de la toxicité individuelle de chaque métal séparement, il existe un effet de synergie évident du Pb combiné avec du Cd sur les modèles de distribution de ces oligo-éléments essentiels, qui peut être lié à la gravité de la co-exposition. Ces auteurs ont noté que, comparativement aux sujets traités par un seul métal, la co-exposition a provoqué un effet synergique en diminuant significativement les teneurs en éléments essentiels chez les rats traités simultanément au Pb +Cd.

Il a été démontré qu’à la suite d’une exposition à des doses sublétales de Pb, des brebis lactantes ont présenté des zincémies normales. En revanche les animaux qui ont reçu du Cd en supplément voient leur taux de Zn plasmatique baisser (Mehennaoui, 1995).

Plusieurs études avaient démontré que le Pb et le Cd peuvent interagir avec les éléments traces essentiels. Cette interaction peut tenir place aux différentes phases de la cinétique, à l’absorption, à la distribution dans l’organisme et à l’excretion des deux élements traces et au niveau de la phase où le Zn et le Cu assurent leurs fonctions biologiques (Noël et al., 2004). Selon Barbier et al. (2005), comme les métaux lourds possèdent la capacité d’interférer avec les transporteurs métalliques divalents du Zn2+ et Fe2+, ils diminuent l’absorption intéstinale de ces oligo-élements essentiels. Cette competition peut induire des déficits sévères. Selon Pizent et

al.(2003), une exposition chronique et modérée au Pb diminue les niveaux sériques en Zn, en Ca

et en Cu.

Ce processus de toxicite est complexe du fait que le Cd et le Pb utilise les voies physiologiques dediées à plusieurs autres metaux indispensables à la cellule. Comme les ETM ne possèdent aucune voie d’influx qui lui soit propre, ils peuventt utiliser celles du Fe, de Ca ou de

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Zn, par exemple. L’interférence des ETM avec les éléments éssentiels peut causer une carence secondaire de ces éléments.

De plus, comme ces toxiques sont difficilement excrétés, leur long temps de sejour dans la cellule leur permet d’interferer avec de nombreuses proteines dépendantes de métaux essentiels.

Le rôle protecteur des éléments essentiel vis-à-vis de la progression de la toxicité métallique comprend, l'activation ou l'inhibition des réactions enzymatiques, la compétition avec les éléments toxiques au niveau des sites de fixation et par des modifications dans la perméabilité des membranes cellulaires (Wang et al., 2011a).

L’exposition au Zn et au Cu diminue le satut cadmique de l’organisme (Ellis et al., 1984 ; Lopeze et al., 2000). Le Zn est un élément protecteur vis-à-vis du Cd et il prévient les effets inhébiteurs du Pb sur l’ALA-déshydratase érytrocytaire en favorisant la synthèse de cette enzyme pour laquelle il est indisponsable (Ellis et al., 1984). Selon Noël et al. (2006), un apport nutritionnel suffisant en Zn a un effet marquant sur l’absorption, l’accumulation et la toxicité du Cd. L’ajout de Zn, en plus de l’apport alimentaire semble favoriser l’elimination corporelle du Pb sans augmenter son excrétion par le lait (Mehennaoui, 1995).

Le statut des différents éléments essentiels dans l’apport nutritionnel peut influencer l’évolution des toxiques dans l’organisme. La ration des animaux de l’expériementation avait présenté des carences en éléments essentiels, notamment, en Zn et en Cu (carence primaire). Les teneurs journalières étaient de 39.4 mg/kg MS pour le Zn et une teneur de 7.4 mg/kg MS pour le Cu. Ainsi, ces teneurs sont inférieures à l’apport recommandé (Zn : 50 mg/kg MS et Cu :10 mg/kg MS) (Arnaud, 2012) et l’effet protécteur de ces élément a été minimisé. Il faut noter qu’un apport alimentaire en Cd de 5 à 30 mg / kg, diminue généralement la performance des animaux en interférant avec l'absorption du Cu et du zinc, entraînant des symptômes généralement associés à la carence en ces deux éléments (NRC, 2007).

Le foie est un organe important pour l’homeostasie des éléments essentiels notamment le Cu et le Zn. L’exposition au Pb et au Cd peut provoquer des changements dans le stockage hépatique de différents éléments traces essentiels (Noël et al., 2004). Par ailleurs,une régulation à la hausse des transporteurs métalliques divalents suite à une ingestion chronique du Pb et du Cd peut perturber l’homeostasie des éléments essentiels en illustrant ainsi l’interaction complexe

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entre les métaux lourds et les éléments essentiels (Min et al., 2008). Cet effet peut être causé par l’interférence du Pb et du Cd dans la synthèse des protéines ou leur liaison avec certaines protéines impliquées dans le transport des ions métalliques (Abdou et Newairy, 2006). Le Cd partage les propriétés d’induction de la synthèse de métallothionéines avec le Zn et le Cu (Noël et al., 2004). Ces éléments sont en général mutuellement antagoniste.

Wang et al., (2011a) ont rapporté que l’exposition au Pb et au Cd induit une augmentation de l’excrétion urinaire du Zn et du Cu, causée par une défaillance de la réabsoption tubulaire et à la diminution de la filtartion glomerulaire suite à la néphrotxicité liée aux métaux lourds.

Des résultats obtenus par Noël et al. (2006) suite à leur travaux sur des cellules épithéliales intéstinales exposées à long terme au Cd en présence d’éléments essentiels Zn, Cu et Mn, décrivent l’effet inhibiteur du Zn et du Cu sur l’accumulation du Cd dans les cellules épithéliales. Ce travail in vitro a confirmé l’interaction négative entre l’accumulation du Cd et les éléments essentiels.

Phillips et al. (2005), ont suggéré des interactions antagonistes à différents niveaux de la cinétique entre le Cd et les deux éléments essentiels Zn et Cu chez le mouton exposé au Cd, notamment son impact négatif sur l’absorption des deux éléments au niveau intéstinal.

Pendant notre travail, le retrait du traitement métallique pendant la période de récupération a laissé observer une évolution progressive à la hausse des deux éléments essentiels chez les trois lots exposés, ce qui confirme l’impact négatif de l’exposition des deux ETM Pb et Cd (doses et durée) sur la cinétique du Zn et Cu.

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