Chapitre 1 : DOHaD
Tableau A.1 : Définition clinique du syndrome métabolique
Tableau A.2 : Seuils recommandés de tour de taille dans le diagnostic clinique de l’obésité abdominale
Chapitre 2 : Pollution atmosphérique
Tableau A.3 : Concentrations atmosphériques moyennes annuelles en PM10 et dioxyde d’azote en 2005
Tableau A.4 : Récapitulatif des valeurs limites, des seuils et des objectifs de qualité pour différents polluants atmosphérique en Europe
Chapitre 3 : Le placenta
Tableau A.5 : Chronologie comparée de la gestation Tableau A.6 : Classifications des différentes placentations
Tableau A.7 : Systèmes de transport des acides aminés dans le placenta humain Tableau A.8 : Transfert placentaire des acides aminés essentiels
- 10 - Chapitre 4 :Effets d’une exposition gestationnelle aux gaz d’échappement de moteur diesel ou à des nanoparticules manufacturées
Tableau A.9 : Etudes épidémiologiques – Effets sur la croissance fœto-placentaire Tableau A.10 : Etudes épidémiologiques – Effets sur la descendance
Tableau A.11 : Modèles animaux – Effets sur la croissance fœto-placentaire
Tableau A.12 : Modèles animaux – Effets sur la descendance de la naissance à la puberté Tableau A.13 : Modèles animaux – Effets sur la descendance à l’âge adulte
Tableau A.14 : Modèles animaux – Effets d’une exposition continue sur 3 générations
Partie C : Résultats de l’étude
Tableau C.1 : Concentrations totales en acides gras (AG) dans les plasmas F0, les placentas et les plasmas F1 à 28 jpc
Tableau C.2 : Profil en acides gras (AG) du plasma des femelles adultes F0 T et E à 28 jours de gestation (% des acides gras totaux)
Tableau C.3 : Profil en acides gras PL des placentas F1 T et E à 28 jours de gestation (% des acides gras totaux)
Tableau C.4 : Profil en acides gras LN des placentas F1 T et E à 28 jours de gestation (% des acides gras totaux)
Tableau C.5 : Profil en acides gras du plasma des fœtus F1 T et E à 28 jours de gestation (% des acides gras totaux)
Tableau C.6 : Analyse d’enrichissement (GSEA) – Base de données C2:KEGG Tableau C.7 : Analyse d’enrichissement (GSEA) – Base de données C5:BP Tableau C.8 : Analyse d’enrichissement (GSEA) – Base de données C5:MF
Partie D : Bilan, discussion et perspectives
Tableau D.1 : Effectifs des volets EPAPP embryons et glandes mammaires
- 11 -
Liste des encarts
Partie A : Introduction Chapitre 1 : DOHaD
Encart A.1 : Contexte historique et social de deux cohortes humaines permettant l’étude des effets des perturbations nutritionnelles en cours de grossesse sur la santé des descendants à long terme
Chapitre 2 : Pollution atmosphérique
Encart A.2 : Marqueurs de l’exposition à la pollution atmosphérique utilisés dans les études épidémiologiques
Chapitre 4 : Effets d’une exposition gestationnelle aux gaz d’échappement de moteur diesel ou à des nanoparticules manufacturées
Encart A.3 : Techniques d’exposition utilisées dans les modèles animaux
Partie B : Modèle expérimental et analyses
- 12 - ACP Analyse en Composante Principale
ADN Acide DésoxyriboNucléique AGMI Acides gras monoinsaturés AGNE Acides Gras Non Estérifiés AGPI Acides gras polyinsaturés AGS Acides gras saturés ALAT Alanine aminotransférase AMH Anti-Mullerian Hormone
ANG-2 Angiopoïétine 2 ANG-1 Angiopoïétine 1 ARN Acide RiboNucléique ASAT Aspartate aminotransférase ATP Adénosine-5’-triphosphate ATPase ATP synthétase
C Contrôle
C5:BP Base de données GO "Biological Process" C5:CC Base de données GO "Cellular Component" C5:MF Base de données GO "Molecular Function" CAH Composés Aromatiques Hétérocycliques
CCL2/MCP-1 C-C motif chemokine ligand 2/Macrophage cationic peptide 1 CD11b Integrin α M
CDKN1B cyclin dependent kinase inhibitor 1B
CDKN2AIP cyclin dependent kinase inhibitor 2A interacting protein
CDKN2D cyclin dependent kinase inhibitor 2D
CO Monoxyde de Carbone
CO2 Dioxyde de Carbone
CpG Cytosine-phosphate-Guanine CPG Chromatographie en phase gazeuse
CX3CL1 C-X3-C motif chemokine ligand 1 ou Fractalkine
CX3CR1 Chemokine C-X3-C motif receptor 1
DE Diesel Exhaust ou Gaz d'échappement de moteur diesel
DHA Acide Docosahéxanoique DMT1 Divalent Metal Transporter 1
DNMTs DNA MethylTransferase
DOHaD Developemental of Health and Disease
E Exposé
E2 Oestradiol
FABP Fatty Acid Binding Protein
FABPm Fatty Acid Binding Protein plasma membrane
FAT/CD36 Fatty Acid Translocase
FATP Fatty Acid Transport Protein
FGF-2 Fibroblast Growth Factor 2
FI Flow Index
FSH Follicle Stimulating Hormone
GAP-43 Growth Associated Protein-43
- 13 - GM-CSF Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor
GSEA Gene Set Enrichment Analysis
GO Gene Ontology
H3K4 Histone 3 Lysine 4 H3K9 Histone 3 Lysine 9
HAP Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques hCG human Chorionic Gonadotropin
HCO3- Hydrogénocarbonate HDAC1 Histone Desacetylase 1
HDL High Density Lipoprotein
HEPHL1 Hephaestin Like 1
H-FABP Heart - Fatty Acid Binding Protein
HFD High Fat Diet
HNF4a Hepatocyte Nuclear Factor 4a
IGF-1 Insulin-like Growth Factor 1
IGF1-R Insulin-like Growth Factor 1-Receptor
IGF-2 Insulin-like Growth Factor 2
Igf2P0 Transcrit placentaire de Insulin-like Growth Factor 2 IGF2-R Insulin-like Growth Factor 2-Receptor
IGFBP Insulin-like Growth Factor - Binding Protein
IL Interleukine
IMC Indice de Masse Corporelle
IREG1 Iron-Regulated Protein 1 ou Ferroportine
IRM Imagerie par Résonnance Magnétique jpc jours post-conception
jpn jours post-nataux
KEGG Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes
Kim-1 hepatitis A virus cellular receptor 1
KO Knock-Out
LAT1 Large neutral Amino acid Transporter 1
LAT2 Large neutral Amino acid Transporter 2
LDL Low Density Lipoprotein
LDL-R Low Density Lipoprotein - Receptor
L-FABP Liver - Fatty Acid Binding Protein
LFD Low Fat Diet
LH Luteinizing hormone
LN Lipides neutres LPL Lipoprotein Lipase
MAPCEL Mobile Ambient Particle Concentrator Exposure Laboratory
MAPkinase Mitogen-Activated Protein kinase mTOR mammalian Target Of Rapamycin
NEDC New European Driving Cycle
NO Monoxyde d’azote
NO2 Dioxyde d’azote NOx Oxydes d’azote
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O Oxygène
O2 Dioxygène
O3 Ozone troposphérique
OKL38 oxidative stress induced growth inhibitor 1 OMS Organisation Mondiale de la Santé
OR Odds Ratio
P4 Progestérone
PAG Petit poids pour l'Age Gestationnel Pdx1 pancreatic and duodenal homeobox 1
p-FABPpm placental plasma membrane Fatty Acid Binding Protein
PGC-1α Peroxisome proliferator-activated receptorγ coactivator 1α
PL Phospholipides
PLGA poly(lactic-co-glycolic acid)
PlGF Placental Growth Factor
PM10 Particulate Matter 10
PM2,5 Particule Matter 2,5
PPN Petit Poids de Naissance PVP Polyvinylpyrrolidine
RCIU Retard de Croissance Intra-Utérin
RIVM National Institute for Public Health and th Environment
RT-qPCR
Reverse Transcription quantitative Polymerase Chain Reaction
SA Semaine d'Aménorrhées
Sin3A SIN3 Transcription Regulator Family Member A
SL38 Solute Carrier family 38 (code pour SNAT)
SLC2 Solute Carrier family 2 (code pour GLUT)
SO2 Dioxyde de Soufre TF Transferrine
TFRC Récepteur à la Transferrine TGFβ Transforming Growth Factor β
TNFα Tumor Necrosis Factor α
UCEA Unité commune d'expérimentation animale UCP2 Uncoupled Protein 2
USEPA United States Environmental Protection Agency
USF-1 Upstream Stimulatory Factor 1
VD Vélocité diastolique
VEGFR Vascular Endothelial Growth Factor Receptor
VEGFα Vascular Endothelial Growth Factor α
VFI Vascularization Flow Index
VI Vascularization Index
VS Vélocité systolique Zac1 PLAG1 like zinc finger 1
Partie A
- 15 -
Introduction générale
Le concept d’origines développementales de la santé et des maladies ou DOHaD (Developemental Origins of Health and Disease) stipule que l’environnement intra-utérin et péri-conceptionel conditionne la susceptibilité à développer un ensemble de pathologies à l’âge adulte. En effet, l’altération des conditions dans lesquelles le fœtus se développe programme les tissus afin d’assurer la survie à court terme. Néanmoins, ces adaptations, généralement liées au placenta, causent des perturbations durables des structures et des fonctions tissulaires susceptibles de favoriser le développement de pathologies à l’âge adulte.
La pollution atmosphérique est un problème majeur pour la santé humaine, causant 3,7 millions de décès prématurés dans le monde en 2012 ((UNEP) 2014). La plupart des villes des pays développés et en développement, où les taux de pollution sont mesurés, ne respectent pas les directives préconisées par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) ((UNEP) 2014). Les personnes âgées, les enfants ou les asthmatiques sont les cibles des messages d’alerte lors de pics de pollution alors que les femmes enceintes sont le plus souvent négligées.
Pour des raisons éthiques indiscutables, le recours aux modèles animaux est nécessaire afin de vérifier les résultats obtenus grâce aux études épidémiologiques et d’analyser les mécanismes sous-jacents aux effets observés. Il s’agit essentiellement de modèles rongeurs et il est important de noter que la comparaison entre toutes les études est complexe au vu des techniques d’exposition utilisées ainsi que des temps et des fenêtres d’exposition ou encore du type et de la concentration des particules utilisées.
Dans cette thèse, une première partie introductive décrit d'abord la thématique des origines développementales de la santé et des maladies (Partie A, §1.). Dans une deuxième partie, les composants de la pollution atmosphérique sont présentés et plus particulièrement la production et la composition des gaz d’échappement de moteur diesel (Partie A, §2.). La troisième partie de l’introduction décrit le placenta, qui est à l’interface entre la mère et le fœtus et joue le rôle de senseur de l’environnement maternel (Partie A, §3.). Ensuite, la quatrième partie fait état des effets d’une exposition maternelle aux gaz d’échappement de moteur diesel et aux nanoparticules manufacturées sur le développement fœto-placentaire, l’enfance et jusqu’à l’âge adulte
- 16 - (Partie A, §4.). La cinquième et dernière partie de l’introduction expose les différents facteurs qui peuvent intervenir dans le transfert transplacentaire des particules (Partie A, §5.). Les objectifs de la thèse clôturent cette introduction (Partie A, §6.).
Les matériels et méthodes présentent le choix du modèle animal, le protocole expérimental et les différentes techniques utilisées au cours de ces travaux (Partie B).
Ensuite, les résultats obtenus au cours de cette thèse sont présentés sous forme d’un article original publié (Partie C, §1.), de résultats complémentaires associés à cette publication (Partie C, §2.) et enfin un article en préparation (Partie C, §3.).
Enfin, les dernières parties de ce manuscrit font un bilan des résultats du projet dans lequel s’inscrit cette thèse (Partie D, §1.), certaines questions, forces et limites y sont soulevées et discutées (Partie D, §2. et 3.) et plusieurs perspectives sont présentées (Partie D, §4.). Une courte conclusion clôture ce manuscrit (Partie E).
Les dernières pages sont consacrées aux annexes et aux références citées tout au long de ce manuscrit.
Famine hollandaise :La famine hollandaise a eu lieu dans l’ouest des Pays-Bas au cours de l’hiver 1944 - 1945, suite à l’embargo sur l’approvisionnement en denrées alimentaires imposé par l’occupation allemande. L’apport calorique moyen par habitant adulte était de 400 calories/jour, représentant moins d’un quart des besoins quotidiens d’une femme adulte (2000 calories/jour en activité normale et jusqu’à 2500 calories/jour en cours de grossesse). La cohorte de naissances de la famine hollandaise rassemble les enfants nés des femmes exposées aux 13 semaines de carence calorique pendant leur grossesse (au premier, second ou troisième trimestre). La cohorte se compose de 2414 hommes et femmes nés à terme entre le 01/11/1943 et le 28/02/1947 dans un hôpital d’Amsterdam, tous les enfants nés entre le 07/01/1945 et le 08/12/1945 ayant été exposés à la famine avant leur naissance. (Roseboom et al. 2001)(Painter et al. 2005)(Portrait et al. 2011)
Grande famine en Chine :La Grande famine en Chine, conséquence de la politique du « Grand Bon en Avant » visant à amplifier l’industrialisation, a duré 3 ans (été 1958 - été 1961). Elle a causé 30 à 60 millions de décès, particulièrement concentrés dans les zones rurales. Les taux de mortalité les plus élevés ont été observés en 1959 et 1961. La cohorte se compose de 7874 hommes et femmes. Pour la formation de cette cohorte, le pays a été divisé en 6 régions, puis 22 comtés par région ont été sélectionnés au hasard, ensuite 3 municipalités par comté, puis 2 villages par municipalité, puis 90 ménages par village (examen physique), enfin 30 ménages au sein de ces 90 ont été sélectionnés pour l’enquête alimentaire et les prélèvements sanguins. Au sein de cette cohorte, les personnes sont sélectionnées sur leur date de naissance entre le 01/10/1952 et le 30/09/1964. Les dates exactes du début et de la fin de la famine n’étant pas connues, les périodes du 01/10/1958 au 30/09/1959 et du 01/10/1961 au 30/09/1962 ont été exclues. Trois périodes sont sélectionnées pour définir les groupes de personnes non exposées (naissance entre le 01/10/1962 et 30/09/1964), les personnes exposées in utero (naissance entre le 01/10/1959 et le 30/09/1961) et enfin les personnes exposées pendant l’enfance (naissance entre le 01/10/1952 et le 30/09/1958) (Li et al. 2010).
Encart A.1 | Contexte historique et social de deux cohortes humaines permettant l’étude des effets des perturbations nutritionnelles en cours de grossesse sur la santé des descendants à long terme
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*Obésité : l’obésité est définie par un IMC supérieur à 30kg/m2.