Impact des nitrates inorganiques sur l’aspect morphofonctionnel du rein chez le rat
Effect of Inorganic Nitrates on the Morphofunctional Condition of the Kidney in the Rat
Abdelwahab Zaki,1 Ahmed Ait Chaoui,1 Abderahman Chait,2 Touria Aboussaouira,3 Khadija Zarrouk4 et Thami Himmi1
1 Laboratoire de Physiologie Animale, Faculté des Sciences et Techniques, Béni Mellal, Maroc 2 Laboratoire d’Ecophysiologie, Faculté des Sciences Semlalia, Marrakech, Maroc
3 Laboratoire d’Anatomie Pathologique, Faculté de Médecine et de Pharmacie, Casablanca, Maroc 4 Laboratoire de Biochimie Analytique, Faculté de Médecine et de Pharmacie, Casablanca, Maroc
Résumé Objectif : L’impact des nitrates exogènes sur certains paramètres biologiques en relation avec l’insuffisance rénale a fait l’objet de cette étude expérimentale.
Résultats : Le traitement chronique de 5 mois par des concentrations variables de nitrates : 50, 100, 150 et 500 mg/L induit, chez nos rats, une réduction dose-dépendante des teneurs plasmatiques en protéines totales et, au contraire, des augmentations dose-dépendantes des concentrations plasmatiques en urée et créatinine.
Discussion : L’étude histologique du rein montre que les nitrates 150 et 500 mg/L altèrent les épithéliums des tubules rénaux.
Conclusion : En conclusion, les nitrates à fortes doses induisent des perturbations morphofonctionnelles des reins et pourraient donc être considérés comme facteurs inducteurs de l’insuffisance rénale.
Mots clés : nitrates, créatinine, urée, insuffisance rénale, rat
Abstract Aim: The aim of our experimental study was to determine the effect of exogenic nitrates on certain biological parameters in relation to renal insufficiency.
Results: Chronic treatment of rats for 5 months with varying nitrate concentrations (50, 100, 150 and 500 mg/L) induced a dose-dependent reduction in plasma concentrations of total proteins and a dose-dependent increase in plasma urea concentrations and creatinine.
Discussion: This histological study of the kidney shows that nitrates at doses of 150 and 500 mg/L cause a deterioration in the epithelia of the renal tubules.
Conclusion: In conclusion, a high nitrate intake induces morphofunctional disturbances of the kidney and could thus be regarded as a causative factor in renal insufficiency.
Keywords: nitrates, creatinine, urea, kidney insufficiency, rat Texte reçu le 28 juillet 2003 ; accepté le 6 novembre 2003
L’utilisation excessive des engrais azotés constitue la prin- cipale source de pollution des eaux souterraines peu profondes par les nitrates. La consommation de ces eaux polluées pourrait induire des effets néfastes sur la santé si la dose consommée dépasse la norme fixée par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) à 50 mg/L. Dans la littérature, de nombreux effets des nitrates ou de leurs métabolites sur la santé humaine ont été décrits, ils pourraient induire un cancer gastrique,[1,2] une méthé- moglobinémie,[3,4] un goitre,[5,6] des complications respira- toires[7] et digestives.[6,8]
Au Maroc, dans la province de Béni Mellal, région à vocation agricole, l’alimentation du milieu rural en eau potable se fait es- sentiellement par les puits. Le dosage des nitrates dans les eaux de certains de ces puits montre une pollution variable dépassant parfois les 150 mg/L. Cette pollution pourrait constituer un véritable danger pour la santé des habitants. En effet, des données cliniques montrent qu’à l’échelle nationale, cette région est l’une des plus touchées par l’insuffisance rénale et leur nombre n’a cessé d’augmenter durant ces quelques dernières années.
La présente étude a pour objectif de montrer, chez le rat, que la consommation des nitrates dans l’eau de boisson aux doses équivalentes à celles mesurées dans certains sites de cette région (doses de 50, 100 et 150 mg/L) pourrait induire une insuffisance rénale ; nous étudierons les teneurs plasmatiques en urée et en créatinine ainsi que l’anatomie du rein.
Matériels et méthodes
Cette étude porte sur 108 rats de souches Wistar pesant entre 70 et 80 g, âgés d’environ 2 mois. Soixante rats mâles répartis en cinq lots de 12 rats : quatre lots sont abreuvés pendant 5 mois par une eau de boisson contenant respectivement 50 mg/L (groupe A), 100 mg/L (groupe B), 150 mg/L (groupe C) et 500 mg/L (groupe D) de nitrates sous forme de sel de nitrate de potas- sium ;[9] ces groupes sont comparés à un lot témoin (groupe T) recevant l’eau de robinet distribuée dans la ville de Beni Mellal contenant naturellement environ 13 mg/L de nitrates. Quarante- huit rats femelles sont repartis en quatre lots, dont trois abreuvés par une eau de boisson contenant respectivement 50 mg/L (groupe A′), 150 mg/L (groupe C′) et 500 mg/L (groupe D′) de nitrates, comparés à un lot témoin (groupe T′) alimenté par l’eau de robinet. Les 108 rats sont nourris ad libitum avec un aliment complet standard contenant environ 21,29 mg/kg de nitrates.
A la fin des 5 mois d’expérimentation, les rats sont décapités après une légère anesthésie à l’éther. Le sang récupéré sur EDTA (acide éthylène-diamine-tétracétique) est immédiatement cen- trifugé, puis le sérum est aliquoté et congelé à –20°C. Les teneurs plasmatiques en protéines totales, en urée et en créatinine sont
mesurées par spectrophotométrie. Les concentrations plasma- tiques en nitrates et en nitrites sont déterminées par spectro- photométrie après réduction des nitrates en nitrites par la mé- thode de réduction de cadmium sur colonne. Les reins sont coupés en tranches fines de 4 µm, colorées par l’hématéine- éosine et observées au microscope optique au grossissement (× 400). L’étude statistique des résultats utilise une analyse de variance (ANOVA). Chaque fois que c’est nécessaire, la compa- raison de deux moyennes utilise le test « t » de Fisher-Student (niveau de signification p < 0,05).
Résultats
Effets des nitrates exogènes sur les concentrations plasmatiques en protéines totales
Le tableau I des résultats montre que l’administration des nitrates dans l’eau de boisson, chez les rats mâles et femelles, induit après 5 mois de traitement une baisse significative dose- dépendante (ANOVA, p < 0,001). Chez le rat mâle, cette baisse atteint respectivement dans les groupes A, B, C et D : –15,4 % ; –23,1 % ; –27,7 % et – 51,2 %. Chez les rats femelles, les concen- trations plasmatiques en protéines totales baissent de –22,9 % dans le groupe A′ ; –39,8 % dans le groupe C′ et –53,3 % dans le groupe D′.
Pour les deux sexes, les nitrates induisent leurs effets sur les teneurs plasmatiques en protéines totales à partir de la dose 50 mg/L.
L’ANOVA montre que les teneurs plasmatiques en protéines totales des rats mâles ne sont pas significativement différentes de celles des rats femelles.
Effets des nitrates sur l’urémie
Les nitrates, aux doses utilisées, induisent une augmentation significative dose-dépendante de l’urémie (ANOVA, p < 0,001).
Chez les rats mâles, les niveaux plasmatiques en urée atteignent dans les groupes A, B, C et D respectivement 46,9 % ; 65,6 % ; 106,3 % et 325 %. Chez les rats femelles, cette augmentation de l’urémie est de 91,1 % dans le groupe A′, 152,2 % dans le groupe C′et 491,3 % dans le groupe D′.
Pour les deux sexes, les nitrates induisent leurs effets sur l’urémie à partir de la dose 50 mg/L (p < 0,01).
L’effet sexe est statistiquement significatif (ANOVA, p <
0,005).
Effets des nitrates sur la créatinémie
Les nitrates inorganiques induisent une augmentation si-
gnificative dose-dépendante des teneurs plasmatiques en créa- tinine (ANOVA, p < 0,001). Chez les rats mâles, cette augmen- tation atteint 7,3 % dans le groupe A, 14,4 % dans le groupe B, 79,1 % dans le groupe C et 164 % dans le groupe D. Chez les rats femelles des groupes A′, C′ et D′, cette variation atteint respec- tivement 6,81 % ; 85,9 % et 167,1 %.
Pour les deux sexes, les nitrates induisent leurs effets sur la créatinémie à partir de la dose 50 mg/L (ANOVA, p < 0,005).
L’effet sexe est hautement significatif (ANOVA, p < 0,001).
Effets des nitrates exogènes sur les concentrations plasmatiques en nitrates
Les nitrates pris dans l’eau de boisson induisent une aug- mentation significative dose-dépendante des concentrations plasmatiques en nitrates (ANOVA, p < 0,001). Chez le rat mâle, cette augmentation atteint respectivement dans les groupes A, B, C, et D : 11,2 % ; 23,1 % ; 123,7 % et 258,8 %. Chez le rat femelle, l’augmentation des taux plasmatiques en nitrates est de 23,6 % dans le groupe A′, 147,7 % dans le groupe C′ et 297,5 % dans le groupe D′.
Pour les deux sexes, les nitrates exogènes induisent leurs effets sur les concentrations sanguines en nitrates à partir de la dose 50 mg/L (ANOVA, p < 0,01).
Il existe un effet sexe hautement significatif (ANOVA, p <
0,05).
Effets des nitrates sur les concentrations plasmatiques en nitrites
Les nitrates, aux doses utilisées, induisent des effets va- riables sur les teneurs plasmatiques en nitrites. Chez le rat mâle, les nitrates 50 et 100 mg/L induisent respectivement une réduc- tion hautement significative (p < 0,005) des teneurs plasmatiques en nitrites de –16,8 % et de –13,7 %. Chez le rat femelle, cette baisse est de – 31,2 % (p < 0,005). Au contraire, les nitrates 150 et 500 mg/L induisent, par rapport aux rats témoins, une augmen- tation hautement significative des niveaux plasmatiques en ni- trites. Chez le rat mâle, cette augmentation est de 70,2 % dans le
Fig. 1. Micrographie du rein chez le rat témoin (grossissement × 400).
Tableau I. Effets des nitrates inorganiques dans l’eau de boisson sur les teneurs plasmatiques en protéines totales, urée, créatinine, nitrates et nitrites chez le rat après 5 mois de traitement
Teneurs en nitrates (mg/L) dans l’eau de boisson
témoin (13) 50 100 150 500
Protéines totales (g/L)
Mâles 63,72 ± 2,6 53,87 ± 4,55** 49,00 ± 1,41** 46,01 ± 2,47** 31,01 ± 3,24**
Femelles 61,50 ± 4,02 47,43 ± 2,22** 45,08 ± 2,30** 28,72 ± 2,83**
Urée (g/L)
Mâles 0,32 ± 0,04 0,47 ± 0,04** 0,53 ± 0,03** 0,66 ± 0,04** 1,36 ± 0,06**
Femelles 0,23 ± 0,06 0,44 ± 0,04** 0,58 ± 0,13** 1,36 ± 0,03**
Créatinine (g/L)
Mâles 6,99 ± 0,09 7,50 ± 0,12** 8,00 ± 0,12** 12,52 ± 0,16** 18,51 ± 0,56**
Femelles 6,02 ± 0,14 6,43 ± 0,23** 11,19 ± 0,47** 16,08 ± 0,15**
Nitrates (nmol/L)
Mâles 132,22 ± 5,53 147,03 ± 11,13** 152,63 ± 10,02** 295,74 ± 7,68** 474,40 ± 7,60**
Femelles 123,27 ± 1,50 152,43 ± 11,01** 305,36 ± 5,12** 490 ± 5,55**
Nitrites (nmol/L)
Mâles 3,86 ± 0,19 3,21 ± 0,25 3,33 ± 0,21** 6,57 ± 0,29** 10,37 ± 0,16**
Femelles 4,81 ± 0,13 3,31 ± 0,14 6,67 ± 0,11** 10,71 ± 0,11**
** p < 0,001
groupe C et de 168,6 % dans le groupe D. Chez le rat femelle, les concentrations plasmatiques en nitrites s’élèvent à 38,7 % et 122,7 % respectivement dans les groupes C′ et D′.
Là aussi, l’effet sexe est significatif (ANOVA, p < 0,05).
Effets des nitrates sur l’histologie du rein
Comparés au témoin (figure 1), les nitrates 50 et 100 mg/L sont sans effet sur le parenchyme rénal. Cependant, le rein de l’animal traité par la dose 150 mg/L (figure 2) présente une légère néphrite épithéliale traduite par un léger aplatissement de l’épithélium des tubules proximaux et distaux avec une rétention de fluide. Ces modifications histologiques sont plus accentuées chez l’animal traité par la dose 500 mg/L (figure 3).
Discussion
Nos résultats expérimentaux montrent que les nitrates dis- sous dans l’eau de boisson induisent chez le rat des deux sexes des effets nets sur les paramètres étudiés. Exception faite des teneurs plasmatiques en protéines totales, l’ANOVA montre une différence significative entre les deux sexes concernant les teneurs plasmatiques en urée, créatinine, nitrates et nitrites.
Nos résultats montrent aussi que les nitrates induisent leurs effets, pour les deux sexes, à partir de la dose 50 mg/L. Or, cette teneur est considérée par l’OMS comme dose journalière admis- sible. Les nitrates introduits dans l’organisme se transforment en nitrites et d’autres métabolites azotés. De nombreux travaux ont montré que les nitrates exogènes pourraient se transformer en partie en nitrites au niveau salivaire[10] ou gastrique où ils pourraient se transformer en milieu acide en composés N-nitrosés cancérigènes.[11] Les nitrates et les nitrites qui passent dans
l’intestin sont rapidement absorbés.[12] Les teneurs plasmatiques et urinaires en ces deux composés reflètent les quantités de ni- trates ingérées au départ.[13] D’autres travaux ont montré que les nitrates pourraient exercer leurs effets après leurs transforma- tions au niveau cellulaire en monoxyde d’azote.[14] La consom- mation des nitrates induit, après 5 mois de traitement, des aug- mentations dose-dépendantes des teneurs plasmatiques en créatinine et en urée. L’accumulation sanguine de ces deux composés azotés pourrait résulter de l’augmentation du cata- bolisme protéique, ce qui expliquerait les faibles teneurs plas- matiques en protéines totales chez nos rats. Cette accumulation de l’urée et de la créatinine dans le sang pourrait être la consé- quence d’une altération de la fonction rénale. En effet, il a été montré que les nitrates induisent la diurèse et l’excrétion des ions sodium[15] et réduisent la sécrétion d’aldostérone.[16] Enfin, l’étude histologique du rein montre que les nitrates à fortes doses induisent une atrophie des cellules épithéliales des tu- bules rénaux semblables à celle décrite dans la littérature.[9,17]
Les fortes teneurs plasmatiques en urée et en créatinine consti- tuent des signes cliniques de l’insuffisance rénale confortée par les modifications morphologiques observées dans notre étude.
Par conséquent, l’ensemble des données expérimentales ob- tenues dans cette étude nous laisse suggérer que les nitrates pourraient être considérés comme facteurs inducteurs de l’insuffisance rénale chez nos rats, ce qui fournirait une explica- tion probable au pourcentage élevé de cas souffrant d’insuffi- sance rénale dans la province de Béni Mellal.
Références
1. Gilli G, Corrao G, Favilli S. Concentrations of nitrates in drinking water and incidence of gastric carcinomas: first descriptive study of the Piemonte region, Italy. Sci Tot Environ 1984; 34: 35-48
Fig. 2. Micrographie du rein chez le rat traité par 150 mg/L de nitrate (× 400).
Fig. 3. Micrographie du rein chez le rat traité par 500 mg/L de nitrate (× 400).
2. Xu G, Song P, Reed PI. The relationship between gastric mucosal changes and nitrate intake via drinking water in a high-risk population for gastric cancer in Moping county, China. Eur J Cancer Prev 1992; 1: 437-43
3. Fan AM, Steinberg VE. Health implications of nitrate and nitrite in drinking water:
an update on methemoglobinemia occurrence and reproductive and develop- mental toxicity. Regul Toxicol Pharmacol 1996; 23: 35-43
4. Knobeloch L, Salna B, Hogan A, et al. Blue babies and nitrate-contaminated well water. Environ Health Perspect 2000; 108: 675-8
5. Gatseva P, Vladeva S, Pavlov K. Incidence of goiter among children in a village with nitrate contamination of drinking water. Folia Med (Plovdiv) 1998; 40:
19-23
6. Vladeva S, Gatseva P, Gopina G. Comparative analysis of results from studies of goitre in children from Bulgarian villages with nitrate pollution of drinking water in 1995 and 1998. Cent Eur J Public Health 2000; 8: 179-81
7. Gupta SK, Gupta RC, Gupta AB, et al. Recurrent acute respiratory tract infections in areas with high nitrate concentrations in drinking water. Environ Health Per- spect 2000; 108: 363-6
8. Gupta SK, Gupta RC, Gupta AB, et al. Recurrent diarrhea in children living in areas with high levels of nitrate in drinking water. Arch Environ Health 2001; 56:
369-73
9. Gatseva P, Lazarova A, Maximova S, et al. Experimental data on the effect of nitrates entering the organism with the drinking water. Folia Med (Plovdiv) 1996; 38: 75-83
10. Duncan C, Li H, Dykhuizen R, et al. Protection against oral and gastrointestinal diseases: importance of dietary nitrate intake, oral nitrate reduction and en-
terosalivary nitrate circulation. Comp Biochem Physiol A Physiol 1997; 118:
939-48
11. Morales-Suarez-Varela MM, Llopis-Gonzalez A, Tejerizo-Perez ML. Impact of nitrates in drinking water on cancer mortality in Valancia, Spain. Eur J Epidemiol 1995; 11: 15-21
12. Fritsch P, de-Saint-Blanquat G, Derache R. Absorption kinetics of nitrate and nitrite in the intestine of rats. Toxicol Eur Res 1979; 2: 141-7
13. Gatseva P, Mardirosian Z, Popova E, et al. Evaluation of health hazards in children from regions with nitrate pollution. Folia Med (Plovdiv) 2000; 42: 19-22 14. Takacs S. Nitrate content of drinking water and tumours of the digestive organs.
Zentralbl Bakteriol Mikrobiol Hyg [B] 1987; 184: 269-79
15. de-Saint-Blanquat G. Toxicologic and nutritional aspects of nitrates and nitrites.
Ann Nutr Aliment 1980; 34: 827-64
16. Panesar NS, Chan KW. Decreased steroid hormone synthesis from inorganic nitrite and nitrate: studies in vitro and in vivo. Toxicol Appl Pharmacol 2000; 169:
222-30
17. Gatseva P, Lazarova A, Donchev N. Pathomorphological study of rats submitted to a drinking water regime with high nitrate content. Fresenius Envir Bull 1999;
8: 45-52
Correspondance et offprints : Abdelwahab Zaki, Laboratoire de Physiologie Animale, Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences et Techniques, Béni- Mellal, BP 523, Maroc.
E-mail : zakix@doctor.com
