Effets des nitrates inorganiques sur
l’aspect morphofonctionnel de la glande thyroïde chez le rat femelle
Effects of Inorganic Nitrates on Thyroid Gland Activity and Morphology in Female Rats
Ahmed Ait Chaoui,1 Abdelwahab Zaki,1 Abdellah Talibi,2 Abderrahman Chait,3 Abdelfettah Derouiche,4 Touria Aboussaouira,5 Fatima Benabdjlil6 et Thami Himmi1
1 Laboratoire de Physiologie Animale, Faculté des Sciences et Techniques, Beni Mellal, Maroc 2 Service d’Endocrinologie, Hôpital Provincial, Beni Mellal, Maroc
3 Laboratoire d’Ecophysiologie, Faculté des Sciences Semlalia Marrakech, Marrakech, Maroc 4 Laboratoire de Recherche sur les Lipoprotéines, Faculté des Sciences Ben M’sik, Casablanca, Maroc 5 Laboratoire d’Anatomie Pathologique, Faculté de Médecine et de Pharmacie, Casablanca, Maroc 6 Laboratoire de Radio-immunologie, Institut Pasteur du Maroc, Casablanca, Maroc
Résumé La présente étude a pour objectif de déterminer, chez des rats femelles, les effets des nitrates inorganiques administrés dans l’eau de boisson sur la fonction et la morphologie de la glande thyroïde. Durant les 5 mois de traitement, les nitrates aux doses de 50, 150 et 500 mg/L induisent, par rapport aux rats témoins, une diminution dose-dépendante du gain de poids corporel. Au terme de l’expérimentation, les nitrates 150 et 500 mg/L entraînent une hypertrophie de la glande thyroïde accompagnée d’une augmentation de la taille des follicules thyroïdiens et d’une hyposécrétion des hormones thyroïdiennes T3 (triiodothyronine) et T4 (tétraiodothyronine).
Cet ensemble de données expérimentales est en faveur d’un effet goitrogène des nitrates.
Mots clés : nitrates, glande thyroïde, hormones thyroïdiennes, goitre
Abstract The present study was undertaken to determine the effects of intake of inorganic nitrates in drinking water on thyroid gland activity and morphology in female rats. During 5 months of treatment, nitrates 50, 150 and 500 mg/L induced a significant dose-dependent decrease in bodyweight gain, compared with the control rats.
At the end of the experiment, nitrates 150 and 500 mg/L induced hypertrophy of the thyroid gland, accompanied by an increase in the size of the thyroid follicles and hyposecretion of thyroid hormones T3 (triiodothyronine) and T4 (tetraiodothyronine). We concluded that a high nitrate intake in water influenced thyroid gland activity and morphology and might be considered to be a goitrogenic factor.
Keywords: nitrates, thyroid gland, thyroid hormones, goitre Texte reçu le 29 juillet 2003 ; accepté le 9 février 2004
Chez l’homme, il est établi qu’une carence alimentaire sévère en iode représente le facteur primordial du développement du goitre[1-4] connu surtout par une hypersécrétion de l’hormone hypo- physaire TSH (thyroid stimulating hormone), qui par son effet morphogène accroît la masse tissulaire de la glande thyroïde, une baisse de la sécrétion des hormones T3 (triiodothyronine) et T4 (tétraiodothyronine) et une diminution du taux d’excrétion
urinaire d’iode. La correction de ce déficit alimentaire par l’addi- tion de sel iodé entraîne la régression du goitre.[5-7] Récemment, des études ont montré que le goitre pourrait avoir d’autres ori- gines. En effet, le goitre a été diagnostiqué chez des sujets bien que leur taux d’excrétion urinaire quotidien en iode[8] ou leur apport alimentaire journalier en cet élément[9] soient normaux.
De même, des études épidémiologiques[10,11] ont montré chez
l’enfant que le goitre se développe facilement dans des zones où la contamination de l’eau potable par les nitrates dépasse la dose journalière admissible fixée par l’organisation mondiale de la santé (OMS, 1998) à 50 mg/L.
Chez l’animal, les mêmes effets goitrogènes d’une carence iodée sévère et des nitrates ont été décrits. Chez le rat, une ca- rence alimentaire en iode induit le goitre.[12,13] La correction de cette carence alimentaire par addition de sel iodé entraîne une régression du goitre.[12] Chez cette même espèce, la consomma- tion des nitrates induit des modifications histologiques de la glande thyroïde[14,15] ainsi qu’une réduction de la sécrétion des hormones thyroïdiennes T3 et T4.[16]
Au Maroc, aucune étude des effets des nitrates sur la genèse du goitre n’a été faite. Dans la région de Tadla-Azilal, région à vocation agricole se trouvant au pied du Moyen Atlas, l’alimen- tation du milieu rural en eau se fait essentiellement par les puits qui montrent par endroit une pollution par les nitrates dé- passant les 150 mg/L. Dans cette région, malgré l’introduction dans le marché du sel de cuisine enrichi en iode, le goitre persiste.
La présente étude a pour objectif de vérifier s’il existe réel- lement une relation entre la consommation des nitrates et le goitre en administrant à des rats les nitrates dans l’eau de boisson, à des doses équivalentes à celles mesurées dans certains sites de la région Tadla-Azilal (doses de 50, 150 et 500 mg/L). Nous
étudierons l’influence des nitrates sur la croissance de l’animal, la morphologie et la physiologie de sa glande thyroïde.
1. Matériels et méthodes
Quarante-huit rats femelles Wistar pesant entre 70 et 80 g sont répartis en quatre lots de 12 rats dont trois abreuvés pendant 5 mois par une eau de boisson contenant respectivement 50, 150 et 500 mg/L de nitrate de potassium,[15] comparés à un lot témoin consommant l’eau de robinet distribuée dans la ville de Beni- Mellal, contenant naturellement environ 13 mg/L de nitrates. Tous les rats sont élevés dans les conditions standard de laboratoire ; ils reçoivent à volonté un aliment en granulé complet contenant 21,9 mg/kg de nitrates. Mensuellement une prise de poids corporel est effectuée. A l’issue de la durée de traitement, les animaux sont sacrifiés par décapitation après une légère anes- thésie à l’éther. Le sang prélevé sur éthylène-diamine-tétra- acétique (EDTA) est immédiatement centrifugé, le sérum est aliquoté puis congelé à –20°C. Les dosages des hormones thyroïdiennes T3 et T4 totales sont effectués par radio- immunologie en utilisant les trousses de dosage de Cis bio inter- national (RIA- gnost® T3, Cis bio international).
Les glandes thyroïdes, après leur pesée, sont coupées en tranches fines de 4 µm, colorées par hématéine-éosine et obser- vées en microscopie optique au grossissement × 400.
Les concentrations des nitrates et nitrites sont déterminées par spectrophotométrie après réduction des nitrates en nitrites par la méthode de réduction de cadmium sur colonne.[17]
L’étude statistique des résultats utilise l’analyse de variance (ANOVA). La comparaison de deux moyennes utilise le test « t » de Student-Fischer.
2. Résultats
2.1 Effets des nitrates inorganiques sur le poids corporel et le poids de la glande thyroïde
La consommation des nitrates dans l’eau de boisson induit, durant les 5 mois de traitement, une baisse significative dose-
0 50 100 150 200 250 300
Temps (mois)
Poids corporel (g)
Témoin 50 mg/L 150 mg/L 500 mg/L
0 1 2 3 4 5
Fig. 1. Effets des nitrates inorganiques, dans l’eau de boisson, sur le gain du poids corporel des rates durant 5 mois de traitement.
Tableau I. Effets des nitrates inorganiques, dans l’eau de boisson, sur le poids de la glande thyroïde et les hormones thyroïdiennes T3 (triiodothyronine) et T4 (tétraiodothyronine) des rates après 5 mois de traitement
Glande thyroïde (mg) T3 (nmol/L) T4 (nmol/L)
Témoin 13 mg/L 12,13 ± 0,16 0,47 ± 0,04 26,30 ± 2,67
50 mg/L 12,26 ± 0,33
150 mg/L 17,20 ± 0,69a 0,40 ± 0,02b 22,28 ± 2,36
500 mg/L 22,84 ± 1,04a 0,25 ± 0,04a 17,82 ± 1,00a
a p < 0,01.
b p < 0,05.
dépendante (ANOVA, p < 0,001) du gain de poids corporel (fi- gure 1). Au terme du cinquième mois, cette baisse est maximale, elle atteint – 6,17, – 13,34 et – 25,25 % respectivement avec les nitrates 50, 150 et 500 mg/L.
Le traitement par les nitrates 50 mg/L est sans effet sur le poids de la glande thyroïde. Cependant, les doses 150 et 500 mg/L l’augmentent significativement (p < 0,001) de 41,79 % et 88,29 % par rapport au groupe témoin (tableau I).
2.2 Effets des nitrates inorganiques sur l’activité de la glande thyroïde
Après 5 mois de traitement, les nitrates 150 mg/L réduisent significativement (p < 0,05) les teneurs plasmatiques en hor- mone thyroïdienne T3 de – 14,89 % et sont sans effet significa- tif (p < 0,01) sur les teneurs en T4 qui baissent de – 15,32 %. Les nitrates 500 mg/L réduisent d’une manière significative (p
< 0,01) les teneurs plasmatiques en T3 et T4 respectivement de – 46,80 et – 32,27 % (tableau I).
2.3 Effets des nitrates inorganiques sur la morphologie de la glande thyroïde
Comparé au témoin (figure 2), l’histologie de la glande thyroïde montre que les nitrates 50 mg/L sont sans effet sur ses structures tissulaires, cependant, les nitrates 150 (figure 3) et sur- tout les nitrates 500 mg/L (figure 4) induisent une augmentation de la taille des follicules thyroïdiens accompagnée d’un aplatisse- ment de l’épithélium folliculaire.
3. Discussion
Nos résultats montrent que la consommation des nitrates dans l’eau de boisson entraîne, chez la rate, une baisse significa- tive dose-dépendante du gain de poids corporel. Ce résultat est en accord avec ceux d’autres travaux antérieurs.[18-20] Cette baisse pourrait s’expliquer notamment par une réduction de la prise alimentaire.[16,21]
Le traitement chronique par les nitrates provoque, chez nos rats, une augmentation dose-dépendante du poids de la glande thyroïde semblable à celle décrite par Mooij et al.[13] suite à un déficit alimentaire journalier en iode ou à une perfusion gastrique de nitrates.[22] Cette hypertrophie glandulaire est accompagnée, sur le plan histologique, d’une augmentation du volume colloïdal des follicules thyroïdiens et d’un aplatissement de l’épithélium folliculaire. Des modifications morphologiques de cette glande ont été décrites chez le rat consommant de très fortes doses de nitrates.[15] Ces altérations morphologiques s’accompagnent, chez nos rates traitées par les nitrates, d’une réduction dose- dépendante des concentrations plasmatiques en hormones thyroïdiennes T3 et T4. Cette réduction, sous réserve de vérifier l’effet des nitrates sur la clairance métabolique de ces molécules, pourrait résulter d’une diminution de l’activité sécrétoire des cel- lules thyroïdiennes. A ce niveau les nitrates semblent exercer leur effet après réduction en monoxyde d’azote[23,24] qui pour- rait influencer négativement la synthèse thyroïdienne de T3 et T4 par inhibition du NIS (Na+/I– symporter)[25] via probable- ment la guanidine monophosphate cyclique (GMPc).[26,27] Cette hyposécrétion pourrait également être due à une diminution de la sensibilité de la cellule thyroïdienne à la TSH ou tout simplement à une réduction, au niveau adénohypophysaire, de la production de la TSH. A présent, l’effet des nitrates sur la sécrétion de TSH chez le rat n’a fait l’objet d’aucune étude. Chez le bœuf, Zraly et
Fig. 2. Micrographie de la glande thyroïde chez le rat témoin (× 400).
Fig. 3. Micrographie de la glande thyroïde chez le rat traité par 150 mg/L de nitrates (× 400).
al. ont observé in vivo que les nitrates réduisent la production hypothalamique de la TRH (thyrotropin releasing hormone).[28]
Cette observation est tout à fait compatible avec la diminution de la production de TSH et l’hypertrophie thyroïdienne observées[9]
chez des sujets ayant volontairement consommé les nitrates bien que leur apport journalier en iode soit normal. Ainsi, l’hyper- trophie glandulaire accompagnée d’un aplatissement de l’épithélium folliculaire observée chez nos rats traités par les ni- trates pourrait mettre en jeu des mécanismes autres que ceux impliqués dans la goitrogenèse liée à une carence iodée mettant en jeu essentiellement l’action morphogène de la TSH.
En conclusion, les résultats de cette expérimentation ani- male nous laissent suggérer que les nitrates, consommés à des doses dépassant la norme fixée par l’OMS à 50 mg/L, pourraient constituer un facteur goitrogène. Dans la région de Tadla-Azilal où la pollution de la nappe phréatique par les nitrates a atteint des proportions alarmantes, le développement du goitre, surtout dans le monde rural, pourrait trouver une explication dans l’hypothèse ci-dessus. D’autres études in vivo et in vitro sur le métabolisme de l’iode et des nitrates, au niveau thyroïdien, sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes de cette goitrogenèse liée aux nitrates.
Références
1. Roux F, Rhaly AA, Bisset JP, et al. Le goitre endémique au Mali. Med Nut 1983;
19: 339-51
2. Aquaron R, Nguessi P, Ben Eno L, et al. Le goitre endémique au Cameroun (Provinces de l’Est et du Nord-Ouest). Rev Fr Endocrinol Clin 1985; 26:
537-45
3. Gaitan E, Nelson NC, Poole GV. Endemic goitre and endemic thyroid disorders.
World J Surg 1991; 15: 205-15
4. Iodice M, Arnese A, Colapietro M, et al. Study of an endemic goitre area in northern Campania. J Endocrinol Invest 1992; 15: 103-8
5. Aquaron R, Zarrouck K, El Jarari M, et al. Endemic goitre in Morocco (Skoura- Toundoute areas in the high atlas). J Endocrinol Invest 1993; 16: 9-14 6. Bauch K, Anke M, Gurtler H, et al. Status of goitre prevention in East Germany
from an interdisciplinary viewpoint. Z Gesamte Inn Med 1986; 41: 524-7 7. Lai SC, Chang TC, Wu SI, et al. Prevalence of goitres in school children residing
in villages where underground water is used. J Formos Med Assoc 1992; 91:
970-5
8. Rybakowa M, Soltysik-Wilk E, Tylek D, et al. Incidence of goitre in children of the Tarnobrzeg district and environemental factors. Endokrynol Pol 1992; 43:
12-7
9. van Maanen JM, van Dijk A, Mulder K, et al. Consumption of drinking water with high nitrate levels causes hypertrophy of the thyroid. Toxicol Lett 1994; 72:
365-74
10. Gatseva P, Vladeva S, Pavlova K, et al. Incidence of goitre among children in a village with nitrate contamination of drinking water. Folia Med 1998; 40: 19-23 11. 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
12. Stubner D, Gartner R, Greil W, et al. Hypertrophy and hyperplasia during goitre growth and involution in rats: separate bioeffects of TSH and iodine. Acta Endocrinol (Copenh) 1987; 116: 537-48
13. Mooij P, de Wit HJ, Bloot AM, et al. Iodine deficiency induces thyroid autoim- mune reactivity in Wistar rats. Endocrinology 1993; 133: 1197-204 14. Horing H, Ellinger C, Nagel M, et al. The action of phenylmercuriacetate and
nitrate in combined application in rats: the thyroid gland, liver enzymes and morphologic findings in the brain and kidney. Nahrung 1986; 30: 713-21 15. Gatseva P, Lasarova A, Maximova S, et al. Experimental data on the effect of
nitrates entering the organism with the drinking water. Folia Med 1996; 38:
75-83
16. Jahreis G, Schone F, Ludke H, et al. Growth impairment caused by dietary nitrate intake regulated via hypothyroidism and decreased somatomedin. Endocrinol Exp 1987; 21: 171-80
17. Alary J, Vergnes MF, Cantin D. Dosage des nitrates et des nitrites dans les légumes. Lyon : Société de Pharmacie de Lyon, 1980 : 30-4
18. Fritsch P, Canal MT, de Saint-Blanquat G, et al. Nuritional and toxicologic impact of nitrates and nitrites administered chronically (6 months) in the rat. Ann Nutr Aliment 1980; 34: 1097-114
19. Jahreis G, Hesse V, Rohde W, et al. Nitrate-induced hypothyroidism is associated with a reduced concentration of growth hormone-releasing factor in hypotha- lamic tissue of rats. Exp Clin Endocrinol 1991; 97: 109-12
20. Ogur R, Korkmaz A, Hasde M. Effects of high nitrate intake in rats. J Basic Clin Physiol Pharmacol 2000; 11: 47-56
21. Fritsch P, Canal MT, de Saint-Blanquat G. Experience in pair-feeding of rats treated with nitrate or sodium nitrite [in French]. Ann Nutr Metab 1983; 27:
38-47
22. Szokeova E, Tajtakova M, Mirossay L, et al. Effect of nitrates on active transport of iodine [in Slovak]. Vnitr Lek 2001; 47: 768-71
23. Colin IM, Nava E, Toussaint D, et al. Expression of nitric oxide synthase isoforms in the thyroid gland: evidence for a role of nitric oxide in vascular control during goitre formation. Endocrinology 1995; 136: 5283-90
24. Colin IM, Kopp P, Zbaren J, et al. Expression of nitric oxide synthase III in human thyroid follicular cells: evidence for increased expression in hyperthyroidism.
Eur J Endocrinol 1997; 136: 649-55 Fig. 4. Micrographie de la glande thyroïde chez le rat traité par 500 mg/L de
nitrates (× 400).
25. De La Vieja A, Dohan O, Levy O, et al. Molecular analysis of the sodium/iodide symporter: impact on thyroid and extrathyroid pathophysiology. Physiol Rev 2000; 80: 1083-105
26. Millatt LJ, Jackson R, Williams B, et al. Nitric oxide stimulates cyclic GMP in human thyrocytes. J Mol Endocrinol 1993; 10: 163-9
27. Costamagna ME, Cabanillas AM, Coleoni AH, et al. Nitric oxide donors inhibit iodide transport and organification and induce morphological changes in cul- tured bovine thyroid cells. Thyroid 1998; 8: 1127-35
28. Zraly Z, Bendova J, Svecova L, et al. Effects of oral intake of nitrates on reproduc- tive functions of bulls. Vet Med (Praha) 1997; 42: 345-54
Correspondance et offprints : Ahmed Ait Chaoui, Laboratoire de Physiologie Animale, Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences et Techniques, BP 523, Beni-Mellal, Maroc.
E-mail : a.chaoui@fstbm.ac.ma
