Exposition ex vivo aux particules atmosphériques urbaines de lymphocytes sanguins : influence de l'âge sur les modifications génotoxiques et épigénétiques B.Fougère1,2,3, S.Billet1,2, C.Lepers1,2, PJ. Martin1,2, L.Armand1,2, Y.Landkocz1,2, F.Roy Saint-Georges4, A.Verdin1,2, P.Gosset1,2,5, P.Shirali1,2 [email protected] 1Université 2Unité Lille Nord de France de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant (EA4492), Université du Littoral Côte d’Opale, Dunkerque, France 3Service de Gériatrie, Groupement des Hôpitaux de l’Institut Catholique de Lille, France 4Service de Pneumologie, Groupement des Hôpitaux de l’Institut Catholique de Lille, France 5Service d’Anatomie Pathologique, Groupement des Hôpitaux de l’Institut Catholique de Lille, France Introduction : La pollution atmosphérique par les particules fines (PM2.5) constitue un problème de santé publique. La pollution atmosphérique et les PM2.5 ont récemment été reconnus comme cancérogènes certains pour l’homme (IARC group 1) (1). Cependant, même si l’ensemble de la population peut souffrir des conséquences d’une exposition chronique à la pollution atmosphérique, certaines populations apparaissent comme étant plus sensibles, notamment les sujets âgés. Le cancer représente la première cause de mortalité entre 65 et 79 ans et la deuxième après 80 ans, âge à partir duquel ce sont les maladies cardiovasculaires qui constituent la cause principale de décès. En Europe et aux Etats-Unis, plus de 60 % des nouveaux cas et plus de 70 % des décès par cancer surviennent après 65 ans (2,3). Les pathologies cancéreuses sont ainsi 11 fois plus fréquentes après 65 ans (4). Les mécanismes habituellement décrits dans la toxicité des PM2.5 (stress oxydant, réponse inflammatoire disproportionnée) ne peuvent expliquer tous les évènements Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l'Air 2014 - 10 et 11 février - www.jiqa.fr précoces de la cancérogenèse. Plusieurs mécanismes génotoxiques et épigénétiques sont impliqués à la fois dans le vieillissement cellulaire et dans la cancérogenèse tel que le raccourcissement des télomères ou la méthylation aberrante de promoteurs de gènes comme P16INK4A et MGMT. Le vieillissement est généralement perçu comme la résultante de l’influence croisée d’éléments constitutionnels et d’éléments acquis. Différent du concept de vieillissement d’un organisme, le concept de vieillissement cellulaire est observé lors de la mise en culture de cellules somatiques primaires (5). Il se caractérise, après un certain nombre de divisions, par l’arrêt permanent du cycle cellulaire et l’apparition d’un phénotype sénescent impliquant d’importants remaniements cellulaires et une modification du programme d’expression génétique. Cette sénescence dite réplicative est causée par le raccourcissement des télomères. Les télomères sont des complexes associant ADN et protéines, contenant de courtes séquences répétées ajoutées à l’extrémité des chromosomes par la télomérase et dont l’un des rôle essentiel est la stabilité du génome. La télomérase est une transcriptase inverse composée de sous-unités protéiques et d’un fragment d’ARN qui sert de matrice à la fabrication de séquences télomériques. Le cancer est défini par l’immortalisation acquise des cellules, dont la prolifération forme la tumeur primitive et les métastases. Il a été montré que dans ces cellules tumorales, plusieurs mécanismes participent à la réactivation de la télomérase permettant l’immortalisation cellulaire. Le profil de méthylation des promoteurs de nombreux gènes cruciaux est altéré au cours de la tumorogenèse. Ces altérations conduisent à une perte d’expression de nombreux gènes suppresseurs de tumeur par une hyperméthylation de leur promoteur (6,7) ou, à l’inverse, à une activation de la transcription de certains oncogènes dont le promoteur devient hypométhylé (8,9). De nombreux gènes suppresseurs de tumeur sont ainsi « éteints » au cours de la cancérogenèse broncho-pulmonaire tels que P16INK4A ou le gène O6-MethylGuanine-DNA MethylTransferase (MGMT). La protéine P16 inhibe la phosphorylation cycline Ddépendante de RB, empêchant ainsi la transition G1 S ; une perte de l’activité de P16 conduit donc à une dérégulation de la prolifération cellulaire (10). La protéine O6-AlkylGuanine DNA alkylTransferase (AGT), codée par MGMT, est une enzyme de réparation de l’ADN assurant sa protection contre les agents alkylants (11). Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l'Air 2014 - 10 et 11 février - www.jiqa.fr Objectifs : Pour approfondir les connaissances sur l’influence de l’âge dans la réponse biologique aux PM2.5, des lymphocytes sanguins prélevés chez des patients appartenant à trois classes d’âge ont été exposés ex vivo à des PM2.5 prélevées à Dunkerque, avant d’étudier certains marqueurs précoces de la cancérogénèse. Méthodes : 90 échantillons sanguins ont été collectés (25-30, 50-55, 75-80 ans). Les lymphocytes ont été isolés, stimulés par phytohémaglutinine et exposés aux particules. Les PM2.5 ont été collectées à Dunkerque, ville balnéaire française située sur la côte sud de la mer du Nord et caractérisée par la proximité des activités industrielles importantes et un trafic autoroutier important. La méthylation des promoteurs de P16 et MGMT ainsi que l’activité des télomérases ont été analysés. • Critères d’inclusion : • Critères d’exclusion : Intoxication tabagique en cours ou ancien fumeur depuis moins de 10 ans. Traitement en cours par corticoïdes, radiothérapie, immunosuppresseurs ou chimiothérapie. Patient exerçant certaines activités professionnelles (ouvrier dans la métallurgie, dans la pétrochimie ou peintre). Figure 1 : Critères d’inclusion et d’exclusion Résultats : Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l'Air 2014 - 10 et 11 février - www.jiqa.fr Les marqueurs oncogéniques mesurés semblent être modulés dans les lymphocytes exposés aux PM2.5. Après exposition, l’activité télomérase augmente de façon significative mais de manière constante entre les trois classes d’âge. La méthylation du promoteur de P16 augmente significativement après exposition mais de façon moins importante dans la classe d’âge 75-80 ans. La méthylation du promoteur du gène MGMT est significativement diminuée chez les patients âgés après exposition. Conclusion : Cette étude s’intègre dans le projet AEROCARACTOX, financé par l’INCa (convention N°2010-368), dont l’objectif principal est la recherche des relations entre les caractéristiques physico-chimiques et la toxicité génétique et épigénétique de particules fines et ultrafines urbaines, de leurs fractions hydrosoluble ou organique. Après exposition ex vivo des lymphocytes aux particules, l’âge du patient ne semble pas avoir d’influence sur l’activité télomérase. En revanche, il existe une différence significative dans la méthylation du gène de réparation MGMT et du gène suppresseur de tumeur P16 entre les patients de la classe d’âge 75-80 ans et les patients des classes d’âge 25-30 ans et 50-55 ans. L’âge pourrait donc avoir une influence sur la modulation des mécanismes précoces de cancérogénèse expliquant ainsi la fréquence des pathologies cancéreuses chez les patients âgés. Mots clés : PM2.5 ; Génotoxicité ; Epigénétique ; Cancer ; Gériatrie Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l'Air 2014 - 10 et 11 février - www.jiqa.fr 1. CIRC. La pollution atmosphérique une des premières causes environnementales de décès par cancer, selon le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer). OMS; 2013 Oct. 2. Remontet L, Estève J, Bouvier A-M, Grosclaude P, Launoy G, Menegoz F, et al. Cancer incidence and mortality in France over the period 1978-2000. Rev Dépidémiologie Santé Publique. 2003 Feb;51(1 Pt 1):3–30. 3. Yancik R, Ries LAG. Cancer in older persons: an international issue in an aging world. Semin Oncol. 2004 Apr;31(2):128–36. 4. Yancik R. Cancer burden in the aged: an epidemiologic and demographic overview. Cancer. 1997 Oct 1;80(7):1273–83. 5. Hayflick L, Moorhead PS. The serial cultivation of human diploid cell strains. Exp Cell Res. 1961 Dec;25:585–621. 6. Herman JG. Epigenetics in lung cancer: focus on progression and early lesions. Chest. 2004 May;125(5 Suppl):119S–122S. 7. Schwartz AG, Prysak GM, Bock CH, Cote ML. The molecular epidemiology of lung cancer. Carcinogenesis. 2007 Mar;28(3):507–18. 8. Gaykalova D, Vatapalli R, Glazer CA, Bhan S, Shao C, Sidransky D, et al. Dosedependent activation of putative oncogene SBSN by BORIS. PloS One. 2012;7(7):e40389. 9. Hur K, Cejas P, Feliu J, Moreno-Rubio J, Burgos E, Boland CR, et al. Hypomethylation of long interspersed nuclear element-1 (LINE-1) leads to activation of proto-oncogenes in human colorectal cancer metastasis. Gut. 2013 May 23; 10. Gazzeri S, Gouyer V, Vour’ch C, Brambilla C, Brambilla E. Mechanisms of p16INK4A inactivation in non small-cell lung cancers. Oncogene. 1998 Jan 29;16(4):497–504. 11. Shiraishi A, Sakumi K, Sekiguchi M. Increased susceptibility to chemotherapeutic alkylating agents of mice deficient in DNA repair methyltransferase. Carcinogenesis. 2000 Oct;21(10):1879–83. Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l'Air 2014 - 10 et 11 février - www.jiqa.fr