Article JIQA 2014

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
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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).
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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 :
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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
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