CPF seul

PROJET: PREBIODIG
« Effets bénéfiques des Prébiotiques suite à l’ingestion d’un
Pesticide, le Chlorpyriphos, sur le développement et la
maturation du système Digestif : Approches in vivo chez le
rat et in vitro chez l’Homme (intestin artificiel) »
Hafida Khorsi-Cauet : Colloque Santé – Environnement :PE, le 06/12/13
1
PARTENAIRES
PériTox
Laboratoire Périnatalité et Risques Toxiques
(PERITOX) EA 4285-UMI 01INERIS, UFR
de médecine UPJV
Plateforme Animalerie
Plateforme ICAP
EGEAL
Laboratoire Expression de Gènes et
régulation Epigénétique par l’Aliment
UPSP 2007-05-137 Institut Polytechnique
LaSalle Beauvais
INDUSTRIEL
Hafida KHORSI, Jérôme GAY,
Véronique BACH,
Ludovic DIDIER
Paulo MARCELLO
Latifa NAJAR
Flore DEPEINT, Pascale
GADONNA
COSUCRA
2
Intérêts du projet
Problématique
• Confrontation quotidienne
• Résidus de pesticides : contaminants alimentaires
• Impact sur santé : Exposition à faible dose
conséquences
irréversibles sur la maturation et développement des organes
• Système digestif : premier organe en contact avec contaminants
Préoccupation sociétale
• Plan Ecophyto 2018 : réduire de 50% la quantité de pesticides
• Grenelle de l’environnement, Plan national santéenvironnement : mesures afin de réduire les expositions responsables
de pathologies à fort impact sur la santé des populations à risque
3
Choix et conséquences du pesticide
Chlorpyriphos (CPF)
choix parmi les 13 molécules les plus retrouvées en Picardie et dans le
cadre de l’étude MécoExpo
 Utilisation importante en agriculture Picarde : 13,48 tonnes/an[SRPV, 2006]
 Effets sanitaires:
 Neurotoxiques et reprotoxiques
 Impacts développementaux humains et animaux: [Cochran,2005 / Sams, 2010]
 Effets digestifs avérés mais peu étudiés :
effet in vitro sur la barrière intestinale : perte de jonctions serrées [Tirelli, 2006]
 Conséquences sur jeune enfant/adolescent ? Exposition pendant
développement et maturation de l’individu (système digestif)

4
Résultats antérieures (PESTIDIG)
-Joly,C., et al., 2012. Environ Sci Pollut Res Int.
-Joly,C., et al., 2013 soumis J Nut : Maturation et microbiote intestinal;
-Joly,C., et al., 2013 en rédaction (Perméabilité intestinale et TB)
CPF seul

Troubles de la prise de poids corporel;

Altérations de la morphométrie intestinale au cours du développement;

Dysbiose du microbiote intestinal;

Translocation bactérienne accrue;

Altération de l’étanchéité épithéliale.
5
Stratégie préventive
Prébiotiques
Glucides non assimilables (inuline et oligossacharides)
 Mélanges d’hexoses naturels (fruits et légumes) ou biosynthèse;
 Rôle de substrat en faveur de « bonnes » bactéries (bifides et
lactobacilles);
 Supplémentation en prébiotiques a un impact réel:
 Fonctionnement de l’intestin [Gibson,2005 / De Preter, 2007];
 Morphométrie de l’intestin [Kleessen, 2003 ];
 Protection contre les infections par des germes pathogènes[Knol 2003,2005 ];
Supplémentation en prébiotiques au cours de la gestation et lactation
 Effets bénéfiques sur la descendance en limitant les effets néfastes du
CPF.

6
Objectifs
 Impact de l’exposition chronique au Chlorpyriphos
 Etude préliminaire sur le CPF (PESTIDIG)
 Une stratégie thérapeutique (prébiotique) permet-elle de
restaurer la balance du microbiote digestif (en faveur des
bactéries bénéfiques) et de réduire l’impact du CPF.
 développement et le fonctionnement du système
digestif et des processus métaboliques
 Période in utero et postnatale
7
Deux modèles
in vivo
in vitro
Colon
Estomac
 Rates gestantes exposées :
exposition in utero et lactation
système digestif artificiel
 Ratons exposés après le sevrage
(SHIME®)
 Jeune adulte
CPF:1 et 3,5 mg/kg p.c/j
Impacts du chlorpyriphos (CPF)
± prébiotiques (PBT)
PBT(inuline): 1dose (10g/j)
8
Modèles in vivo
Exposition
in utero
+
Exposition du
nouveau né :
lactation
Naissance
Sevrage
G0
Adulte
J21
J1
GESTATION
+
Exposition de
l’enfant : exposition
propre
LACTATION
J60
POST-SEVRAGE
G21
Gavage quotidien des génitrices
Gavage des ratons
EXPERIMENTATION IN VIVO
Protocole expérimental: 6 groupes
Gavages
des
animaux
Dose de
pesticide
Huile de
colza
6 groupes
Prébiotique
(10g/L)
Nom du groupe
NON
Groupe CPF0_inu0
n= 4
OUI
Groupe CPF0_inu1
n= 4
NON
Groupe CPF1_inu0
n= 5
OUI
Groupe CPF1_inu1
n= 5
NON
Groupe CPF2_inu0
n= 4
OUI
Groupe CPF2_inu1
n= 4
1mg/kg
Pesticide
dilué huile
colza
3,5mg/kg
10
PROJETS:PESTIDIG/PREBIODIG
RESULTATS
IN VIVO
11
Résultats PESTIDIG
Survie des ratons
**
100,00%
90,00%
98,11%
98,10%
80,00%
**
**
**
Dose arrêtée
70,00%
60,00%
64,71%
50,00%
40,00%
30,00%
33,33%
20,00%
10,00%
0,00%
CPF0
CPF1
CPF5
CPF10
n mères
12
6
5
3
n petits
160
89
87
31
80
70
50
40
56,342
40,444
CPF CPF +1
CPF +5
30
20
10
0
25
20
n = 10 dans chaque groupe
** p<0,01
Taille en cm
Poids en g
60
Résultats PESTIDIG
Poids moyens des ratons
**
**
59,956
15
Taille moyenne des ratons
**
**
20,54
20,56
18,02
CPF -
CPF +1
10
5
0
CPF +5
Résultats PESTIDIG
Effet sexe
Ratons ♂ CPF5
27g
15cm
17g
12,30cm
Ratons ♀ CPF5
43g
18cm
43g
18,1cm
Ratons CPF0
♂
♀
56,48g
19,85cm
55,97g
19,81cm
moyennes sur 69 petits
Problématique des pesticides perturbateurs endocriniens
14
RESULTATS
Résultats PREBIODIG
Étude phénotypique de la descendance: poids de naissance
Résultats PESTIDIG
CPF seul
 Exposition au pesticide in utero → poids de naissance + élevé
 Effet non retrouvé pour les groupes supplémentés en inuline
***
**
p ˂ 0,1%
p ˂ 1%
p ˂ 5%
15
RESULTATS
Résultats PREBIODIG
Étude phénotypique de la descendance: gain de poids (GP) à J19 et J57
GP pour les groupes exposés au CPF / témoin
***
**
p ˂ 0,1%
p ˂ 1% 16
p ˂ 5%
Démarche expérimentale:
VitroSim ou SHIME® = Simulator of Human Intestinal Ecosystem
•
•
compartiments du tractus digestif via 6 fermenteurs à double paroi chauffés à 37°C sous
agitation constante
Transit intestinal contrôlé par système informatique →mise en route de pompes mimant
péristaltisme humain
Jus
pancréatique
Inoculum
N2(90,5%)
CO2(5%)
H2(4,5%)
Ajustement du pH ( 2 fois
/jour) :
F4 PH 5,5-6
F5 PH 6-6,4
F6 PH 6,4-6,8
Alimentation
primaire
pH
17
EXPERIMENTATION IN VITRO
Ensemencement
15 jours
Stabilisation de la flore
microbienne
J0
J15
J30
Administration quotidienne
(F1estomac) du CPF et/ou PBT
logiciel
jus pancréatique
Prélèvements
pompes péristaltiques
Témoin
CPF
PBT
CPF/PBT
J0
J15/30
J15/30
J15/30
CPF et/ou PBT
Prélèvement des compartiments F3 F4 F5 F6
déchets
alimentation
Microbiologie conventionnelle
q-PCR
côlon
iléon
duodénum estomac
caecum
jéjunum
Cytométrie en flux (EGEAL)
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PROJETS:PESTIDIG/PREBIODIG
RESULTATS
IN VITRO
logiciel
jus pancréatique
pompes péristaltiques
déchets
alimentation
côlon
iléon
duodénum estomac
caecum
jéjunum
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C. Joly et al., Environ Sci Pollut Res Int, 2012
Résultats PESTIDIG
Etude de la microflore sur modèle in vitro (SHIME®) et in
vivo sur le rat:
CPF seul
Dysbiose intestinale
Flore « bénéfique »
Lactobacillus spp.
Bifidobacterium spp.
Flore
potentiellement
pathogène
Enterococcus spp.
Bacteroides spp.
Dysbiose intestinale in vivo et in vitro induite par le CPF
20
EXPERIMENTATION IN VITRO
Résultats PESTIDIG
CPF seul C. Joly et al., 2012
Effet du CPF: ↑des Entérocoques et des
Clostridium spp. /la flore bénéfique constituée des
Lactobacilles et des Bifidobactéries.
Résultats PREBIODIG
INULINE seule
Effet de l’inuline: ↓des Entérocoques et des
Clostridium spp et ↑des Bifidobactéries.
Potentiel de l’inuline pour compenser la dysbiose induite par le CPF
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Conséquences du CPF au plus près de la situation réelle
o Exposition du fœtus in utero via la mère dès la conception
• Contrairement aux études débutant au 6e jour de gestation
Maurissen et al, Toxicol Sci, 2000. Breslin et al, Fundam Appl Toxicol, 1996
Lassiter et al, Neurotoxicol Teratol, 2008. Hanley et al, Toxicol Sci, 2000
o + Exposition du nouveau-né via l’allaitement
o + Exposition de l’enfant via les aliments
Rôle ++ de l’intoxication pré-natale pendant la gestation
o Doses faibles : ↑ poids des ratons
o Doses moyennes ou fortes :
• RCIU / toxicité / ↓ nombre de ratons par portées
Effet du pesticide sur la maturation intestinale et le microbiote








↗ du poids de naissance par rapport au groupe T;
Effet sexe;
Gain de poids plus faible;
Pas de modification de la prise alimentaire ;
Altérations de la morphométrie intestinale;
Dysbiose du microbiote intestinal;
Translocation bactérienne accrue;
Altération de l’étanchéité épithéliale.
Effet benefique de l’inuline


Effet + sur la flore bénéfique;
Compenser la dysbiose induite par le CPF.
PARTENAIRES
Ministère de
l’Enseignement supérieur
et de la Recherche
Financement Région
Picardie
Véronique BACH 1 , Jérôme GAY-QUEHEILLARD1,
Hafida KHORSI-CAUET1
Flore DEPEINT2, Pascale GADONNA2,
Latifa NAJAR2
Ludovic DIDIER3,
Paulo MARCELO4
PESTIDIG:
Doctorant : Claire JOLY
(PERITOX)
PREBIODIG:
Doctorant : Julie REYGNER
(PERITOX-EGEAL)
1 Laboratoire Périnatalité et Risques Toxiques
(PERITOX) EA 4285-UMI 01INERIS, UFR
de médecine UPJV
2 Laboratoire Expression de Gènes et
régulation Epigénétique par l’Aliment
UPSP 2007-05-137 Institut Polytechnique
LaSalle Beauvais
3 Plateforme Animalerie, Pôle Santé à Amiens
4 Plateforme ICAP, Pôle Santé à Amiens