Auteurs
Anway, M., A. Cupp, M. Uzumcu et M. Skinner

Titre
" Epigenetic Transgenerational Actions of Endocrine Disruptors and Male Fertility "

Revue
Science, (308): 1466-1469, 2005

Sommaire
La perturbation de l'intégrité du génome peut causer des anomalies génétiques ou des anomalies du développement chez de nombreuses générations de descendants. Ainsi, un agent externe peut induire des effets transgénérationnels s'il provoque une reprogrammation permanente de la lignée germinale à la suite d'une altération chromosomique ou épigénétique. De façon générale, l'épigenèse s'entend de tout phénomène qui a une incidence sur les cellules ou les tissus mais qui n'altère pas la séquence des bases de l'ADN et qui ne provoque donc pas nécessairement de changements héréditaires dans le phénotype. L'interférence avec le processus normal de méthylation de l'ADN est un des mécanismes qui peut donner lieu à une modification épigénétique de l'ADN. Bien qu'il ait été démontré que des composés environnementaux exogènes, comme les perturbateurs endocriniens, peuvent avoir des effets sur la première génération des descendants (F1) dont la mère a été exposée durant la gestation, les altérations chez les générations subséquentes ont été peu étudiées. Selon des études antérieures, les descendants F2 de souris exposées in utero au diéthylstilbestrol (génération F1) peuvent présenter une forte incidence de tumeurs spontanées de l'appareil reproducteur (Walker et Haven, 1997; Newbold et al., 1998; Newbold et al., 2000). Ces résultats laissent supposer qu'un mécanisme épigénétique puisse intervenir dans la formation des tumeurs chez la génération F2, car si un effet aussi précis était causé par une mutation génique, on pourrait alors s'attendre à ce qu'il soit peu fréquent et à ce qu'il y ait baisse de la fertilité sous l'effet d'une augmentation des mutations létales dominantes. Dans la présente étude réalisée par Anway et al., des phénotypes altérés ont été observés chez quatre générations de descendants de rates gravides exposées à des perturbateurs endocriniens durant la période de la gestation correspondant à la détermination du sexe gonadique.

Des injections quotidiennes des pesticides vinclozoline ou méthoxychlore ont été administrées par voie intrapéritonéale à des rates gravides, entre les jours embryonnaires 8 et 15. Les descendants mâles (génération F1) ont été accouplés à des femelles de la génération F1 d'une portée différente. L'accouplement s'est poursuivi ainsi pendant quatre générations. Des rats mâles de chacune des quatre générations (F1, F2, F3, F4) ont été abattus 60 ou 180 j après la naissance et leurs testicules ont été prélevés pour fins d'analyse histologique. Des analyses ont aussi été faites pour évaluer la numération et la motilité des spermatozoïdes. Un groupe distinct de rats femelles ont reçu des injections placebo (tampon diméthylsulfoxide). Les descendants du groupe témoin ont été accouplés de la même manière que ceux du groupe expérimental. Chez les quatre générations (F1 à F4) d'animaux traités à la vinclozoline, l'apoptose des cellules spermatogéniques a été plus de deux fois supérieure à celle observée chez les témoins. Une diminution de la numération et de la motilité des spermatozoïdes a aussi été observée chez les générations F1 à F4 du groupe expérimental. Par contre, aucune diminution n'a été observée entre les générations F1 et F4, quant à la fréquence des anomalies des cellules germinales caractérisées par l'augmentation de l'apoptose des cellules spermatogéniques, plus de 90 % des mâles de toutes les générations présentant ce phénotype. Des résultats similaires ont été observés chez les animaux F1 et F2 après une exposition embryonnaire passagère au méthoxychlore.

Afin de déterminer si le phénotype transgénérationnel observé était transmis par la lignée germinale mâle, des mâles F2 traités à la vinclozoline ont été accouplés à des femelles témoins. Une diminution des paramètres de qualité des spermatozoïdes et une augmentation de l'apoptose des cellules spermatogéniques ont été rapportées chez les descendants mâles issus de ce croisement. Des femelles F2 exposées à la vinclozoline ont ensuite été accouplées à des mâles témoins : le phénotype anormal n'a pas été détecté chez les descendants issus de ce croisement. Ces résultats indiquent que l'altération causée par ce perturbateur endocrinien précis se transmet par la lignée germinale mâle.

La fréquence élevée du phénotype observé et son homogénéité chez les diverses générations des descendants sont caractéristiques d'une altération épigénétique de la lignée germinale mâle, et non d'une mutation dans la séquence de l'ADN car, s'il s'agissait d'une mutation, il y aurait diminution de la fréquence phénotypique à chaque génération subséquente sous l'effet de la ségrégation de la mutation. La méthylation de séquences précises de gènes est le seul mécanisme épigénétique connu, qui puisse avoir une incidence sur la transmission de la lignée germinale. Durant la présente étude, l'exposition au perturbateur endocrinien s'est produite durant la période de programmation de la reméthylation de la lignée germinale fœtale, ce qui vient corroborer le mécanisme de reprogrammation de la lignée germinale. De plus, des analyses de la digestion par les enzymes de restriction sensibles à la méthylation ont révélé une altération du profil de méthylation de l'ADN chez les rats mâles traités à la vinclozoline. Les profils observés étaient évocateurs à la fois d'une hyperméthylation et d'une hypométhylation.

La vinclozoline est un fongicide fréquemment utilisé dans l'industrie viticole. Cette substance perturbatrice du système endocrinien peut bloquer les récepteurs cellulaires normalement activés par les androgènes. Les cellules germinales dans les gonades subissent une reméthylation durant la détermination du sexe gonadique, et ce processus semble dépendre de l'association avec les cellules somatiques dans les gonades. La différenciation des cellules de Sertoli déclenche la détermination du sexe gonadique et le développement des testicules. Or comme les cellules de Sertoli contiennent des récepteurs stéroïdiens, ces cellules peuvent devenir la cible des substances qui perturbent les signaux stéroïdiens normaux. L'exposition à la vinclozoline durant la période de détermination du sexe et de développement des testicules pourrait donc avoir une incidence sur les premières fonctions cellulaires des testicules et causer une altération de la méthylation normale de l'ADN de la lignée germinale. Les résultats de l'étude laissent croire que des perturbateurs endocriniens peuvent induire des changements épigénétiques qui sont transmis aux générations subséquentes. Enfin, même si cette étude qui lie une toxine environnementale aux dommages causés chez la génération F2 pourrait influencer la réglementation sur la vinclozoline et autres anti androgènes, d'autres études devront être menées pour confirmer ces résultats et pour évaluer quels risques réels présente ce phénomène pour la santé humaine. Il convient également de souligner que les niveaux d'exposition utilisés pour cette étude sont supérieurs aux niveaux d'exposition susceptibles d'être présents dans l'environnement.

Références

Newbold, R.R., R.B. Hanson, W.N. Jefferson, B.C. Bullock, J. Haseman et J.A. McLachlan. " Increased tumors but uncompromised fertility in the female descendants of mice exposed developmentally to diethylstilbestrol ", Carcinogenesis, 19: 1655-1663, 1998.

Newbold, R.R., R.B. Hanson, W.N. Jefferson, B.C. Bullock, J. Haseman et J.A. McLachlan. " Proliferative lesions and reproductive tract tumors in male descendants of mice exposed developmentally to diethylstilbestrol ", Carcinogenesis, 21: 1355-1363, 2000.

Walker, B.E. et M.I. Haven. " Intensity of multigenerational carcinogenesis from diethylstilbestrol in mice ", Carcinogenesis, 18: 791-793, 1997.