Hormones et barrière intestinale:influence de la balance oestro-progestative

& perturbations endocrines

Eric HoudeauUnité de Neuro-Gastroentérologie & Nutrition, UMR 1054 INRA/EI Purpan

Cycle menstruel, gestation(oestradiol, progestérone, cytokines…)

Barrière intestinale(échanges & protection pour l’organisme)

GenisteïneBisphénol A

EQSA novembre 2007

La barrière intestinale : qu’est-ce que c’est?

Les acteurs…

EQSA novembre 2007

1- La motricité (transit)

Evite l’adhésion des bactéries pathogènesaux cellules épithéliales

4- L’épithélium (entérocytes)

Transport sélectiftrans- et paracellulaire

3- Le mucus (cellules caliciformes)

Protection de l’épithélium

2- La flore intestinale

S’oppose à la colonisationpar les bactéries étrangères

5- Les cellules immunitaires

macrophages,macrophages,lymphocytes…lymphocytes…

Défense rapide, non spécifique

Barrière intestinale et statut hormonal

Transit et stéroïdes

1- La motricité (transit)

Troubles fréquents du transit (constipation) en fin de cycle menstruel et au cours de la grossesse : implication de la progestéroneXiao et al, 2005; Gonenne et al, 2006

EQSA novembre 2007

Barrière intestinale et statut hormonal

Bactéries et stéroïdes

2- La flore intestinale

Les oestrogènes modulent la colonisation bactérienne dans l’intestin et améliorent la réponse aux probiotiques (Bifidobacterium)Diederichs et al, 2006 (abstract Congrès AGA)

EQSA novembre 2007

Barrière intestinale et statut hormonal

Cellules épithéliales et stéroïdes …

4- L’épithélium (entérocytes)

Amélioration de la fonction de barrière intestinale chez la rate en proestrus (dominance estrogénique) en comparaison des mâles…

… l’oestradiol administré aux mâles efface ce dimorphisme sexuel, suggérant un rôle protecteur des oestrogènesHomma et al, 2005

EQSA novembre 2007

5- Les cellules immunitaires

macrophages,macrophages,lymphocytes…lymphocytes…

Barrière intestinale et statut hormonal

Cellules de l’immunité et stéroïdes

Récepteurs aux oestrogènes (RE2) exprimés dans les macrophages de la muqueuse intestinaleKhan et al, 2004

Les oestrogènes présentent une activité anti-inflammatoire dans le tube digestifVerdu et al, 2002; Houdeau et al, 2007

EQSA novembre 2007

Jonction serrée

lumière intestinale

lumière intestinale

Structure et fonction de la barrière épithéliale

Tight junctions & perméabilité paracellulaire

cellules épithelial

es

EQSA novembre 2007

Structure et fonction de la barrière épithéliale (2)

Perméabilité paracellulaire & pathologies inflammatoires

Perméabilité paracellulaire augmentée =

Passage de toxines, allergènes, bactéries

Activation des cellules immunitaires +

Libération de médiateurs inflammatoires et de cytokines

lumière intestinale

Une altération de la perméabilité épithéliale est potentiellement critique pour le développement d’une inflammation et sa progressionWeber and Turner, 2007

EQSA novembre 2007

Maladie de Crohn (MC),Rectocolite hémorragique (RCH)= Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI)

Syndrome de l’intestin irritable (SII) = micro-terrain inflammatoire

Environnement hormonal du cycle menstruel

ovulation

Prog

Estradiol

LH

Menstruation

0 14 28

Hormone serum level

Follicular Luteal

Ovulatory

endomètre

Préparationà l’implantation

EQSA novembre 2007

PgE2

Balance plasmatique

Konstantinopoulos et al, 2003

Barrière épithéliale : cible des stéroides

Entérocytes/colonocytes & récepteurs aux oestrogènes

Des récepteurs aux œstrogènes sont exprimés dans l’intestin et le côlon, en particulier l’isoforme (cellules épithéliales)Konstantinopoulos et al, 2003; Weyant et al, 2001

L’oestradiol participe à l’organisation et maintenance de la barrière épithéliale digestive (KO ER) = acteur du maintien architectural de l’épithéliumWada-Hiraike et al, 2006

L‘oestradiol renforce la perméabilité paracellulaire dans les deux sexesHomma et al, 2005

EQSA novembre 2007

Famille des récepteurs aux stéroïdes sexuels

ER, PR & isoformes

Récepteurs aux stéroïdes = famille famille des récepteurs nucléairesdes récepteurs nucléaires

- Deux isoformes pour ER : sous-types alpha (ER: 66 kDa) et beta (ER: 53 kDa)

- Deux isoformes pour PR : PRA (81 kDa) et PRB (116 kDa)

EQSA novembre 2007

ERE : estrogen responsive element

ERE

ADN

Set up CPP measurement

time 0 min 5 min 20 min 80 min

wash with Krebs

FITC-Dextran

strip of thedistal colon

FITC-Dextran

Krebs solution(bubbled O2/CO2, 37 °C)

Krebs sol.(500 µl) FITC-Dextran (500 µl)FI

Perméabilité paracellulaire

Mesures in vitro en chambres de Ussing

ProestrusProestrus MetestrusMetestrusOestrusOestrus DiestrusDiestrus

Perméabilité paracellulairePerméabilité paracellulaire

Dominance E2Dominance E2 Dominance PgDominance Pg

Perméabilité paracellulaire (2)

Influence du cycle sexuel chez la rate

EQSA novembre 2007

- 51%

Implants Silastic s.c. Implants Silastic s.c. EBEB ouou vides vides (contrôles)(contrôles)

+/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j)

15 jours

Sacrifice+

Perméabilité Paracellulaire

Colique(Ussing)

ovariectomie (OVX)

Perméabilité paracellulaire (3)

Effet net de l’oestradiol

EQSA novembre 2007

Xenoestrogens are environmental chemicals that bind to estrogen receptors (ER), mimic estrogenic activity, thus disrupting endocrine functionsvom Saal & Hughes, 2005; Maffini et al, 2006

Bisphenol A (BPA) is a xenoestrogen widely used as plasticizer in the food-packaging industry, and various consumer productsEuropean Food Safety Authority (EFSA), 2007

BPA is one of the chemicals the most frequently detected in the plasma of EU consumers

The primary route of human exposure is foodLatini et al, 2004; Kang et al, 2006

Xenoestrogens

Bisphenol A : food chain contamination

EQSA novembre 2007

Gavage quotidien Gavage quotidien BPA, EBBPA, EB ouou véhicule véhicule (contrôles)(contrôles)

+/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j)

15 jours

Sacrifice+

Perméabilité Paracellulaire

Colique(Ussing)

ovariectomie (OVX)

Perméabilité paracellulaire (4)

Exemple du Bisphénol A (BPA)

-50%

-41%-48%

BPA: 5NOAEL, 0.04DJA mg/kg/j - E2: 0.6 mg/kg/j

EQSA novembre 2007

La perméabilité paracellulaire dans le côlon est sous contrôle des oestrogènes plasmatiques et varie au cours du cycle sexuel

Les oestrogènes renforcent la perméabilité épithéliale, donc améliorent la fonction de barrière intestinale

Une exposition quotidienne de 15 jours à de faibles doses de BPA (NOAEL et DJA), diminue la perméabilité paracellulaire colique chez la rate, de façon similaire à l’oestradiol

L’ensemble de ces effets sont bloqués par l’antagoniste ICI 182,780, donc impliquent un effet génomique via les récepteurs nucléaires aux oestrogènes

EQSA novembre 2007

Inflammation et statut hormonal

Hormones sexuelles & Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI)

Prévalence : le taux de maladies de Crohn est plus important chez la femme que chez l’hommeBernstein et al, 2006

Les patientes souffrant de MICI rapportent souvent des variations dans leurs symptômes gastro-intestinaux (GI) au cours du cycle menstruelKane et al, 1998

Une hormono-thérapie ou l’utilisation prolongée d’une contraception orale augmentent le risque de MICIGarcia-Rodriguez et al, 2005

EQSA novembre 2007

Phase aigüe

oedème

crypte

chorion

Macrophages

Oedème

Muqueuse

Inflammation et statut hormonal (2)

OESTROGENESOESTROGENES

PROGESTERONEPROGESTERONE

EQSA novembre 2007

Neutrophil

Myeloperoxidase

Neutrophil elastase

Cathepsin G

Proteinase 3

Azurocidin

Bacterial permeability-increasing protein

Defensin

Infiltration neutrophilaire et activité MPO (myélopéroxidase)

Un index de sévérité de l’inflammation

Colite expérimentale

Calandra et al, J Infect Dis (2003)

Macrophage migration inhibitory factor (MIF)

Une cytokine de distribution ubiquitaire

Immunocytes:- Lymphocytes T.-Macrophages > cellules dendritiques - mastocytes - éosinophiles…

Tractus digestif:- Cellules épithéliales et muqueuses gastrique, intestinale et colique.

Sphère uro-génitale: - Cellules épithéliales de l’uretère, de la vessie, de l’utérus et du vagin,- Glandes endométriales, ovaires, testicules et prostate.

Système nerveux:- Axe cérébro-spinal (hypothalamus, astrocytes, moelle épinière lombo-sacrée…),- Système nerveux autonome (afférences, efférences, cellules gliales …).

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Macrophage migration inhibitory factor (MIF)

cytokine clé de la réponse inflammatoire

Une cytokine d’expression constitutive dans l’intestin et le côlon : cellules épithéliales, macrophages et neurones entériques…Distribution ubiquitaireMaaser et al, 2002 - Murakami et al, 2002

MIFMIF

macrophagesmacrophages

+

TNF-, IL-1 (Th1 type)[…]

Le MIF stimule la production de TNF et IL-1 rôle clé dans la pathogenèse des MICI Ohkawara et al, 2002

-

Aggravation de la colite

-

glucocorticoïdes

Le MIF inhibe la production de glucocorticoïdes : réduction des voies anti-inflammatoiresOhkawara et al, 2005

EQSA novembre 2007

E2 Pg = AGGRAVATION

E2 Pg = PROTECTION

HYPOTHÈSE

Inflammation et statut hormonal (3)

Influence du cycle oestral

+78%

EQSA novembre 2007

Inflammation et statut hormonal (4)

Effets nets des stéroïdes

+94%

-64%

+89%

-56%

EQSA novembre 2007

Inflammation et statut hormonal (5)

Profil cytokinique induit TNF et IL-1 (Th1)

-35%

+92%

EQSA novembre 2007

L’expression basale de MIF est sous contrôle des hormones sexuelles femelles:un effet inhibiteur des oestrogèneseffet inhibiteur des oestrogènes et activateur de la activateur de la progestéroneprogestérone sur le contenu en MIF de la muqueuse du côlon au cours du cycle sexuel

Le contenu basal en MIF influence l’activité de la colite expérimentale:Une activité anti-inflammatoire des oestrogènesactivité anti-inflammatoire des oestrogènes et pro-pro-inflammatoire de la progestéroneinflammatoire de la progestérone dans le côlon, modulant la modulant la libération de TNF-libération de TNF- et/ou de IL-1de IL-1 (cytokines Th 1) et la la production de glucocorticoides production de glucocorticoides (immunosuppressifs)

Le MIF constitue donc un intermédiaire entre stéroïdes sexuels et cytokines pro-inflammatoires, pouvant expliquer les variations des symptômes GI au cours du cycle menstruel chez les patientes atteintes de MICIHoudeau et al, Gastroenterology 2007

EQSA novembre 2007

Inflammation et xénoestrogènes

Exemple du Bisphénol A

MacroscopicDamageScore

24heures

Sacrifice

InstillationIntracolique de TNBS (80 mg/kg) ou sérum

Expression cytokines:MIF (WB)

IL-1(ELISA)

activité MPO

Gavage quotidien Gavage quotidien BPA, EBBPA, EB ouou véhicule véhicule (contrôles)(contrôles)

+/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j)

15 jours

ovariectomie (OVX)

EQSA novembre 2007

-44%

Infiltration neutrophilaire MIF

-32% -31%

MDS : amélioration de 28% des scores lésionnels

Inflammation et xénoestrogènes (2)

Activité anti-inflammatoire du BPA = effet oestradiol

IL-1

EQSA novembre 2007

Isoflavones (phytoestrogènes) : structureIsoflavones (phytoestrogènes) : structure

EQSA novembre 2007

12,4412,4419,2619,26TotalTotal0,510,510,510,51GénistéineGénistéine0,030,030,050,05AcétylgénistineAcétylgénistine0,870,870,870,87GlycitéineGlycitéine2,702,702,702,70DaidzéineDaidzéine0,660,661,271,27MalonylgénistineMalonylgénistine

0,060,060,110,11AcétylglycitineAcétylglycitine0,150,150,280,28AcétyldaidzineAcétyldaidzine1,701,703,193,19MalonylglycitineMalonylglycitine

2,782,785,505,50MalonyldaidzineMalonyldaidzine0,450,450,730,73GénistineGénistine1,651,652,582,58GlycitineGlycitine0,900,901,471,47DaidzineDaidzine

eq agly mg/geq agly mg/gmg/gmg/gIsoflavonesIsoflavones

13% Génistéine13% Génistéine

54% Daidzéine54% Daidzéine

33% Glycitéine33% Glycitéine

Teneurs et composition en isoflavones Teneurs et composition en isoflavones

du germe de soja du germe de soja (Glycine maxGlycine max (L.) Merr (L.) Merr)

EQSA novembre 2007

Inflammation et isoflavones

Influence d’un régime quotidien de germe de soja sur une colite expérimentale

soja: 0.45 mg/kg/j isoflavones forme aglycones EQSA novembre 2007

24heures

Sacrifice+

Activité MPO

InstillationIntracolique de TNBS (80 mg/kg) ou sérum

Gavage quotidien Gavage quotidien SojaSoja ouou véhicule véhicule (contrôles)(contrôles)

+/- ICI 182,780 s.c. (0.2 mg/kg/j)

15 jours

ovariectomie (OVX)

L’activité oestrogènique du BPA et des isoflavones du soja est suffisante pour mimer les effets propres de l’oestradiol sur la réponse inflammatoire

Ces xénoestrogènes/phytoestrogènes sont anti-inflammatoires dans la réponse aigüe (24 h) au TNBS (modèle expérimental de la maladie de Crohn)

L’activité anti-inflammatoire passe par une diminution marquée de l’expression du MIF et de l’infiltration neutrophilaire dans la muqueuse colique

Une fois de plus, ces effets sont bloqués par le ICI 182,780, donc impliquent un effet génomique via les récepteurs nucléaires aux oestrogènes

EQSA novembre 2007