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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 …).
Vous êtes ici
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