Reproduction de : Thèse de doctorat : Qualité et Sécurité des Aliments : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 158 réf.

Avec l’ère industrielle sont venus les polluants environnementaux. Ils sont de plus en plus pointés du doigt pour une variété d’effets indésirables en particulier pour leur potentiel à affecter la santé humaine. Les pesticides font partie de ces polluants et leurs usages ne font que croître depuis une vingtaine d’années. Ces produits qui servent à améliorer la production agricole en éliminant les pestes qui ravagent les récoltes sont souvent peu étudiés à long terme avant d’être homologués. L’effet perturbateur au niveau cellulaire et les effets à long terme de ces pesticides sont peu connus. Pour ce projet de maîtrise, nous avons observé l’effet de deux pesticides, l’imidaclopride et l’acide 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic (MCPA), sur les voies de signalisation du récepteur à la dioxine (AhR) et du récepteur aux androgènes (AR). L’imidaclopride est un insecticide de la famille des néonicotinoïdes, une classe de plus en plus utilisée. Ce pesticide est surtout connu pour être en lien avec le déclin des colonies d’abeilles depuis une décennie. Le MCPA est un des herbicides les plus utilisés au Québec, il est persistant et souvent retrouvé dans les eaux de la province. Nous avons traité des cellules du cancer du sein et des cellules du cancer de la prostate avec ces pesticides et nous avons vérifié si leur présence perturbait les deux voies de signalisation cellulaire à l’étude. Le récepteur AhR est un facteur de transcription activé par un ligand. Le TCDD, une dioxine, est le meilleur ligand exogène connu à ce jour de ce récepteur. Par contre, ses ligands naturels, des dérivés du tryptophane ou des facteurs de virulence de bactéries, l’activent de façon beaucoup moins forte. Lors de l’activation de la voie AhR, les gènes CYP1A1 et CYP1B1 sont transcrits et codent pour des enzymes du cytochrome P450 qui transforment les ligands en produits plus facilement éliminables. Dans un contexte où de l’œstradiol (E2) est présent dans les cellules, il y a une interaction croisée entre le récepteur à l’œstrogène (ER) et le récepteur AhR, qui fait en sorte que l’expression de CYP1A1 est réprimée. Cela se traduit en un ratio d’enzyme CYP1A1 à CYP1B1 différent qui pourrait augmenter la possibilité d’une accumulation de métabolites génotoxiques. En effet, CYP1B1 hydroxyle le ligand d’AhR mais aussi l’œstradiol en 4-hydroxyœstradiol (4-OHE), dont l’accumulation peut amener des mutations dans l’ADN alors que l’enzyme CYP1A1 l’hydroxyle en 2-hydroxyœstradiol (2-OHE), qui n’as aucun effet néfaste répertorié sur la cellule. Dans les cellules du cancer du sein, le MCPA appliqué en champs induisait fortement l’expression de CYP1B1 comparable à l’échantillon traité au témoin positif (TCDD), alors que CYP1A1 l’était que très légèrement par rapport au témoin non-traité. Au niveau protéique, CYP1A1 n’était qu’exprimée dans le témoin positif (TCDD) et ce, en quantité moindre lorsqu’il y avait présence d’œstradiol. CYP1B1 était fortement exprimée dans l’échantillon de TCDD, ce qui était attendu, mais aussi dans tous les échantillons traités au MCPA de NuFarm. Ces effets ne sont pas notés avec l’ingrédient actif du MCPA. La présence d’un ou plusieurs autres produits ajoutés dans le MCPA de la compagnie NuFarm en combinaison avec l’ingrédient actif pourrait activer la voie de signalisation d’AhR et causer ce débalancement dans l’expression des gènes CYP1A1 et CYP1B1. Nos résultats indiquent que plusieurs concentrations de l’ingrédient actif de l’imidaclopride ne perturbe pas les voies cellulaires d’AhR ni AR, alors que, le MCPA perturbe ces deux voies cellulaires. Par contre, c’est seulement celui produit par la compagnie NuFarm qui est utilisé en champs. Cette formulation appliquée en terrain agricole inclut l’ingrédient actif ainsi que les antigels, les surfactants et les adjuvants qui permettent au produit d’être plus efficace. L’ingrédient actif du MCPA seul n’affectait pas les deux voies. Le récepteur aux androgènes (AR) est aussi un facteur de transcription qui se lie à l’ADN afin de réguler l’expression des gènes et il est particulièrement important pour le développement et le maintien du phénotype masculin. Depuis une vingtaine d’années, des problèmes de baisse de libido et de fertilité s’accentuent dans notre société et semblent être reliés à la baisse de testostérone des hommes (Travison et al. 2007). Cette molécule est d’ailleurs un des deux ligands du récepteur AR, le deuxième étant la 5-dihydrotestostérone (DHT). Le facteur environnemental plutôt que le mode de vie semble être un facteur déterminant dans l’étude qui portait sur ce déclin. Les pesticides ont déjà été soupçonnés pour avoir un potentiel anti-androgénique, mais aucune étude ne fait un lien de causalité direct. Dans le projet de maitrise présenté dans ce document, l’expression des gènes marqueurs PSA (antigène spécifique de la prostate) et PCA3 (antigène du cancer de la prostate) a été quantifiée pour savoir si les pesticides ont un effet perturbateur sur la voie du récepteur AR. Dans les cellules du cancer de la prostate, l’expression de PSA et PCA3 était semblable au non-traité dans l’échantillon traité au MCPA (NuFarm), et ce, même après l’ajout de DHT, qui active l’expression de ces deux gènes. Cette fois-ci, l’ingrédient actif seul faisait en sorte que les deux gènes marqueurs étaient moins exprimés lors de l’ajout de la DHT, par rapport au témoin. Il semblerait que l’ingrédient actif est à la base de ce changement d’expression de nos gènes marqueurs. Donc, le MCPA pourrait avoir un effet anti-androgénique dans les cellules du cancer de la prostate. Donc, le MCPA est un pesticide qui affecte les voies de signalisation cellulaires AhR et AR. Il est particulier de noter que le pesticide appliqué en champ perturbe nettement plus les voies cellulaires. Il sera important de continuer à étudier les effets des pesticides sur l’homme au niveau cellulaire et de comprendre comment ils pourraient contribuer au développement du cancer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-02Bitstream added on 2014-06-13T20:30:16Z : No. of bitstreams: 1 vomero_pasz_me_botfca.pdf: 1443571 bytes, checksum: 5ec69ec8c36c661017edfbdefbcc0951 (MD5) / Cia Suzano de Papel e Celulose Ltda / Para manter a qualidade das mudas de eucalipto no plantio e garantir rápido desenvolvimento, é recomendada a imersão das mesmas em solução de fertilizantes nitrogenados e cupinicidas. A imersão algumas vezes é realizada com o substrato saturado com água, podendo então, haver redução da ação esperada. Portanto, este trabalho visou avaliar o desenvolvimento inicial em campo de dois clones de eucalipto imersos em solução de fertilizante e cupinicida com diferentes teores de umidade no substrato. Neste estudo foram utilizados dois clones híbridos de eucalipto (“urograndis”), codificados como VT 05 e VT 04, recomendados para região de Luiz Antonio, SP, onde o experimento foi instalado, e identificados no experimento como clone 1 e clone 2 respectivamente. O delineamento experimental foi do tipo fatorial 2x2x3, com dois clones, duas situações de umidade para substrato (denominadas saturada e seco) e três situações de calda (sulfato de amônio com e sem cupinicida e testemunha), interagindo o fertilizante sulfato de amônio a 1 % e o cupinicida fipronil a 0,5 %, totalizando doze tratamentos e quatro repetições. Após o plantio foi mensurado o diâmetro de colo e altura de muda das 12 mudas centrais de cada parcela, realizando essas medições por 2 meses em intervalos de 15 dias. Posteriormente foi determinado as taxas de incremento para altura e diâmetro do colo para cada período, sendo, esses dados submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey com significância de 5%. Foram verificadas diferenças nas taxas de crescimento entre os dois clones estudados, independentemente dos tratamentos com umidade do substrato... / To maintain the sapling quality at planting and ensure fast development, it is recommended the sapling immersion in solution of nitrogen fertilizers and termiticides. The immersion is sometimes performed with the substrate saturated with water, thus, can occur reduction of expected action. Therefore, this study aimed to analyze the initial development in the field of two eucalyptus clones immersed in solution of fertilizer and termiticide with different levels of moisture in the substrate. In this study, it was used two hybrid clones of eucalyptus (“urograndis ), codified as VT 05 and VT 04, recommended for the region of Luiz Antonio, SP, Brazil, where the experiment was carried out, and identified as clone 1 and clone 2, respectively. The experimental design was 2x2x3 factorial, with two clones, two situations of substrate moisture (wet and dry) and three different solution interacting fertilizer ammonium sulfate at 1% and termiticide fipronil at 0.5%, totaling twelve treatments and four replications. After planting was measured the saplings stem diameter and height of 12 central plants of each plot, with evaluations made during 2 months at intervals of 15 days. Using data from field samples was determined rates of increase for height and stem diameter for each period, and these data were submitted to ANOVA and means compared by Tukey test with a significance of 5%. There were differences in growth rates between the two clones, regardless of treatment with substrate moisture and termiticide. The presence of termiticide did not affect the rates of increase in height and diameter in two eucalyptus clones tested. The variation of moisture from the substrate -root seedlings set of Eucalyptus did not affect the rates of increase in height and diameter in two eucalyptus clones tested. There was better use of the product used during the immersion of seedlings when the substrate is less... (Complete abstract click electronic access below)

Les moustiques sont vecteurs de nombreuses maladies humaines et animales. Leur contrôle représente donc un enjeu de santé publique au niveau mondial. Dans la plupart des pays tropicaux, le contrôle efficace des populations de moustiques dépend de l'utilisation d'insecticides chimiques ciblant les adultes ou les larves. Cependant, des phénomènes de résistance aux quatre principales classes d'insecticides chimiques couramment utilisées, menacent aujourd'hui les programmes de lutte anti-vectorielle. Dans ce contexte, il est urgent de trouver des alternatives aux insecticides conventionnellement utilisés.-moustiques. Durant cette thèse, j'ai étudié l'utilisation potentielle du néonicotinoïde imidaclopride dans le contrôle des populations de moustiques. Je me suis plus particulièrement intéressé à l'identification des mécanismes de résistance métabolique, à la mise en évidence de résistances croisées avec d'autres insecticides ainsi qu'à l'étude de l'impact des polluants environnementaux sur la tolérance à l'imidaclopride. Pour ce travail, le moustique Aedes aegypti a été utilisé comme une espèce modèle. La tolérance basale d'Ae. aegypti à l'imidaclopride a d'abord été évalué chez les larves et adultes. L'effet d'une exposition larvaire à une dose sub-létale d'imidaclopride sur une seule génération a ensuite été étudié au niveau toxicologique et moléculaire à l'aide de profils transcriptomiques. Les expositions larvaires à des doses sub-létales ont également été utilisées pour identifier les interactions potentielles entre l'imidaclopride, les insecticides chimiques et des polluants environnementaux. A long terme, la réponse adaptative du moustique Ae. aegypti à l'imidaclopride a été étudiée sur plusieurs générations en sélectionnant au laboratoire une souche sensible aux insecticides (souche Bora-Bora) avec de l'imidaclopride durant le stade larvaire pendant 14 générations. Cette sélection artificielle a permis d'obtenir la souche Imida-R. Cette souche présente une résistance accrue à l'imidaclopride chez les larves alors qu'aucune résistance significative n'a été détectée chez les adultes. Les mécanismes de résistance ont ensuite été étudiés en utilisant diverses approches, y compris l'utilisation d'inhibiteurs d'enzymes de détoxication, la mesure des activités de biotransformation et l'étude des profils transcriptomiques par puces à ADN et séquençage massif des ARNm. Plusieurs familles de protéines potentiellement impliquées dans la résistance ont été identifiées, notamment les enzymes de détoxification et les protéines cuticulaires. Parmi les gènes de détoxication, 8 cytochromes P450 et 1 glutathion S-transférase apparaissent comme des candidats pouvant jouer un rôle dans le métabolisme de l'imidaclopride. Le rôle des cytochromes P450 dans la résistance élevée de la souche Imida-R a été confirmée in vitro par des études comparatives du métabolisme de l'imidaclopride par des fractions microsomales des souches sensibles et Imida-R. Au niveau génique, la modélisation de liaison du substrat a permis de restreindre le panel des cytochromes P450 candidats. De façon concomitante, l'expression hétérologue d'un P450 a été effectuée et sa capacité à métaboliser l'imidaclopride a été confirmée. Des bioessais avec d'autres insecticides ont révélé une résistance croisée aux autres néonicotinoïdes chez la souche Imida-R au stade larvaire, ainsi qu'à un inhibiteur de croissance des insectes et dans une moindre mesure au DDT confirmant le rôle probable des enzymes de détoxication. Le relâchement de la pression de sélection sur la souche Imida-R durant quelques générations a entraîné une diminution rapide de la résistance, suggérant un coût métabolique. L'étude comparative de l'inductibilité des gènes de détoxication par l'imidaclopride dans les souches sensible et résistante a révélé une plus grande induction de ces gènes dans la souche résistante, suggérant à la fois la sélection d'une expression constitutive élevée mais également une plus grande plasticité phénotypique de ces enzymes dans la souche Imida-R. Enfin, le rôle potentiel des protéines cuticulaires dans la résistance a été étudié de manière préliminaire en exposant les larves à un inhibiteur de synthèse de la chitine, avant d'effectuer des bioessais. Dans l'ensemble, bien que ce travail de recherche nécessite d'autres expériences de validation fonctionnelle, les données obtenues fournissent une meilleure compréhension des mécanismes de résistance à l'imidaclopride chez les moustiques et permettent de discuter de son utilisation potentielle comme une alternative aux insecticides conventionnellement utilisés en lutte anti-vectorielle.

Résumé trop long / Mosquitoes transmit several human and animal diseases and their control represents a public health challenge worldwide. In most tropical countries, efficient control of mosquitoes relies on the use of chemical insecticides targeting adults or larvae. However, resistance to the four main classes of chemical insecticides has been reported worldwide and threatens vector control programs. In this context, there is an urgent need to find alternatives to conventional insecticides used in vector control. In this thesis, I explored the potential use of the neonicotinoid insecticide imidacloprid for mosquito control, focusing on the identification of metabolic resistance mechanisms, cross-resistance with other insecticides and the impact of environmental pollutants on imidacloprid tolerance. The mosquito Aedes aegypti was used as a model species for this research work. Basal tolerance of Ae. aegypti to imidacloprid was first evaluated at the larval and adult stages. Effects of a larval exposure across a single generation to a sub-lethal dose of imidacloprid were then investigated at the toxicological and molecular levels using transcriptome profiling. Short sub-lethal exposures were also used to identify potential cross-responses between imidacloprid, other chemical insecticides and anthropogenic pollutants. Long-term adaptive response of Ae. aegypti to imidacloprid was then investigated across several generations by selecting an insecticide-susceptible strain (Bora-Bora strain) with imidacloprid at the larval stage for 14 generations in the laboratory. Such artificial selection allowed obtaining the Imida-R strain. This strain showed an increased resistance to imidacloprid in larvae while no significant resistance was measured in adults. Resistance mechanisms were then investigated using various approaches including the use of detoxification enzyme inhibitors, biochemical assays and transcriptome profiling with DNA microarray and massive mRNA sequencing. Several protein families potentially involved in resistance were identified including detoxifications enzymes and cuticle proteins. Among the formers, 8 cytochrome P450s and 1 glutathione S-transferase appears as good candidates for a role in imidacloprid metabolism. The role of P450s in the elevated resistance of the Imida-R strain was confirmed by comparative P450-dependent in vitro metabolism assays conducted on microsomal fractions of the susceptible and Imida-R strains. At the gene level, substrate binding modeling allowed restricting the panel of P450 candidates. Meantime, heterologous expression of one P450 was performed and its ability to metabolize imidacloprid confirmed. Bioassay with other insecticides revealed potential cross-resistance of the Imida-R at the larval stage to other neonicotinoids but also to an insect growth inhibitor and in a lesser extent to DDT, confirming the probable role of detoxification enzymes. Relaxing the selection pressure of the Imida-R strain for few generations led to a rapid decrease of resistance, suggesting a cost of resistance mechanisms. Comparing the inducibility of candidate detoxification genes by imidacloprid in susceptible and resistant strains revealed a higher induction of these genes in the resistant strain, suggesting the selection of both a higher constitutive expression but also a greater phenotypic plasticity of these enzymes in the Imida-R strain. Finally, the potential role of cuticle protein in resistance was preliminary investigated by exposing larvae to a chitin synthesis inhibitor before bioassays. Overall, although this research work requires additional functional validation experiments, these data provide a better understanding of imidacloprid resistance mechanisms in mosquitoes and its potential use as an alternative to conventional insecticides in vector control.