L'exposition à des produits chimiques artificiels influence les gènes contrôlant le vieillissement, le système immunitaire et le métabolisme

L'exposition à des produits chimiques artificiels influence les gènes contrôlant le vieillissement, le système immunitaire et le métabolisme
La plupart des gènes du corps humain peuvent être perturbés par des produits chimiques artificiels.
Göran Andersson / Getty Images

Aujourd'hui, les humains sont exposés à des milliers de produits chimiques d'origine humaine. Pourtant, les effets sur la santé des gens ne sont pas encore pleinement compris.

En 2020, le nombre de produits chimiques enregistrés atteint 167 millions. Chaque jour, les gens y sont exposés par la nourriture, l'eau, l'air contaminé, les médicaments, les cosmétiques et autres substances artificielles. Moins que 1% de ces produits chimiques ont été testés pour la toxicité, et ceux qui ont été testés démontrent la capacité de perturber presque tous les processus biologiques de notre corps. Pouvons-nous en déduire comment les expositions cumulatives façonnent notre santé?

Je suis un toxicologue environnemental étudier les effets des produits chimiques artificiels sur notre santé. J'ai décidé de développer une approche computationnelle comparer objectivement la sensibilité de tous les gènes à tous les produits chimiques et identifier les processus biologiques les plus vulnérables.

Approche impartiale

Pour notre étude, mes collègues de recherche et moi-même avons utilisé les données du Base de données toxicogénomique comparative. La base de données comparative toxicogénomique recueille des informations à partir de milliers d'études publiées sur la manière dont les produits chimiques modifient l'activité des gènes. Les gènes sont des sections d'ADN qui codent pour des protéines qui remplissent un large éventail de fonctions dans les cellules, de la construction des tissus au métabolisme des nutriments. Lorsque les produits chimiques affectent les gènes, cela entraîne une production accrue ou réduite de protéines.


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Les méthodes modernes de biologie moléculaire peuvent détecter les changements d'activité de tous les gènes du génome en réponse à une agression chimique. J'ai développé une approche qui superpose des listes de gènes modifiés issus de différentes études pour calculer combien de fois chaque gène a été affecté. Les nombres résultants reflètent les sensibilités des gènes aux produits chimiques en général.

En utilisant 2,169 17,338 études sur des souris, des rats, des humains et leurs cellules, mon groupe de recherche a classé la sensibilité de 1,239 XNUMX gènes aux expositions chimiques. Ces études ont testé l'impact de XNUMX XNUMX produits chimiques divers, allant des médicaments sur ordonnance aux polluants environnementaux.

À l'étape suivante, nous avons effectué des tests pour nous assurer que cet échantillon de plus de 1,000 produits chimiques était suffisamment grand pour représenter de manière fiable toutes les classes de produits chimiques artificiels auxquels les personnes sont exposées. Pour ce faire, nous avons mesuré la sensibilité des gènes pour une moitié de cette liste, puis pour une autre afin de tester si même un plus petit nombre de produits chimiques peut identifier de manière fiable les gènes sensibles. Les résultats étaient encourageants - les valeurs des sensibilités génétiques étaient presque identiques dans les deux essais.

Le système de défense cellulaire réagit aux produits chimiques

Nos cellules ne sont pas complètement impuissantes lorsqu'elles sont exposées à des agressions chimiques. En fait, ils posséder des stratégies pour faire face au stress et aux dommages induits par les produits chimiques. Nos données confirment que ces garanties deviennent actives en réponse aux expositions.

Cette ligne de défense comprend des enzymes qui éliminent les produits chimiques toxiques, atténuent le stress oxydatif (accumulation de radicaux réactifs dans les cellules), réparent l'ADN et les protéines endommagés et identifient les cellules très endommagées pour déclencher leur mort et les empêcher de devenir cancéreuses.

L'exposition à des produits chimiques artificiels pourrait-elle augmenter les taux d'obésité dans le monde?L'exposition à des produits chimiques artificiels pourrait-elle augmenter les taux d'obésité dans le monde? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images

Le métabolisme des lipides et des glucides est vulnérable

Étonnamment, nous avons constaté que les réseaux moléculaires impliqués dans la régulation du métabolisme cellulaire sont les plus sensibles aux expositions chimiques. L'un d'eux est Signalisation PPAR. Les PPAR sont un groupe de protéines qui régulent l'équilibre énergétique et le métabolisme des lipides et du glucose.

Les hausses ou les baisses de l'activité des PPAR contribuent à obésité, syndrome métabolique, diabète et stéatose hépatique. La capacité de certains produits chimiques de l'environnement pour affecter les PPAR a été montré auparavant. Cependant, nous ne nous attendions pas à voir une sensibilité des PPAR à une très large gamme de composés.

Nous avons également découvert que les gènes impliqués dans le développement des cellules bêta pancréatiques, qui sécrètent de l'insuline et jouent un rôle clé dans le métabolisme du glucose, sont supprimés par la majorité des produits chimiques de notre liste. Le dysfonctionnement des cellules bêta entraîne le diabète. Ainsi, les expositions chimiques cumulatives peuvent être un facteur de risque important de diabète.

Aujourd'hui, une épidémie de maladies métaboliques est un problème majeur de santé publique. La prévalence de l'obésité a presque triplé entre 1975 et 2016. Approximativement 40% des Américains développeront un diabète de type 2 au cours de leur vie et 33% à 88% ont un foie gras. Le lien entre les expositions et les maladies métaboliques a déjà été démontré pour certains produits chimiques ayant des propriétés de perturbation endocrinienne. Cependant, le rôle de la plus large gamme de produits chimiques d'origine humaine dans cette épidémie n'était pas reconnu auparavant mais peut être important.

Croissance, vieillissement et système immunitaire

Deux hormones impliquées dans la croissance - l'hormone de croissance (GH) et le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF1) - sont également affectées par l'exposition aux produits chimiques.

IGF1 est une hormone sécrété principalement par le foie. Il est reconnu comme un régulateur majeur de croissance corporelle. De plus, plusieurs expériences sur souris montrent que la signalisation de GH-IGF1 a diminué entraîne une durée de vie plus longue. Cette voie détermine également si les cellules utiliser de l'énergie pour construire de nouvelles molécules dont le corps a besoin, ou s'ils décomposent les molécules existantes pour libérer de l'énergie que l'organisme peut utiliser. La capacité des produits chimiques à affecter ce régulateur central de la croissance et du vieillissement est une découverte nouvelle. Quels problèmes de santé peuvent être dus à la sensibilité de GH-IGF1 n'ont pas encore été découverts.

Notre analyse indique que les gènes qui contrôlent la réponse immunitaire sont également très sensibles aux produits chimiques.

L'allergie et l'auto-immunité sont deux effets majeurs d'un système immunitaire dysfonctionnel. La prévalence des deux conditions suit des tendances à la hausse. Les allergies alimentaires ont augmenté de 3.4% à 5.1% entre 1997 et 2011 chez les enfants aux États-Unis Les allergies cutanées ont augmenté de 7.4% à 12.5% pendant la même période. Une autre étude a montré un Augmentation de 5% du marqueur sanguin de la maladie auto-immune chez les Américains au cours de la période 1988-2012.

Toutes les voies moléculaires sont sensibles aux produits chimiques

Dans l'ensemble, nous avons constaté que presque toutes les voies connues peuvent être affectées par des produits chimiques. Cette découverte a des implications importantes pour la toxicologie réglementaire.

Avec un nombre toujours croissant de produits chimiques artificiels, la société doit se développer méthodes rapides et rentables des tests de toxicité.

Une question importante qui reste sans réponse est de savoir quelles voies devraient être couvertes par les tests pour s'assurer que les régulateurs n'approuvent pas les produits chimiques qui endommagent ou perturbent les circuits moléculaires critiques. Nos données suggèrent que nous devons développer des tests qui couvrent toutes les voies moléculaires connues sans exception.

Notre étude décrit les nouvelles priorités de la recherche toxicologique, y compris le rôle des expositions chimiques pour la santé métabolique, le système immunitaire, le développement et le vieillissement.La Conversation

À propos de l’auteur

Alexander Suvorov, professeur adjoint, University of Massachusetts Amherst

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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