Axe 2, Equipe 1 | Interactions des contaminants environnementaux chimiques avec les transporteurs membranaires

L'axe 2 étudié par l'équipe 1 de l'Irset vise à comprendre la toxicocinétique des contaminants environnementaux, notamment au niveau pulmonaire, et caractériser leurs interactions avec les transporteurs à l’origine d’effets sanitaires néfastes.

  1. Objectif
  2. Approches cellulaire/moléculaire in vitro
  3. Approche in silico
Schéma de recherche. - Axe 2, Equipe 1 | Interactions des contaminants environnementaux chimiques avec les transporteurs membranaires  - © Irset

Objectif

Les transporteurs membranaires d’entrée et d’efflux occupent une place importante dans la pharmacocinétique cellulaire et tissulaire des médicaments, notamment en ce qui concerne leur absorption (au niveau intestinal), leur distribution (passage à travers les barrières hémato-tissulaires) et leur élimination au niveau hépatique et rénal. Ils sont également potentiellement impliqués dans l’absorption par voie pulmonaire des médicaments et dans leur passage placentaire.
De plus, la régulation de leur expression et de leur activité par de nombreux médicaments est à l’origine d’interactions médicamenteuses, justifiant la demande des agences du médicament de caractériser systématiquement les interactions potentielles des nouveaux médicaments avec les transporteurs.
Comme les médicaments, les contaminants chimiques environnementaux sont susceptibles d’interagir avec les transporteurs membranaires de xénobiotiques. Ces interactions ainsi que les conséquences en termes de toxicocinétique et de toxicité cellulaire des contaminants environnementaux restent cependant peu connues. L’objectif de notre projet est donc de définir la nature de ces interactions et de caractériser leurs possibles contributions aux effets délétères des contaminants environnementaux par une approche cellulaire/moléculaire in vitro et une approche in silico de modélisation, notamment au niveau de la barrière pulmonaire.

Approches cellulaire/moléculaire in vitro

Approches cellulaire/moléculaire in vitro - Etude in vitro des interactions transporteurs-contaminants chimiques.  - © Irset

Les interactions des contaminants environnementaux chimiques (pesticides, perturbateurs endocriniens, hydrocarbures aromatiques, métaux lourds…) seuls ou en mélange avec les transporteurs membranaires (inhibition, prise en charge) sont analysés dans des modèles cellulaires sur-exprimant les transporteurs (clones transfectés) ou représentatifs de différentes barrières biologiques (cellules épithéliales pulmonaires, hépatocytes, cellules intestinales, cellules placentaires…).
Les techniques font appel à des méthodes fluorescentes, radiométriques ou de de quantification par HPLC-spectrométrie de masse en tandem. La place de la diffusion passive des contaminants dans leur pharmacocinétique cellulaire est étudiée en parallèle. La régulation de l’expression des transporteurs par les contaminants environnementaux dans divers modèles cellulaires (cellules pulmonaires, hépatocytes, cellules placentaires…) est étudiée au niveau transcriptionnel (RT-qPCR), protéique (Western-blot) et fonctionnel.
L’implication potentielle des interactions transporteurs-contaminants pour leurs effets toxiques est analysée par les techniques de toxicité cellulaire générale (viabilité, apoptose, intégrité des barrières) ou spécifique (par exemple, mesure des effets de perturbation endocrinienne au niveau cellulaire).

Approche in silico

Approches in silico  - Etude in silico des interactions transporteurs-contaminants chimiques. - © Irset

L'approche in silico est basée principalement sur l’analyse des descripteurs moléculaires des contaminants environnementaux et leur rôle prédictif pour les interactions avec les transporteurs membranaires, le passage membranaire et la toxicocinétique des contaminants étudiés. Elle repose en partie sur l’analyse des données générées par notre approche cellulaire/moléculaire in vitro. L’approche bioinformatique est réalisée grâce à des logiciels on line ou commerciaux de prédiction pharmacocinétique. Une approche de modélisation et de docking par rapport aux sites actifs des transporteurs est également effectuée. Les résultats obtenus devraient, à terme, pouvoir s’intégrer dans une démarche de PBTK et TDTK, pouvant permettre de prédire la contamination des sujets exposés et les effets délétères attendus en fonction du niveau réel d’exposition, notamment pour l’exposition pulmonaire.