Academic literature on the topic 'Cuivre – Toxicologie – Effets de l'âge'

Résumé Plusieurs métaux toxiques tels le cadmium (Cd), le mercure (Hg) et le cuivre (Cu) possèdent de nombreuses applications domestiques et industrielles. Au Canada, les métaux lourds sont reconnus comme polluants aquatiques majeurs. Notre laboratoire a récemment entrepris l’examen des effets des métaux lourds sur les hépatocytes de truite arc-en-ciel. Vu le manque de connaissances sur les interactions toxiques des métaux chez les organismes aquatiques, une attention particulière est portée à l’étude des mélanges. Les objectifs du présent travail sont (!) de déterminer l’accumulation du Cd, Hg et Cu par les hépatocytes de truite lors d’une exposition à ces métaux, seuls ou combinés, et (ii) de déceler les perturbations métaboliques induites telles que reflétées par l’activité de synthèse protéique des cellules. L’incorporation d’arginine tritiée ([3H]Arg) a été mesurée sur des hépatocytes soumis à des concentrations croissantes de Cd, Hg ou Cu. Dans chaque cas, on a noté une diminution de l’incorporation de 3H dans les protéines cellulaires. Cependant, si on en juge par les niveaux minimums nécessaires pour l’observer, le Cu apparaît comme le métal le moins cytotoxique. Un second groupe d’expériences a cherché à détecter si le Hg ou le Cu pouvaient altérer la réponse toxique causée par le Cd. Une incorporation légèrement plus faible a été observée lorsque le Hg est ajouté au Cd, mais sans que celle-ci soit statistiquement significative. De la même façon avec la paire Cd/Cu, il n’y a pas eu de modulation de la réponse au Cd par l’ajout du Cu. La capture de métaux a été évaluée dans les mêmes conditions que précédemment. L’analyse des métaux montre que les hépatocytes de truite sont capables de capter des quantités significatives des métaux non essentiels Cd et Hg. De plus, aucune compétition réciproque n’est observée pour leur entrée dans les hépatocytes. Enfin, en présence de Cd, la teneur cellulaire en Cu est comparable à celle des témoins. Les modèles cellulaires présentent plusieurs avantages dans le domaine de la toxicologie environnementale dont: la détection du potentiel nocif d’échantillons environnementaux complexes ainsi que l’Investigation du mode d’action des polluants toxiques.

L'administration aux abeilles de derives cuivriques, tels que le sulfate ou le gluconate de cuivre, par voie systemique, parait etre efficace contre l'infestation des ruches par varroa jacobsoni oud. L'effet letal de ces substances est mesure sur la vie entiere d'un echantillon d'abeilles maintenues en cagette, selon de nouveaux concepts toxicologiques: le tl#5#0 ou temps de demi-vie des abeilles permet de determiner une dt#5#0 ou dose diminuant de 50% de tl#5#0 d'un echantillon d'abeilles temoins nourries au sirop de sucre; les variations en fonction des doses du coefficient de hill du facteur temps, n#t (caracterisant la sigmoidicite des courbes de mortalite), et de la vitesse maximale de mortalite, en %/jour, des abeilles au cours de leur vie ont egalement ete examines. D'apres ces criteres, le gluconate et l'isoleucinate de cuivre semblent se reveler exempts de toxicite letale aux concentrations testees. L'etude de la vitesse d'absorption de sirops medicamenteux ne montre aucun effet antiappetent de la part du gluconate de cuivre et les abeilles semblent stocker le cuivre jusqu'a un certain seuil ou un equilibre s'etablit entre cuivre absorbe et cuivre excrete. Enfin, les etudes biochimiques portant sur la glycemie, les trehalases et les phosphatases de l'abeille, n'ont mis en evidence que de faibles modifications, momentanees, ne semblant pas porter prejudice a l'insecte, aux doses testees qui representent des quantites elevees pour des abeilles traitees par voie systemique

Le cuivre est fréquemment utilisé comme fongicide, algicide, bactéricide, herbicide et molluscicide dans les milieux aquatiques. Il a la double ambiguïté d'être toxique à trop faible et trop forte dose et de ne pas être dégradable. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier pendant 18 mois, les effets chroniques du cuivre sur la structure et le fonctionnement d'un écosystème aquatique. Pour atteindre cet objectif, une étude en condition semi-naturelle a été réalisée à l'aide de rivières expérimentales (mésocosmes lotiques) contaminées à 4 concentrations environnementales de cuivre : 0, 5, 25 et 75 µg/L. Mis à part les effets toxiques directs du cuivre, de nombreux effets indirects ont été mis en évidence, et une NOECécosystème pour le cuivre a été établie à 5 µg/L
Copper is known to be a nonspecific toxicant and is frequently used as an algicide, fungicide, bactericide, plant herbicide and molluscicide in the aquatic environment. The aim of this project was to evaluate the effects of copper on the structure and function of freshwater ecosystems. To achieve this goal, the use of experimental streams called mesocosms allowed to realize ecologically realistic study while controlling many parameters. During 18 months, environmentally realistic concentrations of copper (0, 5, 25 and 75 µg/L) where applied on 12 outdoor mesocosms of 20 m long. Results showed an effect on both structure and function of the ecosystem and considering all those results, a NOECecosystem was set up at 5 µg/L for fresh water ecosystems

Les toxicites lethale et sublethale du cadmium et du cuivre ont ete etudiees chez differents stades de developpement de la crevette peneide penaeus japonicus. La tolerance a ces deux metaux augmente progressivement selon le stade, des nauplii aux juveniles. Les concentrations sublethales en cadmium et en cuivre reduisent la capacite osmoregulatrice (co) chez les juveniles en eau de mer (em) et en em diluee. Cet effet est reversible, avec recuperation de la co par les crevettes apres transfert en milieu non pollue. Le cadmium et le cuivre affectent la structure branchiale chez les juveniles, entrainant une concentration hemocytaire dans les vaisseaux et les lamelles, une desorganisation de l'epithelium branchial et un comblement de la lacune hemolymphatique distale au niveau des filaments. Au niveau de l'epipodite le cadmium entraine une necrose superficielle ; le cuivre provoque une hypertrophie, une desorganisation de l'epithelium et l'apparition d'un deme hemolymphatique. La baisse de co apres exposition a ces deux metaux provient probablement des alterations structurales des branchies et des epipodites, qui modifient la permeabilite de la surface branchiale et perturbent la circulation hemolymphatique et les transferts hydrique et ionique. Ce resultat confirme que la co peut etre utilisee comme un indicateur de la condition physiologique et des perturbations du milieu chez la crevette p. Japonicus

Ce travail présente la réponse des plantes [la tomate, Arabidopsis thaliana Col0 et le mutant A. Thaliana cad2, déficient dans la voie de synthèse du glutathion (GSH)] à un excès métallique. Au niveau physiologique, le traitement par deux métaux lourds, le cadmium et le cuivre, entraîne une inhibition de la croissance des plantes plus prononcée sous traitement cuivrique pour les fortes doses de traitement. Cette différence de toxicité peut être due à une différence dans les mécanismes de tolérance aux métaux lourds comme la complexation par des phytochélatines. Au niveau biochimique, les deux métaux lourds provoquent l’installation d’un état de stress oxydatif. En réponse à une accumulation de ROS, il y a induction de l’activité spécifique d’enzymes antioxydantes au niveau des feuilles des plantes sauvages, cependant, la perte de la synthèse du GSH provoque une perte de la réponse antioxydative chez le mutant cad2. Au niveau moléculaire, le cadmium et le cuivre induisent, essentiellement par l’accumulation de ROS, des cassures double brin de l’ADN (DSBs) au niveau des feuilles d’Arabidopsis thaliana Col0 et du mutant cad2 et la mort cellulaire au niveau des feuilles et des racines de deux types de plantes, caractérisées par l’induction de l’expression de gènes spécifiques. D’autre part, une forte induction de la mort cellulaire est liée à une accumulation plus prononcée des DSBs et à une perte de l’expression des gènes de la réparation ce qui indique que les cellules s’orientent vers la mort cellulaire plutôt que vers la réparation de leur ADN si les dommages sont trop accentués
This work presents the response of plants [tomato, Arabidopsis thaliana Col0 and A. Thaliana cad2 mutant, defective in the glutathione (GSH) biosynthesis pathway] to heavy metal excess. At the physiological level, the treatment with cadmium or copper induce plant growth inhibition, more pronounced at high copper concentration. Differences in heavy metal toxicity could be linked to variation of heavy metal tolerance mechanisms like phytochelatine chelation. At the biochemical level, the two heavy metals induce oxidative stress. In response to ROS accumulation, there is an increase of antioxydative enzyme activity in the leaves of wild type plants, whereas, the lack of GSH biosynthesis leads to the lack of antioxydative response in the cad2 mutant. At the molecular level, cadmium and copper induce, essentially via ROS accumulation, DNA double strand break (DSBs) in the leaves of Arabidopsis thaliana Col0 and of the mutant cad2 and cell death in the leaves and the roots of both plant types, characterized by an induction of specific gene expression. On the other hand, a high induction of cell death is related to a great accumulation of DSBs and the lack of repair gene induction. This suggests that cells are directed towards cell death rather than to DNA repair if DNA damages are to much accentuated

Les travaux realises dans cette etude sont consecutifs au developpement de caulerpa taxifolia en mediterranee et s'inscrivent dans le cadre de deux programmes internationaux de l'union europeenne life. Ils visent d'une part, a mettre en evidence la toxicite eventuelle de cette algue en choisissant comme biomarqueurs les cytochromes p450 monooxygenases et les glutathions-s-transferases, et d'autre part, a mettre au point une technique de destruction basee sur une diffusion controlee d'un algicide, l'ion cuivrique. Des experiences realisees sur des microsomes de foie de poissons (scorpaena porcus) et de rat, ont montre que les systemes de detoxication enzymatique de ces especes animales etaient notablement affectes et que la caulerpenyne, terpene majeur produit par caulerpa taxifolia, est a l'origine de la toxicite de cette algue. L'action de l'ion cuivrique sur caulerpa taxifolia et sur diverses especes vegetales endemiques de mediterranee (ulva rigida, ulva lactuca, padina pavonica, rissoella verruculosa, posidonia oceanica) a ete comparee a celle des cations potassium et sodium. Les resultats ont montre que caulerpa taxifolia etait beaucoup plus vulnerable que les autres especes testees. La dose lethale en cuivre pour caulerpa taxifolia a ete evaluee a 100 gcu. Gmf 1. La mortalite de l'algue se traduit par une inhibition totale de sa photosynthese, mise en evidence par des mesures d'echange d'oxygene, de fluorescence chlorophyllienne et par la degradation totale de la ribulose 1,5-biphosphate carboxylase/oxygenase (rubisco), qui joue un role clef dans la regulation de l'activite photosynthetique et photorespiratoire. La technique de la couverture a emission d'ions cuivriques, mise au point en laboratoire et testee in situ, apparait comme une methode de destruction efficace adaptable a tout type de substrat. Cette technique, basee sur l'utilisation de materiaux echangeurs d'ions permettant de liberer l'algicide dans un espace confine permet de limiter son action toxique. L'impact du traitement a ete estime avec un suivi de la teneur residuelle en cuivre dans les sediments.

Les particules fines atmosphériques (PF) sont capables de pénétrer dans les poumons où certains composés transportés peuvent interagir avec les cellules pulmonaires et atteindre la circulation sanguine. L'exposition aux PF affecte particulièrement les populations sensibles telles que les personnes agées. Cette thèse s'inscrit dans une démarche d'identification des effets des PF sur les lymphocytes T humains (LT) tout en visant à déterminer des biomarqueurs liés à l'exposition et à évaluer la variation de la réponse cellulaire en fonction de l'âge. Des LT ont été isolés de prélèvements sanguins de 91 volontaires appartenant à trois classes d'age (20-30, 45-55, 70-85 ans) puis exposés ex vivo pendant 72h à 45 µg/µl de PF collectées à Dunkerque. Les étapes d'isolement, purification et activation des LT ont d'abord été optimisées. Suite à la caractérisation de la population échantillonnée, une population d'étude homogène a été sélectionnée ( 10 sujets / classe d'âge). Nous avons mis en évidence une induction génique d'enzymes impliquées dans l'activation métabolique des HAP identifiés dans l'échantillon de PF. La caractérisation du profil des Lt a permis de proposer un profil mixte Th1/Th2 causé par l'exposition. L'étude transcriptomique des miARN a mis en évidence une surexpression de miR-124-3p impliqué dans la régulation de plusieurs fonctions au niveau du système immunitaire et de miR-1290 impliqué dans plusieurs types de cancer. Quant à l'influence de l'âge, une surexpression des gènes codant pour les enzymes antioxydantes (NQO1 et HMOX1), une augmentation de la concentration des cytokines (IL-4 et IL-13) ainsi qu'une modification du profil d'expression de certains miARN ont été notées chez les sujets les plus âgés
Atmospheric fine particulate matter (FP) are able to enter the lungs where some compounds can interact with lung cells and reach the bloodstream . Exposure to FP affects in particular susceptible populations such as the elderly. This thesis is part of a project aiming to identify the effects of FP on human T lymphocytes (LT) while attempting to determine biomarkers related to exposure and to evaluate the variation of the cellular response as a function of age. LT were isolated from blood samples of 91 volunteers belonging to three age groups (20-30, 45-55, 70-85 years) then exposed ex vivo for 72h to 45 µg/µl of FP collected in Dunkirk. The steps of isolation, purification and activation of LT were first optimized. Following the characterization of the sampled population, a homogeneous study population was selected (10 subjects/age class). We have demonstrated an induction of the genes coding for the enzymes involved in the metabolic activation of PAH identified in the PF sample. Characterization of the LT profile made it possible to propose a mixed th1/th2 profile cause by the exposure. Teh transcriptomic study of miRNAs revealed an overexpression of miR-124-3p involved in the regulation of several functions in the immune system and miR-1290 involved in several types of cancer. As for the influence of age, overexpression of the genes coding for the antioxidant enzymes (NQO1 and HMOX1), an increase in the concentration of cytokines (IL-4 and IL-13) as well as a modification of the expression profile of some miRNAs were noted on the elderly

Récemment reconnus comme cancérogènes certains pour l'homme par l’IARC, la pollution atmosphérique et les particules fines (PM₂.₅) peuvent être inhalées et pourraient être retenues au niveau pulmonaire ou passer dans la circulation systémique. Ceci peut causer ou renforcer de nombreuses pathologies auxquelles les personnes âgées sont souvent plus sensibles. Cette thèse s’inscrit dans une démarche d’identification des processus impliqués dans la modulation du potentiel cancérogène des PM₂.₅, en lien avec l’âge ou le statut tabagique. Les particules ont été collectées à Dunkerque, agglomération présentant des influences maritimes mais également caractérisée par des activités industrielles et un trafic automobile importants. Pour évaluer l'influence de l'âge, des lymphocytes sanguins prélevés chez 90 patients issus de trois classes d'âge (25-30, 50-55 et 75-80 ans) ont été exposés ex vivo à des PM₂.₅ d’origine urbaine. Les lymphocytes isolés ont été exposés aux PM₂.₅ pendant 72 heures, avant de mesurer l'activité télomérase et la modulation d'expression de gènes tels que P16INK4A et MGMT. Les PM₂.₅ entraînent des variations de l'activité télomérase et de la longueur des télomères dans toutes les tranches d'âge indifféremment. L’expression du gène P16INK4A est significativement augmentée avec l'âge après exposition aux PM₂.₅. L'âge augmenterait l'expression du gène MGMT après exposition aux particules, en diminuant le niveau de méthylation de son promoteur uniquement dans le groupe des patients les plus âgés. Concernant le rôle du statut tabagique, 26 lavages broncho-alvéolaires ont été réalisés chez des patients fumeurs et non-fumeurs. Les macrophages issus de ces prélèvements ont été mis en culture avec des cellules épithéliales bronchiques BEAS-2B, avant exposition aux PM₂.₅ (3 et 15 µg/cm², 72 h). L’activité télomérase et la longueur des télomères varient après exposition aux PM2.5 et le statut tabagique modifie ces paramètres dans les cellules BEAS-2B et les macrophages alvéolaires. La méthylation des promoteurs et l’expression des gènes P16INK4A et MGMT ne sont pas modifiées dans les cellules BEAS-2B, alors que dans les macrophages alvéolaires les particules induisent l’expression de ces gènes par une diminution de la méthylation de leurs promoteurs. Le statut tabagique fumeur semble au contraire accroître la méthylation et limite l’expression de ces deux gènes. En conclusion, il apparaît que l’échantillon de PM₂.₅ étudié peut induire ex vivo plusieurs lésions décrites dans les étapes d’initiation et de promotion de la cancérogenèse broncho-pulmonaire. L’âge et le tabagisme sont susceptibles de moduler les effets toxiques des particules. Alors que les symptômes du cancer du poumon apparaissent seulement à une étape avancée de la maladie, nos résultats pourraient aider à la découverte de nouveaux marqueurs de diagnostic précoce permettant ainsi d’améliorer la survie
Recently recognized as carcinogenic to human by IARC, air pollution and fine particulate matter (PM₂.₅) can be inhaled and could be retained into the lung or reach the systemic circulation. This can cause or worsen many diseases for which the elderly are often more sensitive. The PhD objective corresponds to the identification of the mechanisms of action involved in the modulation of carcinogenic potential of PM₂.₅, in connection with age or smoking status. PM₂.₅ were collected in Dunkerque, a French seaside city characterized by important industrial activities and heavy motor vehicle traffic. In order to estimate the influence of age, blood lymphocytes sampled from 90 patients from age classes (25-30, 50-55 and 75-80 years old) were ex vivo exposed to PM₂.₅ during 72 hours, before evaluation of telomerase activity and gene expression modulation of P16INK4A and MGMT. PM₂.₅ modulated telomerase activity and telomeres length in all age groups without any influence of age. P16INK4A gene expression increased significantly with age after exposure to PM₂.₅. Age could enhance MGMT gene expression after exposure to particles by decreasing the level of promoter methylation in the oldest group. Regarding the role of smoking status, 26 broncho-alveolar lavage were performed in smoker and non-smoker people. Macrophages were cultured with bronchial epithelial BEAS-2B cells before PM₂.₅ exposure (3 or 15µg/cm²; 72h). The telomerase activity and telomere length vary after exposure and the tobacco modify these parameters in BEAS-2B cells and alveolar macrophages. Methylation of P16INK4A and MGMT genes promoters and their expression are not modified in BEAS-2B cells. In alveolar macrophages, particles lead to a decrease of methylation of P16INK4A gene promoter. The smoking status seems also to increase methylation and to down-regulate expression of these two genes. In conclusion, it seems that the studied PM₂.₅ sample can induce ex vivo modifications described in the initiation and promotion of lung carcinogenesis. The age and smoking status may modulate the toxic effects of particles. Since lung cancer symptoms appear only at an advanced stage, our results could help in proposing new biomarkers of carcinogenesis allowing an early diagnosis to improve survival

L’usage intensif des métaux et des ions métalliques dans l'industrie et l'agriculture représente une menace sérieuse pour l'environnement et pour tous les êtres vivants en raison de la toxicité aiguë de ces ions. Cependant, cela peut aussi être un outil prometteur. En effet, les ions comme les nanoparticules d'argent sont très utilisés dans diverses applications médicales, industrielles et sanitaires. L'effet antimicrobien de ces nanoparticules est en partie lié aux ions Ag⁺ libérés et à leur capacité à interagir avec les membranes bactériennes. L'objectif de ce projet est d'étudier l'interaction entre un objet biologique (les bactéries) et des objets physiques (métaux), pour comprendre l'impact des métaux sous différentes formes (ions, nanoparticules et nanostructures) sur les cellules bactériennes en utilisant différentes approches: de physiologie, biochimie, génétique et de biologie cellulaire. Nous avons utilisé comme modèles biologiques, principalement la bactérie photosynthétique pourpre Rubrivivax (R.) gelatinosus, mais aussi Escherichia coli; et pour les objets physiques, nous avons utilisé l'argent comme métal principal mais aussi d'autres métaux (cuivre, cadmium et nickel) à titre de comparaison. Les principaux objectifs de ce travail sont: 1- d'étudier l'impact et les mécanismes de toxicité de ces ions métalliques / NPs sur les métabolismes bactériens respiratoire et photosynthétique. 2- Identifier des gènes bactériens impliqués dans la réponse à un excès d'ions Ag⁺. 3- Etudier l'internalisation et l'interaction des ions métalliques et des NP au sein des membranes biologiques. Ainsi, nous avons pu identifier, à la fois in vitro et in vivo, des cibles spécifiques d'ions Ag⁺ et Cu²⁺ dans la membrane des bactéries. Cela inclut des complexes impliqués dans la photosynthèse, mais également des complexes de la chaine respiratoire. Il a été démontré que les ions Ag⁺ et Cu²⁺ ciblent spécifiquement une bactériochlorophylle exposée au solvant dans les antennes de collecte de lumière du photosystème de la bactérie. Ceci présente également, à notre connaissance, la première preuve directe de dommages induits par des ions Ag⁺ sur les protéines membranaires impliquées dans ces métabolismes. Par ailleurs, nous avons également réalisé une étude comparative par microscopie (AFM/ MEB) de l'effet de l'Ag⁺ en solution ou des Ag-NPs synthétisés dans notre laboratoire, sur la morphologie des cellules bactériennes
The extensive use of metal ions in industry and agriculture represents a serious threat to the environment and to all living being because of the acute toxicity of these ions. However, it can also be a promising tool, silver ions and nanoparticles are some of the most widely used metals in various industrial and health applications. The antimicrobial effect of these nanoparticles is in part related to the released Ag⁺ ions and their ability to interact with bacterial membranes. The goal of this project is to study the interaction between biological subject (the bacteria) and physical objects (metals), and more specifically to understand the impact of metals in different forms (ions, nanoparticles and nanostructures) on the growth of the bacterial cells using different approaches : physiology, biochemistry, genetics and cell biology. We used as biological models, principally the purple photosynthetic bacterium Rubrivivax (R.) gelatinosus, but also Escherichia coli; and for physical objects, we used silver as main metal but also other metals (copper, cadmium and nickel) for comparison. The main objectives are: 1- to study the impact and the mechanisms of toxicity of these metallic ions/NPs on the bacterial respiratory and photosynthesis metabolisms. 2- To identify the bacterial genes involved in response to excess silver. 3- To study the internalization and interaction of metals ions and NPs within biological membranes. The results showed that we were able to identify, both in vitro and in vivo, specific targets of Ag⁺ and Cu²⁺ ions within the membrane of bacteria. This include complexes involved in photosynthesis, but also complexes involved in respiration. Ag⁺ and Cu²⁺ were shown to specificaly target a solvent exposed bacteriochlorophyll in the light harvesting antennae of the photosystem. This also presents, in our knowledge, the first direct evidence of silver ions damages to membrane proteins involved in these metabolisms. We also carried out a microscopy (AFM/ SEM) comparative study of the effect of Ag⁺ ions or Ag-NPs synthesized in our laboratory, on the bacterial cell morphology