Genetic Toxicology
 

      Le groupe de Toxicologie génétique participe à la démarche préventive qui consiste à détecter les produits de l'environnement  (les toxiques génétiques) capables d'altérer le génome de nos cellules (effets génotoxiques) et donc susceptibles d'y créer des mutations et être à l'origine de l'apparition de cancers chez l'homme.

      Nous avons utilisé réponses génotoxiques de la cellule bactérienne, pour créer un test de dépistage des agents potentiellement mutagènes et/ou cancérogènes: le SOS chromotest. Ce test permet d'évaluer rapidement, de façon colorimétrique, l'aptitude d'un agent à endommager l'ADN. Il a été validé sur un grand nombre de substances (voir).

      Nous nous intéressons aussi au mécanisme d'action d'agents génotoxiques. Nous avons tout particulièrement étudié le mécanisme d'action d'un mutagène extrêmement puissant chez les bactéries, un nitronaphtofuranne le R7000, afin de comprendre son extrême génotoxicité. Ce composé est un dérivé des 5-nitrofurannes, couramment utilisés en médecine comme anti-parasitaire et anti-bactérien. L'analyse des lésions induites chez la bactérie Escherichia coli a montré que le R7000 induit des lésions essentiellement au niveau des guanines, à l'origine de nombreuses transversions GC->TA et de délétions d'une paire de bases G:C. Les nitrofurannes doivent leur activité génotoxique à leur activation métabolique catalysée par des nitroréductases. Au cours de ce processus, le R7000 entraîne un stress oxydatif, soxRS-dépendant. Il s'agirait là d'un effet secondaire de ce composé mais qui pourrait expliquer une partie de sa génotoxicité.

      Les effets de cette même molécule, sont aussi étudiés sur un modèle animal : des souris communément appelées "Big Blue" et présentant dans leur génome un vecteur transgénique  porteur de gène d'origine bactérienne ou phagique  (lacI d'Escherichia coli ou des gènes du phage lambda) permettant de détecter facilement les mutations dans n'importe quel organe de la souris. Nous avons montré que le R7000 injecté par voie intrapéritonéale induit des mutations essentiellement au niveau des organes du système digestif: intestinn grêle, caecum et colon. Par contre, lorsqu'il est administré par voie orale, il induit un effet mutagène au niveau de l'estomac. Le spectre de mutations induites par le R7000 chez la souris a été déterminé. Il est très similaire à celui observé chez E. coli. Ce résultat suggère que le mécanisme de l'action génotoxique du produit est très similaire chez ces deux organismes.

      La nitrofurantoine et le nifuroxazide sont deux molécules de nitrofurannes couramment prescrites en médecine humaine, respectivement pour le traitement des infections urinaires et gastrointestinales. Leur administration par voie orale à ces mêmes souris monttre un faible effet mutagène de la nitrofurantoine au niveau des reins. Par contre, le nifuroxazide n'a aucune activité mutagène dans ce système. Ces résultats, du moins en ce qui concerne le R7000 et la nitrofurantoine, confirment l'action génotoxique locale de ces composés.

      Afin d'étudier les fonctions induites par un spectre plus large d'agents toxiques (génotoxiques potentiellement cancérogènes, cancérogènes non génotoxiques, divers polluants du milieu naturel), nous utilisons des matrices ("arrays") porteuses d'ADN correspondant aux phases ouvertes d'Escherichia coli. Le but est de définir des classes d'agents toxiques sur des gènes dont l'expression est induite chez Escherichia coli  et de définir des gènes, ou des groupes de gènes, diagnostiques de chaque classe. Le spectre des gènes dont l'expression est induite par un agent physique ou chimique constitue une "signature" de l'action de cet agent sur la cellule. La connaissance des gènes diagnostiques de classe d'agents toxiques devrait permettre de préciser les différents aspects de l'action de ces agents: métabolisme, activation, réponses réparatrices, et de dévoiler les propriétés d'ORF dont la fonction est actuellement inconnue. D'autre part, nous espérons aboutir à la construction de souches bactériennes portant des fusions entre ces gènes diagnostiques et un gène rapporteur permettant le dépistage de ces agents dans l'environnement même (P.Quillardet).

      Une autre étude menée dans le laboratoire vise à examiner pourquoi certaines maladies d'origine bactérienne peuvent à long terme évoluer en cancer. Les mêmes souris transgéniques sont un très bon outil pour évaluer si des mutations directement liées à l'infection bactérienne peuvent être responsables de ces cancers. Le modèle choisi est celui de l'infection par Helicobacter pylori, bactérie responsable des ulcères gastriques (en collaboration avec l'Unité dirigée par Agnès Labigne et l'Unité dirigée par Michel Huerre). De nombreuses données suggèrent un rôle majeur des infections à H. pylori dans la genèse des cancers gastriques chez l'homme. L'objectif de cette étude est d'évaluer les effets mutagènes des infections à Helicobacter sur la muqueuse gastrique de la souris, et d'établir un modèle pour analyser le rôle de divers facteurs de risques dans ce processus. Des souris transgéniques C57Bl/6 (Big Blue) ont été infectées chroniquement par H. pylori (Hp, souche SS1) ou H.felis (Hf, souche CS1), pendant 6 mois. A 6 mois, les estomacs ont été prélevés : l'analyse histologique révèle l'induction d'une réaction inflammatoire dans la muqueuse gastrique. La fréquence de mutagenèse gastrique est augmentée d'un facteur 4,5, lors de l'infection par Hp et de 1,7 dans le cas de Hf, comparée aux estomacs non infectés. Ce modèle de souris transgénique constitue un outil permettant d'étudier le rôle des différents facteurs de risque impliqués dans cette génotoxicité (E.Touati, V.Michel).

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