Contr

1
Cancérogenèse chimique Introduction 1 bases
moléculaires et cellulaires de la cancérogenèse
chimique 1-1 le cycle cellulaire 1-2 lADN et
les lésions de lADN 1-3 cancérogène génotoxique
et cancérogène non génotoxique 1-4 cancérogène
et procancérogène 2 les tests à court terme 2-1
mise en évidence des cancérogènes
génotoxiques 2-2 mise en évidence des
cancérogènes non génotoxique 2-3 pertinence des
tests à court terme 3 cancérogenèse 3-1 choix
de la dose, procédure 3-2 pertinence et
limite conclusion
2
Contrôle de la prolifération
Facteur de croissance ex EGF TGF-a
Récepteur ex erb
Second messager ex ras
Transduction ex raf
Promoteur ex myc, jun
Mort apoptose
multiplication
prolifération
3
Contrôle du cycle cellulaire
cycline D cycline E cycline A cycline B
F
P
P
P
P
signaux
4
Contrôle du cycle cellulaire
S
cycline D cycline E cycline A cycline B
F
P21
RB
G0
G2
G1
P53
M
5
Télomères et télomérase âge de la cellule
Extrémités des chromosomes (TTAGGG)n 5 15
kbases Télomérase télomère reverse
transcriptase ARN matrice Cycle cellulaire
diminution ? mort de la cellule
6
ADN molécule chimique
guanine
thymine
oxydation
adduit
hydrolyse
7
Lésions de l ADN
Oxydation Elimination d une base (site
AP) Dimères Fixation covalente alkylation,
arylation, amination... adduits
monovalent divalent (pontage) intrabrin
interbrin intercalant Cassures simple
brin double brin
8
Lésions de l ADN
Mort nécrose/apoptose
Réparation réversion REB REN mésappariement Ku/DNA
PK recombinaison...
Tolérance mutation génique mutation chromosomique
9
Exemple de système de réparation BER et NER
Excision de bases
Excision de nucléotides
1 reconnaissance de la lésion / distorsion 2
incision, excision 3 - resynthèse exacte
10
Xeroderma pigmentosum système de réparation de
lADN déficient
Peau non protégée des UV ? tumeurs
11
Tolérance de la lésion mutation génique
Oxydation (8 oxo guanine)
C A C C G T A
C A C C G T A
réplication
G T G G C A T
G T G G A A T
réplication
C A C C T T A
Mutation par substitution
G T G G A A T
Transition A G T C Transversion A
T A C
12
Mutations géniques par décalage du cadre de
lecture
GG
-GGGGGGG- -CCCCCCC-
-GG GGG- -CC CCC-
réplication
Perte de deux bases Décalage du cadre de lecture
(frameshift 2)
13
Mutations chromosomiques
- Structure des chromosomes chromosomes
circulaires fusion de morceau de
chromosome clastogène agent physique ou
chimique capable de casser les chromosomes -
Nombre des chromosomes aneuploïdie 2n /- x
chromosomes polyploïdie n, 3n, 4n chromosomes
14
Caryotype après traitement en fausses couleurs
15
Cellule tumorale (polyploïdie)
Cellule normale
16
Cancérogène génotoxique  Composé (molécule mère
ou métabolite) dont lactivité biologique
primaire est laltération de linformation codée
par lADN. Mutation qui se traduit
par  Activation doncogènes Inactivation
danti-oncogènes Cancérogène non génotoxique
(épigénétique) Non organe spécifique 
interagit avec les protéines de proliférations
des cellules (en activant les protéines codées
par des oncogènes ou en inhibant les protéines
codées par des anti-oncogènes). responsable
dune inflammation  facteurs de prolifération et
production de radicaux libres (ex ROS
reactive oxygen species). Organe
spécifique  hormones  œstrogène et cancer du
sein, testostérone et cancer de la
prostate. TSH et thyroïdes.
17
Génotoxique / non génotoxique
1970 - 1978 cancérogènes mutagènes 1978 -
1985 il y a quelques exceptions 1985 - 1990
exceptions de plus en plus nombreuse autre
mécanisme ? 1994 génotoxique / non génotoxique
Détection, évaluation ??
18
Composé progénotoxique bioactivation
indispensable
N d une guanine
19
Cancérogenèse chimique plusieurs étapes
Progression perte p53
Carcinome squameux
Cellules épithéliales
Cellules initiées
Papillome bénin
Progression E-cadherine TGF-b
Promotion Sur-expression cycline D1
Initiation Mutation H-ras
Carcinome spino-cellulaire
1 - Initiation (irréversible) 2 - Promotion
(réversible) 3 - Progression (irréversible)
métastases
20
Plusieurs étapes et plusieurs clones de cellules
mutation
mutation
/- facteurs de croissance
Facteurs de croissance
probabilité facteurs risques irréversible ?
multiplication
21
Bilan première partie
- Cancérigènes génotoxiques lésions tolérées
mutation oncogène activé / anti-oncogène
inactivé Cancérigènes non génotoxiques
(épigénétiques) stimule la prolifération,
inhibe lapoptose, inhibe communication entre les
cellules
- Cancérogenèse molécule mère et/ou métabolites
- Cancérogenèse plusieurs étapes, phénomènes
irréversibles et réversibles
22
2 les tests à court terme 2-1 mise en évidence
des cancérogènes génotoxiques 2-2 mise en
évidence des cancérogènes non génotoxique 2-3
pertinence des tests à court terme
23
Marqueurs à court terme de génotoxicité
Mort apoptose (cassure de lADN) nécrose
Lésions oxydation perte de bases dimère fixati
on intercalant cassures
Réparation réversion REB REN mésappariement
.
Mutations génique chromosomique
24
Essai comète
Faux positifs apoptose
25
Micronoyaux
fémur
1 000 cellules (bruit de fond 0,5) 1 à 2
cycles pour réponse optimale Faux positifs
apoptose
26
Synthèse non programmée ADN (UDS)
Réparation par excision de nucléotides
1 culture de cellules / produit à tester 2
éventuellement lésions de lADN réparées par
NER 3 étape resynthèse en présence de
nucléotides radio-marqués
Autoradiographie sur cellules taches /
radioactivité
27
UDS
Réplication
Réparation ADN
28
(No Transcript)
29
Étude des composés non génotoxique test de
prolifération test de phosphorylation
Facteur de croissance ex EGF TGF-a
Récepteur
Second messager ex ras
Transduction ex raf
Promoteur ex myc, jun
multiplication
prolifération
30
Prolifération de péroxysomes
Organites cytoplasmiques H2O2 oxydase /H2O2
catalase enzymes oxydation
Produit à tester
31
Marqueurs d une génotoxicité
Batterie spécificité Pertinence modèle de
la cancérogenèse chimique relation marqueur /
cancer ??? donc facteur risque
(probabilité) in vitro automatisable extrapo
lation in vivo biodisponibilité élimination
(t1/2) dose bioactivation (système biaisé)
32
3 cancérogenèse 3-1 choix de la dose,
procédure 3-2 pertinence et limite
33
Essai de cancérogenèse sur 2 ans
Principe Produit à tester / animal / longue
durée Marqueur tumeur Problème Bruit de
fond important
34
Fréquence des tumeurs spontanées
Rongeurs habituellement utilisés en
toxicologie après 2 ans, protégés des
cancérogènes
35
Exemple détermination de la DT01 chez des
souris 24 000 animaux / groupe
Compromis MTD 50 animaux / groupe
36
Extrapolation des résultats des études de
cancérogenèse
37
Cancérogènes non génotoxiques
tumeurs
Boite noire
38
Glycidol
Bilan 24 organes avec des tumeurs
Rats mâles
Rats femelles
souris femelles
Souris mâles
Limonène
Bilan 1 site (reins) dans 1 groupe
Rats mâles
Rats femelles
souris femelles
Souris mâles
39
Cytotoxicité du composé et tumeurs (MTD, 2 ans !)
a2µ-globuline protéine synthétisé chez le rat
mâle (hépatique) filtrée / glomurule partielleme
nt réabsorbée (endocytose) La fraction
réabsorbée se trouve dans les lysosomes où la
protéine est hydrolysée d-limonène se fixe sur la
globuline qui nest plus hydrolysée, elle
saccumule et entraîne la libération des enzymes
des lysosomes dans le cytoplasme ? nécrose des
cellules, inflammation chronique et développement
de tumeurs.
Saccharine formation de microcristaux dans la
vessie, lésions de lépithélium, inflammation
chronique, prolifération cellulaire, tumeur
40

Caractérisation du mécanisme de la toxicité
Cancérogenèse sur 2 ans
Pertinence de linformation
41
Conclusion
42
Estimation du risque cancérogène
Cancérogène génotoxique
irréversible 1 cellule 1 clone (1
tumeur) Aléatoire - probabilité bilan pas
de seuil pas de dose / effet dose /
probabilité
Mutation transmise cellules filles
Cancérogène non génotoxique
réversible dépend de l environnement (ex
inflammation, alimentation riche en AG
poly-insaturés) bilan dose/réponse et seuil
43
Activité du TPA (phorbol ester)
Nombre de papillomes par souris
15
12
9
6
3
0
Concentration M
10-9
10-8
10-7
10-6
44
Estimation du risque cancérogène Agent à tester
(100 000 / an)
structure ?
mutation in vitro (Ames) ?
Abandon du composé
cytogénétique ?
micronoyau in vivo ?
mutation in vivo (animaux transgéniques) ?
en fonction des résultats de toxicologie générale
(sensibilité d organe)
Essais non génotoxique prolifération (foie,
estomac, peau, poumon) peroxysomes
hépatiques thyroïdes induction de
P450 inflammation ...
Caractérisation, DSE,
Cancérogenèse à long terme (2 ans)
45

• Classification des substances (Europe)
• Cancérogènes
• catégorie 1 substances que lon sait être
  cancérogènes pour lhomme. On dispose de
  suffisamment déléments pour établir lexistence
  dune relation de cause à effet entre
  lexposition de lhomme à de telles substances et
  lapparition dun cancer.
• - catégorie 2 substances devant être assimilées
  à des substances cancérogènes pour lhomme. On
  dispose de suffisamment déléments pour justifier
  une forte présomption que lexposition de lhomme
  à de telles substances peut provoquer un cancer.
  Cette présomption est généralement fondée sur des
  études appropriées à long terme sur lanimal ou
  dautres informations appropriées.
• - catégorie 3 substances préoccupantes pour
  lhomme en raison deffet cancérogènes possibles
  mais pour lesquelles les informations disponibles
  ne permettent pas une évaluation satisfaisante
  (preuves insuffisantes). Il existe des
  informations issues détudes adéquates sur les
  animaux mais elles sont insuffisantes pour
  classer la substance dans la catégorie 2.

46

• Classification des substances (Europe)
• Mutagènes
• catégorie 1 substances que lon sait être
  mutagènes pour lhomme. On dispose de
  suffisamment déléments pour établir lexistence
  dune relation de cause à effet entre
  lexposition de lhomme à de telles substances et
  des défauts génétiques héréditaires.
• - catégorie 2 substances devant être assimilées
  à des substances mutagènes pour lhomme. On
  dispose de suffisamment déléments pour justifier
  une forte présomption que lexposition de lhomme
  à de telles substances peut provoquer des défauts
  génétiques héréditaires. Cette présomption est
  généralement fondée sur des études appropriées
  sur lanimal ou dautres informations
  appropriées.
• - catégorie 3 substances préoccupantes pour
  lhomme en raison deffet mutagènes possibles.
  Des études appropriées de mutagénicité ont
  fournies des éléments, mais ils sont insuffisants
  pour classer la substance dans la catégorie 2.

47
Etiquetage - Europe
classement Symbole Phrases de risque Seuil (1) Seuil (2)
Cancérogène catégorie 1 T (toxique) R 45 ou R 49 ? 0,1 ? 0,1
Cancérogène catégorie 2 T (toxique) R 45 ou R 49 ? 0,1 ? 0,1
Cancérogène catégorie 3 Xn (nocif) R 40 ? 1 ? 1
Mutagène catégorie 1 T (toxique) R 46 ? 0,1 ? 0,1
Mutagène catégorie 1 T (toxique) R 46 ? 0,1 ? 0,1
Mutagène catégorie 1 Xn (nocif) R 68 ? 1 ? 1
R 40 effet cancérogène suspecté preuves
insuffisantes R 45 peut causer le cancer R 49
peut causer le cancer par inhalation R 46 peut
causer des altérations génétiques héréditaires R
68 possibilité deffets irréversibles (1)
préparations autres que gazeuses, (2)
préparations gazeuses
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• Classification du centre internationale de
  recherche sur le cancer (CIRC/IARC)
• 5 catégories
• groupe 1 lagent (ou le mélange) est
  cancérogène pour lhomme
• groupe 2A lagent (ou le mélange) est
  probablement cancérogène pour lhomme
• groupe 2B lagent (ou le mélange) est un
  cancérogène possible pour lhomme
• groupe 3 lagent (ou le mélange) ne peut être
  classé du point de vue de sa cancérogénicité pour
  lhomme
• groupe 4 lagent (ou le mélange) est
  probablement non cancérogène pour lhomme