2.4.4 Exemple : Devenir dans l’organisme du Benzo[a]pyrène

Source principale : (INERIS, 2006(2006). Fiche de données toxicologiques et environnementales du Benzo[a]pyrène.)

Etudes chez l'homme :
Par voie digestive, le benzo[a]pyrène est absorbé rapidement. Chez le rat, moins de 20 % de la dose administrée par voie orale sont retrouvés dans la lymphe. Ce faible taux mesuré dans la lymphe pourrait être lié soit à une absorption incomplète, soit à un temps de passage court dans la circulation porte  (INCHEM, 1987(1987). Benzo[a]pyren. Récupéré sur Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations: www.inchem.org).

Par  inhalation, l’absorption est rapide, mais dépend  de  la  forme  sous  laquelle le benzo[a]pyrène est administré et plus spécifiquement de la taille des particules sur lesquelles il est adsorbé. Par voie cutanée, le taux d’absorption est estimé à 3 % après 24 heures sur un modèle in vitro de peau d’origine humaine (Kao, Patterson, & Hall, 1985(1985). Skin penetration and metabolism of topically applied chemicals in six mammalian species, including man: an in vitro study with benzo[a]pyrene and testosterone. Toxicol Appl Pharmacol, 81(3), 502-516.).

Le benzo[a]pyrène est rapidement distribué dans les différents organes internes de quelques minutes à quelques heures (Kotin, Falk , & Busser, 1959(1959). Distribution, retention, and elimination of 14C -3,4-benzpyrene after administration to mice and rats. J Natl Cancer Inst, 23, 541-555.). Du fait de sa forte liposolubilité, le benzo[a]pyrène  est  stocké dans les glandes mammaires et les autres organes riches en graisses. Il est ensuite progressivement relargué dans la circulation sanguine (INCHEM, 1987(1987). Benzo[a]pyren. Récupéré sur Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations: www.inchem.org).

Métabolisme et mécanisme d'action du benzo(a)pyrène :
Il existe différentes voies métaboliques du benzo[a]pyrène comprenant de nombreuses réactions. Cependant, par rapport au risque cancérigène, la formation d’adduits à l’ADN semble être le mécanisme principal (INSERM, 2001(2001). Expertise collective - Suceptibilités génétiques et expositions professionnelles. Paris: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.). Dans ce cas, le benzo[a]pyrène a un  métabolisme  qui s’effectue principalement au niveau hépatique en deux phases. Dans un premier temps, le benzo[a]pyrène subit une oxydation induite  par  les cytochromes  P450, ce qui donne lieu à la formation d’époxyde. Puis, après transformation par les époxy-hydrolases mitochondriales, il y a formation de dihydrodiols (voir partie Pour en savoir plus). Ces derniers sont alors oxydés en diol époxydes puis en tétrols  par les cytochromes P450.

Dans la réaction précédente, les cytochromes P450 réalisent une mono-oxygénation du B(a)P en époxyde sur les carbones C7 et C8. L’hydrolyse de cet époxyde par un époxyde hydrolase conduit à la formation d’un dihydrodiol qui subit une nouvelle époxydation sur les carbones C9 et C10 par les CYP450 pour donner un diol époxyde ou 7,8-Dihydro-7,8-dihydroxybenzo(a)pyrène 9,10-oxyde, métabolite terminal bu B(a)P extrêmement réactif vis-à-vis de l’ADN.

Les tétrols (molécule possédant quatre groupement alcool) sont capables de se lier de façon covalente aux macromolécules des cellules, et en particulier aux  protéines et à l’ADN pour  former des adduits. L’implication des adduits à l’ADN dans les mécanismes de cancérogenèse a été largement étudiée. Une partie de ces adduits, s’ils ne sont pas réparés*, s’accompagnent de mutations génétiques dans les tissus. De ce fait ce sont des agents d’initiation de la cancérogenèse. (voir partie Pour en savoir plus)

Adduit du BPDE avec une des bases de l’ADN

Crédits
Source : Thèse Modulation de la Génotoxicité des HAP en mélanges par Adeline TARANTINI
Le système enzymatique  microsomal des cytochromes P450 est présent dans de nombreux tissus, en particulier au niveau pulmonaire, hépatique et cutané.

Il y a un polymorphisme génétique des principales enzymes impliquées dans la formation de ces adduits. De plus, le métabolisme du benzo[a]pyrène peut être influencé par le métabolisme oxydatif (INSERM, 2001(2001). Expertise collective - Suceptibilités génétiques et expositions professionnelles. Paris: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.).

Le passage des hydrocarbures aromatiques polycycliques  (HAP) dans le cytoplasme entraîne une induction spécifique de certaines enzymes métabolisant les xénobiotiques  (Voir Annexe 5). En effet, un récepteur  cytoplasmique  très  spécifique des  HAP, l’ « aryl  hydrocarbon  receptor  » (AhR) est lié à  divers facteurs cytoplasmiques tels que les « Heat  shock  protein  90 » (Hsp90) et les « AhR  interacting  protein » (AIP).  L’association entre l’AhR, Hsp90 et l’AIP confère au récepteur cytoplasmique une reconnaissance spécifique et optimale vis à vis de certains ligands et notamment les HAP dont le benzo[a]pyrène.

Le benzo[a]pyrène et ses métabolites sont principalement éliminés dans les fèces (70  à 75%). Seuls 4 à 12 % sont éliminés par voie urinaire. L’élimination par voie urinaire se fait à 80% sous la forme de métabolites (métabolites polaires et dérivés phénoliques) et très faiblement sous la forme de benzo[a]pyrène non métabolisé (Yamazaki & Kakiuchi, 1989(1989). The uptake and distribution of benzo[a]pyrene in rat after continuous oral administration. Toxicol Environ Chem, 24(1-2), 95-104.).

*Réparation de l’ADN : Il existe deux types de voies de réparation, la réparation par excision de nucléotides (NER) et celle qui prend en charge principalement des petites liaisons qui entraînent une modification chimique de l’ADN (BER).
En savoir plus
Cinétique de formation et de réparation des adduits de l’ADN du benzo[a]pyrène : http://www.mapageweb.umontreal.ca/viauc/Colloque_HAP/programme/15_Marie.pdf
Document en anglais sur les dihydrodiols : http://drugmetabolism.co.uk/DihydrodiolDH.aspx
 
Référence bibliographique

INERIS. - (2006). Fiche de données toxicologiques et environnementales du Benzo[a]pyrène.

Définition

La veine porte est une grosse veine de l’organisme qui ramène au foie tout le sang des viscères.

Référence bibliographique

INCHEM. - (1987). Benzo[a]pyren. Récupéré sur Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations: www.inchem.org

Référence bibliographique

Kao, J., Patterson, F., & Hall, J. - (1985). Skin penetration and metabolism of topically applied chemicals in six mammalian species, including man: an in vitro study with benzo[a]pyrene and testosterone. Toxicol Appl Pharmacol, 81(3), 502-516.

Référence bibliographique

Kotin, P., Falk , H., & Busser, R. - (1959). Distribution, retention, and elimination of 14C -3,4-benzpyrene after administration to mice and rats. J Natl Cancer Inst, 23, 541-555.

Référence bibliographique

INCHEM. - (1987). Benzo[a]pyren. Récupéré sur Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations: www.inchem.org

Référence bibliographique

INSERM. - (2001). Expertise collective - Suceptibilités génétiques et expositions professionnelles. Paris: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.

Définition

Composé chimique ayant quatre fonctions alcool.

Référence bibliographique

INSERM. - (2001). Expertise collective - Suceptibilités génétiques et expositions professionnelles. Paris: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.

Définition

Le cytoplasme désigne le contenu d’une cellule vivante.

Définition

Les xénobiotiques sont des molécules de faible masse moléculaire étrangères à l’organisme, comme des médicaments, les composants de la fumée de cigarette, des polluants atmosphériques, des composés d’origine alimentaire. En général, un xénobiotique est une molécule chimique polluante et peut être toxique à l'intérieur de notre organisme, y compris pour de faibles concentrations. Cette toxicité s’explique simplement par l’inadaptation des organismes vivants qui n’ont jamais rencontré cette substance lors de leur évolution.

Référence bibliographique

Yamazaki, H., & Kakiuchi, Y. - (1989). The uptake and distribution of benzo[a]pyrene in rat after continuous oral administration. Toxicol Environ Chem, 24(1-2), 95-104.