Un dispositif pour évaluer in vitro la toxicologie testiculaire

Afin de protéger la santé des citoyens européens et l’environnement contre le risque chimique, l’Europe a mis en place une réglementation spécifique. Entrée en vigueur le 1 juin 2007, la réglementation REACH (Enregistrement évaluation autorisation et restrictions des substances chimiques) impose l’enregistrement auprès de l’Agence Européenne des produits chimiques (ECHA) et l’évaluation de la toxicité de toute substance chimique produite ou mise sur le marché européen à une quantité supérieure à 1 tonne par an. Environ 30000 substances sont concernées en Europe. La phase d’enregistrement s’est terminée le 30 novembre 2010. Les dossiers et les substances vont être ensuite évalués, des études complémentaires sur la toxicité des substances peuvent-être demandées. L’évaluation de la toxicité de ces substances, à la charge des industriels, nécessite de nombreux tests physico chimiques et biologiques. Parmi ces tests biologiques, l’évaluation de la toxicité sur la reproduction animale, notamment sur la spermatogénèse, est obligatoire pour toute substance dont la quantité produite dépasse les 100 tonnes par an. L’expérimentation animale nécessaire à cette évaluation pourrait entraîner l’utilisation de millions d’animaux.
 

La formation des spermatozoïdes résulte de l’interaction entre deux lignées cellulaires, de l’épithélium séminifère : les cellules germinales et les cellules somatiques de Sertoli. Les cellules germinales donnent naissance aux spermatozoïdes tandis que les cellules de Sertoli servent de support physique à cet épithélium, et assurent la nutrition des cellules germinales tout en régulant leur différentiation. De plus, les cellules de Sertoli établissent entre-elles des jonctions serrées, formant un véritable "mur cellulaire" protecteur pour les cellules germinales, c’est la barrière hémato-testiculaire, indispensable au bon fonctionnement du testicule.

Dans le cadre de leurs recherches sur la spermatogénèse, les scientifiques ont développé un système innovant de co-cultures de cellules de Sertoli et de cellules germinales de rat. Ce système permet de reproduire in vitro la structure tissulaire des tubes séminifères. La barrière hémato-testiculaire se met en place, les cellules de Sertoli peuvent contrôler les échanges entre le milieu de culture et les cellules germinales. Cette co-culture permet de maintenir en vie les cellules pendant quatre semaines, dans des conditions physiologiques très proches de celles in vivo. 
 

Système de co-cultures des cellules germinales avec des cellules de Sertoli en chambre bicamérale
 

Pour valider la pertinence de ce dispositif en toxicologie testiculaire, les chercheurs ont mesuré les effets de doses croissantes de Chrome VI (Cr (VI)) sur les cellules germinales en co-cultures. Le Cr(VI) est un composé polluant connu pour ses effets nocifs dose-dépendants sur la spermatogénèse. Chez l’homme comme chez l’animal, il conduit à une diminution de la quantité de spermatozoïdes produits ainsi qu’à une augmentation du nombre de spermatozoïdes anormaux. Les quantités testées par les chercheurs (1 µg, 10µg et 100µg) correspondent aux quantités de chrome que l’on peut retrouver dans le sérum de travailleurs non-exposés ou exposés.
Dans cette étude, les scientifiques ont confirmé l’effet dose-dépendant du Cr(VI). Par diverses observations en microscopie des cellules en culture, ils ont pu préciser à quel stade de développement des cellules germinales les altérations se produisaient, démontrant ainsi que ce dispositif permet une analyse très fine des effets toxiques d’une molécule.

Ce dispositif semble très pertinent pour étudier ex vivo les effets sur la spermatogénèse de produits toxiques, seuls ou en cocktails, à de faibles doses. Il permet d’obtenir des résultats plus rapidement et à des coûts moindres qu’avec une expérimentation in vivo et en divisant par dix à vingt le nombre d’animaux requis pour ces études

 

 

Philippe DURAND
UMR 5242 CNRS INRA ENS Lyon
Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon
Université de Lyon 1
46 allée d’Italie
69364 Lyon cedex 07

philippe.durand@ens-lyon.fr

 

Rédacteur :  Délégation au Partenariat avec les Entreprises
Rubrique :  Laboratoires - résultats de recherche
Date de création : 10 Janvier 2011
Date de dernière mise à jour : 17 Janvier 2011