Bisphénol A

2011


ANALYSE

25-

Études chez les animaux mâles

Au cours des dernières années, de nombreuses études ont été effectuées chez le rongeur avec essentiellement des expositions à doses faibles par voie orale. Parmi les études in vivo chez le rongeur, la plupart se concentrent sur l’exposition au cours de la gestation et lactation, et plus rarement sur la période péripubertaire ou adulte.
Les études prises en considération sont celles qui ont été réalisées avec des doses de BPA inférieures à la NOAEL de 5 000 μg/kg/j. En effet, ces études sont les plus proches des niveaux d’exposition humaine.

Exposition continue et chronique au travers de toutes les étapes du développement

Dans les deux études de Tyl et coll. (2002renvoi vers, 2008renvoi vers), les rongeurs sont exposés par gavage à une gamme de concentrations allant de 3 μg/kg/j à 600 000 μg/kg/j chez la souris, et de 1 μg à 500 000 μg chez le rat ; un groupe témoin positif reçoit par voie orale du 17 β œstradiol. Les parents (F0) sont exposés 8 semaines avant l’accouplement, le nombre initial d’animaux/groupe répond à l’objectif d’avoir au moins 20 femelles gravides par groupe. Il s’agit d’une exposition continue dans les deux sexes, les croisements aux générations successives sont faits avec des animaux mâles et femelles exposés pareillement. Ces deux études répondent aux critères de bonnes pratiques de laboratoires (BPL) et sont basées sur la ligne directrice 416 de l’OCDE pour les études de reprotoxicité des substances chimiques.
La conclusion générale des deux études de Tyl et coll. est que le BPA dans la large gamme de doses étudiée, et plus particulièrement aux doses compatibles avec l’exposition humaine, n’a pas d’effet sur la reproduction. On note toutefois des effets aux plus fortes doses (non pertinentes pour l’exposition humaine).
Il est à noter que les poids d’organe rapportés sont les poids bruts et non relatifs, que l’évaluation de la morphologie spermatique normale et anormale est subjective (méthode visuelle). Enfin, dans les deux études, les animaux sont alimentés avec un régime non dépourvu de phyto-œstrogènes.
L’étude récente de Kobayashi et coll. (2010renvoi vers) examine les effets d’une exposition au bisphénol A à faible dose sur la reproduction de deux générations de souris C57BL/6J. Les femelles gestantes F0 ont reçu une alimentation contenant de faibles doses de bisphénol A (0, 0,33, 3,3 ou 33 mg/kg de nourriture) du 6e jour de gestation au 22e jour postnatal, et les souriceaux sevrés de chaque groupe issus de F0 et F1, respectivement, ont également été nourris avec ces mêmes concentrations de bisphénol A ad libitum jusqu’au sacrifice. Les auteurs notent une légère augmentation de l’épididyme chez les mâles F1. Cependant, seuls les poids bruts des organes sont indiqués. Des paramètres commes le rendement de la fertilité en F1 et les pertes implantatoires sont absents. L’étude sur les spermatozoïdes (mobilité) ne semble pas avoir exploité toutes les possibilités offertes par la méthode utilisée. Globalement, cette étude au design intéressant révèle un certain nombre de limites méthodoloques.

Exposition pendant la période de gestation et de lactation

Quelques études récentes sont référencées pour l’analyse de l’exposition pendant cette période. Trois études sont effectuées chez le rat mais sur des lignées différentes et par gavage et deux études sont réalisées chez la souris CD-1, l’une par implant et l’autre par gavage.
Salian et coll. (2009arenvoi vers) utilisent la lignée de rat Holtzmann. Les doses de BPA (1,2 et 2,4 μg/kg/j) sont compatibles avec les expositions humaines. L’exposition va du 12e jour de gestation à 21 jours après la naissance des F1. Le régime est dépourvu de phyto-œstrogènes. Le Diéthylstilbestrol (DES) sert de témoin positif (10 μg/kg/j). Les rats jeunes adultes 75 jours après la naissance sont croisés avec des femelles témoins. Les mâles non exposés en F2 et F3 sont étudiés. À la génération F1, les auteurs observent une augmentation significative des pertes post-implantatoires (moins importantes que pour le DES), une diminution de la taille des portées, du nombre et de la mobilité des spermatozoïdes (détermination visuelle pour les 2, dans un hémocytomètre). On note un délai significativement augmenté pour la copulation en F1. Les taux d’hormones adultes (FSH, LH, testostérone, œstradiol) sont significativement diminués (particulièrement les taux d’œstradiol). Une réduction du profil d’expression de ERβ et de AR (maximum pour ce dernier au stade VIII – androgéno-dépendant – de la spermatogenèse) au niveau testiculaire dans les 3 générations, a été observée. Le profil d’expression de ER alpha est au contraire augmenté, seulement en première génération. Ces effets sont retrouvés dans les générations suivantes non exposées issues de F1 exposées. Les auteurs concluent qu’une exposition pendant la gestation et la lactation à des doses de BPA pertinentes pour l’homme influent sur la lignée germinale mâle, conduisant à des déficiences dans la fertilité des F1 et de leurs descendants mâles même non exposés.
L’effet maintenu dans les générations suivantes (F2, F3) évoque une reprogrammation de la lignée germinale par des mécanismes (génétiques/épigénétiques) persistant au-delà de l’exposition initiale.
Chez le rat Long-Evans mâle, Howdeshell et coll. (2008renvoi vers) n’ont pas observé de modification de différents paramètres de reproduction et des niveaux d’hormones, après exposition avec des doses orales relativement faibles d’éthynylœstradiol (EE) de 0,05 à 1,5 μg/kg/j ou de BPA de 2, 20, 200 μg/kg/j. Les mères ont été gavées du 7e jour de gestation à 18 jours après la naissance. La distance anogénitale a été mesurée 2 jours après la naissance et la rétention des mamelons 14 jours après la naissance chez les petits mâles. La nécropsie a été effectuée 150 jours après la naissance. Le poids (relatif) des vésicules séminales avait tendance à être diminué avec une exposition au BPA à 20 μg/kg/j, les poids épididymaires avec le BPA à 2 et 20 μg/kg/j, de même que le nombre de spermatozoïdes. Il faut noter enfin que l’alimentation contenait des phyto-œstrogènes.
Dans l’étude plus ancienne de Watanabe et coll. (2003renvoi vers), les doses utilisées sont beaucoup plus fortes. Les rates gravides (Sprague Dawley) ont été exposées au BPA par gavage avec 4 000 μg, 40 000 μg et 400 000 μg/kg du 6e jour de gestation au 20e jour après la naissance. Les concentrations de testostérone plasmatique chez les rats postpubères (63 jours après la naissance) étaient significativement augmentées dans les groupes BPA. À l’âge de 36 semaines, les concentrations hormonales avaient tendance à être augmentées selon une relation dose réponse monotone. On observe une tendance similaire pour les taux de testostérone testiculaire. Le taux d’œstradiol n’est pas modifié. Il n’y a pas d’altération des poids des testicules. Il n’y a aucun changement notable des concentrations plasmatiques de la LH et de la FSH. Les résultats suggèrent que l’exposition au BPA (à ces doses élevées) au cours de la période gestationnelle et de lactation a un effet significatif sur l’homéostasie de la testostérone chez les mâles. Le fait que la testostérone soit augmentée, et non l’œstradiol, peut suggérer une éventuelle modification de l’activité aromatase.
Chez la souris, Okada et coll. (2008renvoi vers) ont évalué l’effet du BPA (comparé au 17β-œstradiol) administré chroniquement avec des implants (dose totale dans le tube : 100 μg ou 5 000 μg) placés 3 jours avant le croisement avec des souris mâles. Le tube a été maintenu pendant toute la période gestationnelle et lactationnelle et la nécropsie a eu lieu au 28e jour après la naissance. Cette méthode évite la manipulation des animaux mais ne permet pas de comparaison avec une exposition orale. La plupart des souris ayant reçu le témoin positif avortaient. Le poids corporel et le poids des organes reproducteurs (testicules, épididyme et glandes annexes) dans les groupes traités n’étaient pas modifiés. Le pourcentage de tubes séminifères dans les testicules avec des spermatides matures est significativement plus faible pour le groupe 5 000 μg BPA. La testostérone tend à être augmentée dans le groupe 100 μg BPA.
D’autres auteurs (Kabuto et coll., 2004renvoi vers) ont étudié les modifications des capacités antioxydantes endogènes et des dommages oxydatifs dans le cerveau, le foie, les reins, les testicules chez la souris exposée au BPA (5 ou 10 μg BPA/ml d’eau de boisson) une semaine avant croisement puis du premier jour de gestation au 28e jour après la naissance, moment du sacrifice des petits. Le poids sec des testicules est significativement diminué avec la dose de 10 μg BPA/ml. L’exposition au BPA augmente l’activité de la catalase dans le foie et de la glutathion peroxydase dans les reins. Elle augmente également le taux d’acide thiobarbiturique dans le cerveau, les reins et les testicules. L’activité catalase dans le testicule est diminuée. Ces résultats suggèrent que l’exposition gestationnelle/lactationnelle au BPA chez la souris induit un stress oxydatif et une peroxydation des tissus, conduisant notamment à une hypotrophie des testicules.

Exposition néonatale

Kato et coll. (2006renvoi vers) ont traité des rats mâles Sprague-Dawley du jour de la naissance au 9e jour avec le BPA par voie sous-cutanée, comparativement au 17β-œstradiol (E2) utilisé de la même manière, selon les catégories de poids de nouveau-nés. Les doses utilisées allaient de 2 μg/kg à 97 000 μg/kg en fonction de catégories de poids des rats nouveau-nés. Les nécropsies sont faites au 10e, 35e et 150e jour après la naissance. La séparation du prépuce, le taux de copulation, le taux de fécondité, l’analyse du sperme, le taux de testostérone sérique et l’expression des gènes (expression de ER et AR, et des gènes impliqués dans les voies de synthèse des hormones stéroïdes) dans les testicules ont été évalués. Seuls les animaux du groupe E2 ont des paramètres modifiés. En revanche, l’exposition au BPA n’entraînait pas d’anomalies des paramètres reproductifs ni des taux d’hormones. Il n’y a pas de modifications de l’expression des gènes dans le testicule, quelle que soit la dose de BPA.
Salian et coll. (2009brenvoi vers) ont analysé les mécanismes d’action du BPA sur le testicule chez le rat. Des rats mâles (Holtzmann) sont exposés par injection sous-cutanée au BPA à des doses allant de 0,6 à 10 μg/rat (100-1 600 μg/kg de poids corporel) de BPA un jour après la naissance jusqu’à 5 jours après. Le DES est utilisé comme témoin positif (1 600 μg/kg/j). Le régime est dépourvu de phyto-œstrogènes. Le protocole général, les paramètres phénotypiques étudiés et la façon de les étudier est similaire à l’étude décrite précédemment (Salian et coll., 2009arenvoi vers). La fertilité est évaluée et la plus faible dose de BPA efficace pouvant altérer la fertilité est déterminée. Les auteurs rapportent une baisse significative de la production de spermatozoïdes, des déséquilibres hormonaux, un temps pour la copulation plus long chez les rats exposés. Les femelles accouplées aux mâles exposés à différentes concentrations de BPA ont une augmentation significative des pertes post-implantation et une diminution de la taille des portées. La dose de 2,4 μg/rat, correspondant à 400 μg/kg de BPA, est la dose la plus faible capable d’altérer la fertilité mâle. Par des études immunohistochimiques, une réduction significative de l’expression de connexines (Cx-43) (45e et 90e jour) et une augmentation de l’expression de la N-cadhérine (45e et 90e jour) et de la zona-occludin-1 (ZO-1) (90e jour) (protéines constituant les jonctions adhérentes des cellules de Sertoli) ont été observées dans les testicules de rats exposés. De façon intéressante, une expression altérée de Cx43 est notée dans les cellules testiculaires desquamées des rats exposés, et non dans celles des témoins. Ces perturbations pourraient être l’un des facteurs qui conduisent à des troubles de la spermatogenèse chez les animaux exposés.

Exposition pubertaire

L’hypothèse de l’effet du BPA lors d’une exposition pubertaire sur les hormones et le comportement de l’animal juvénile (37 jours après la naissance) ou adulte (105 jours après la naissance) a été testée par Della Seta et coll. (2006renvoi vers). Les rats (Sprague Dawley) sont exposés par voie orale en phase prépubertaire, du 23e au 30e jour après la naissance, à la dose de 40 μg/kg/j) (témoin positif : éthinylœstradiol – EE – à 0,4 μg/kg/j). L’exposition à EE modifie le schéma temporel de l’activité sexuelle des mâles, réduisant les performances chez l’adulte. Des modifications dans la même direction, mais de manière moins marquée sont observées avec le BPA. Les concentrations de testostérone sont diminuées avec le BPA chez les animaux juvéniles. Cet effet persiste chez l’adulte de manière significative uniquement dans le groupe d’animaux exposé au BPA. Les taux d’œstradiol ne sont pas modifiés.

Exposition jeune adulte et adulte

Le BPA et l’octylphénol (OP) ont été comparés sur différents événements de la reproduction après une exposition post-pubertaire (52 jours après la naissance) chez le rat mâle Wistar par injection sous-cutanée quotidienne (Herath et coll., 2004renvoi vers). Après 5 semaines de traitement (3 000 μg/kg), les taux de testostérone plasmatique et le nombre de spermatozoïdes épididymaires étaient significativement réduits avec BPA et OP. Les animaux exposés avaient des taux élevés de progestérone. La mobilité des spermatozoides n’était pas modifiée. Le BPA augmentait le poids de la prostate ventrale et il y avait des taux élevés de l’IGF-I. Les auteurs concluent que l’exposition du jeune adulte au BPA joue sur la production de spermatozoïdes. L’association de l’hypertrophie de la prostate ventrale avec l’IGF-I plasmatique fait évoquer un possible rôle des expositions au BPA dans les maladies de la prostate car IGF-I est impliquée dans la pathogénie des cancers de la prostate chez l’homme (Djavan et coll., 2001renvoi vers).
Chitra et coll. (2003renvoi vers) ont évalué l’effet du bisphénol A sur le système antioxydant des spermatozoïdes épididymaires de rat (Wistar). Le BPA a été administré par voie orale à des doses de 0,2, 2 et 20 μg/kg par jour pendant 45 jours. On a observé une diminution significative du poids des testicules et épididymes, et une augmentation très importante de la prostate ventrale. Le BPA entraîne une diminution de la mobilité et du nombre de spermatozoïdes (évaluées à l’hémocytomètre) de manière dose-dépendante. Les activités de la superoxyde dismutase, catalase, glutathion réductase et glutathion peroxydase étaient diminuées tandis que les niveaux de H2O2 et la peroxydation des lipides étaient augmentées. Ces résultats suggèrent qu’une exposition subchronique adulte au BPA provoque un épuisement des défenses anti-oxydantes, qui peut aboutir à un stress oxydatif des spermatozoïdes.
Ashby et coll. (2003renvoi vers) ont conduit 4 études indépendantes testant des doses de 20 μg/kg, 2 000 μg/kg et 200 000 μg/kg lors d’une exposition adulte au BPA chez le rat (Sprague-Dawley) de 91 à 97 jours après la naissance avec un sacrifice au 126e jour. Les auteurs ne trouvent aucune modification significative de la production spermatique évaluée à l’hémocytomètre, contrairement aux changements dans la production spermatique rapportés dans une étude plus ancienne (Sakaue et coll., 2001renvoi vers) avec un protocole similaire.
En conclusion, plusieurs études récentes effectuées sur la seule période gestation/lactation et avec une exposition à des doses faibles mettent en évidence des effets sur la reproduction (modifications des taux d’hormone, du nombre et la qualité des spermatozoïdes, retard à la copulation...) (tableau 25.Irenvoi vers). Par ailleurs, des effets retrouvés dans les générations suivantes non exposées suggèrent une action sur la lignée germinale mâle, conduisant à des déficiences dans la fertilité des F1 et de leurs descendants mâles même non exposés.
Cependant, la pertinence de ces travaux pour prédire le danger pour l’homme chez lequel l’exposition est continue, reste relative.

Tableau 25.I Paramètres phénotypiques affectés chez l’animal mâle

Paramètres phénotypiques
Espèces/lignée
Voies/Doses (μg/kg/j)
Références
Modifications des paramètres morphologiques
Poids testicules, poids épididymes, poids prostate, poids vésicules séminales
Souris
Rat SD
Souris CD-1
Rat Wistar
Rat Holtzman
Souris CF-1
Souris ICR
Orale : 0,2 à 5 000
SC : 100 à 3 000
Gestation/lactation/ adulte/multigénération
Vom Saal, 1998renvoi vers
Gupta, 2000renvoi vers
Ema et coll., 2001renvoi vers
Chitra et coll., 2003renvoi vers
Kawai et coll., 2003renvoi vers
Herath et coll., 2004renvoi vers
Kabuto et coll., 2004renvoi vers
Salian et coll., 2009renvoi vers
Kobayashi et coll., 2010renvoi vers
Modification des paramètres spermatiques
Concentration
Rendement
Mobilité %
Souris
Rat Holtzman
Souris ICR
Rat Wistar
Rat SD
Souris CF-1
Voie orale : 0,2 à 5 000
Implants : 1 et 60
SC : 100 à 3 000
Gestation/lactation/ puberté/adulte
Vom Saal, 1998renvoi vers
Ema et coll., 2001renvoi vers
Chitra et coll., 2003renvoi vers
Herath et coll., 2004renvoi vers
Okada et Kai, 2008renvoi vers
Salian et coll., 2009renvoi vers
Kobayashi et coll., 2010renvoi vers
Altérations des taux hormonaux
Testostérone
LH, FSH
Souris CD-1,
Rat SD
Rat Wistar
Rat Holtzman
Orale : 2-4 000
SC : 100 à 3 000
Implants : 1 et 60
Gestation/lactation/ /puberté/adulte
Kawai et coll., 2003renvoi vers
Watanabe et coll., 2003renvoi vers
Herath et coll., 2004renvoi vers
Della Seta et coll., 2006renvoi vers
Okada et Kai, 2008renvoi vers
Salian et coll., 2009renvoi vers

SC : sous-cutanée

Bibliographie

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