Summary

Caractérisation in vivo des effets chimiques perturbateurs endocriniens via une souris indicatrice d’action des hormones thyroïdiennes

Published: October 06, 2023
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Summary

Le modèle murin Thyroid Hormone Action Indicator a été développé pour permettre la quantification tissulaire spécifique de l’action locale des hormones thyroïdiennes à l’aide de sa machinerie de régulation endogène. Récemment, il a été démontré que le modèle est adapté à la caractérisation des produits chimiques perturbateurs endocriniens interagissant avec l’économie des hormones thyroïdiennes, à la fois par des méthodologies ex vivo et in vivo .

Abstract

Les hormones thyroïdiennes (TH) jouent un rôle essentiel dans le métabolisme cellulaire et la fonction des tissus. L’économie des TH est sensible aux perturbateurs endocriniens (PE) qui peuvent perturber la production ou l’action hormonale. De nombreux polluants environnementaux sont des perturbateurs endocriniens, ce qui représente une menace émergente pour la santé humaine et la production agricole. Cela a entraîné une demande accrue de systèmes d’essai appropriés pour examiner les effets des perturbateurs endocriniens potentiels. Cependant, les méthodologies actuelles se heurtent à des défis. La plupart des systèmes de test utilisent des marqueurs endogènes régulés par de multiples processus de réglementation, souvent complexes, ce qui rend difficile la distinction des effets directs et indirects. De plus, les systèmes d’essai in vitro n’ont pas la complexité physiologique du métabolisme et de la pharmacocinétique des perturbateurs endocriniens chez les mammifères. De plus, l’exposition aux perturbateurs endocriniens environnementaux implique généralement un mélange de plusieurs composés, y compris des métabolites générés in vivo , de sorte que la possibilité d’interactions ne peut être ignorée. Cette complexité rend difficile la caractérisation des perturbateurs endocriniens. La souris THAI (Thyroid Hormone Action Indicator) est un modèle transgénique qui porte un système rapporteur de luciférase sensible à la TH, permettant d’évaluer l’action de la TH spécifique aux tissus. On peut évaluer les effets spécifiques des produits chimiques sur l’action locale de la TH en quantifiant l’expression du rapporteur de la luciférase dans des échantillons de tissus. De plus, grâce à l’imagerie in vivo , le modèle murin THAI permet des études longitudinales sur les effets des PE potentiels chez les animaux vivants. Cette approche fournit un outil puissant pour tester l’exposition à long terme, les structures de traitement complexes ou le retrait, car elle permet d’évaluer les changements dans l’action locale des TH au fil du temps chez le même animal. Ce rapport décrit le processus de mesures d’imagerie in vivo sur des souris THAI. Le protocole discuté ici se concentre sur le développement et l’imagerie de souris hyperthyroïdiennes et hypothyroïdiennes, qui peuvent servir de témoins. Les chercheurs peuvent adapter ou élargir les traitements présentés pour répondre à leurs besoins spécifiques, offrant ainsi une approche fondamentale pour une recherche plus approfondie.

Introduction

La signalisation des hormones thyroïdiennes (TH) est un régulateur fondamental du métabolisme cellulaire, essentiel au développement normal et au fonctionnement optimal des tissus à l’âge adulte1. Dans les tissus, l’action des TH est finement contrôlée par une machinerie moléculaire complexe, permettant le maintien spécifique des niveaux locaux de TH dans les tissus. Cette autonomie des différents tissus par rapport aux niveaux de TH circulants est d’une grande importance 2,3,4.

De nombreux produits chimiques ont le potentiel de perturber les fonctions endocriniennes et se trouvent dans l’environnement sous forme de polluants. On craint de plus en plus que ces molécules puissent entrer dans la chaîne alimentaire par le biais des eaux usées et de la production agricole, ce qui aurait un impact sur la santé du bétail et des humains 5,6,7.

L’un des défis importants pour résoudre ce problème est le grand nombre de composés impliqués, y compris des molécules autorisées et déjà interdites, mais toujours présentes. Ces dernières années, des efforts considérables ont été déployés pour mettre au point des systèmes d’essai permettant de dépister et d’identifier le potentiel perturbateur de divers produits chimiques 8,9,10,11. Bien que ces méthodes excellent dans le criblage à haut débit de milliers de composés et l’identification des menaces potentielles, une analyse détaillée des effets in vivo spécifiques de ces molécules est essentielle pour établir les dangers de l’exposition humaine. Ainsi, une approche multidimensionnelle est nécessaire lors de l’étude et de la caractérisation des perturbateurs endocriniens (PE).

Dans le contexte de la régulation des TH, la compréhension des conséquences tissulaires spécifiques de l’exposition aux PE nécessite de quantifier l’action locale des TH. Bien que plusieurs modèles in vivo aient été développés à cette fin, la plupart reposent sur des marqueurs endogènes comme mesure de sortie. Bien qu’ils soient physiologiques, ces marqueurs sont soumis à de nombreux mécanismes de régulation, directs et indirects, ce qui rend leur interprétation plus difficile. Par conséquent, la caractérisation des effets des PE sur la régulation des TH au niveau tissulaire reste un défi important12,13.

Pour relever les défis de la mesure de la signalisation TH spécifique aux tissus, le modèle murin de l’indicateur d’action des hormones thyroïdiennes (THAI) a récemment été développé. Ce modèle permet de quantifier spécifiquement les changements dans l’action locale des TH dans des conditions endogènes. Un transgène de la luciférase a été introduit dans le génome de la souris, qui est très sensible à la régulation par l’action14 de TH. Ce modèle a démontré son efficacité pour répondre à diverses questions de recherche qui nécessitent de quantifier les changements dans la signalisation tissulaire locale des TH 14,15,16,17,18.

La reconnaissance d’une utilisation potentielle du modèle THAI est la caractérisation des effets tissulaires spécifiques des EDC sur la signalisation TH. Le modèle a récemment été utilisé avec succès pour étudier les effets spécifiques aux tissus du tétrabromobisphénol A et du diclazuril sur la signalisation TH15. Ici, des protocoles de base sont présentés pour l’utilisation de techniques d’imagerie in vivo sur le modèle THAI comme système de test pour caractériser les PE qui perturbent la fonction TH. Cette méthode tire parti de la nature bioluminescente de la réaction luciférine-luciférase. Essentiellement, l’enzyme luciférase exprimée par transgénique catalyse l’oxydation de la luciférine administrée, générant une lumière luminescente proportionnelle à la quantité de luciférase dans le tissu (Figure 1). Par conséquent, la réponse biologique mesurée est l’activité de la luciférase, qui a été validée comme une mesure appropriée de l’action locale de la TH14. Alors que le modèle THAI est applicable pour quantifier l’action de la TH dans pratiquement tous les tissus, l’imagerie in vivo se concentre principalement sur l’action de la TH dans l’intestin grêle (imagerie ventrale) et le tissu adipeux brun interscapulaire (BAT, imagerie dorsale)14.

Un avantage significatif de la technique d’imagerie in vivo est qu’elle élimine le besoin de sacrifier des animaux pour les mesures. Cela permet aux chercheurs de concevoir des expériences longitudinales et de suivi sous forme d’études autocontrôlées, réduisant ainsi le biais entre les sujets et le nombre d’animaux utilisés. Cet aspect est particulièrement crucial dans la caractérisation des PE, et la force et la polyvalence de la méthode à cette fin ont déjà été démontrées14,15.

Protocol

Le présent protocole a été examiné et approuvé par le Comité du bien-être animal de l’Institut de médecine expérimentale (PE/EA/1490-7/2017, PE/EA/106-2/2021). Les données présentées proviennent de14 souris THAI mâles de 3 mois (n = 3-6/groupe). Les animaux thaïlandais ont tendance à avoir des taches très pigmentées sur leur peau qui peuvent fausser les mesures. Par conséquent, recherchez des taches pigmentées sur la peau de la zone imagée après l’épilation. Les animaux n…

Representative Results

En général, la luminance mesurée varie de magnitudes de 105 à 1010 p /s/s/ cm 2 / sr. Cependant, les valeurs exactes peuvent varier d’un animal à l’autre dans une même image et d’une image à l’autre. Par conséquent, la comparaison de données brutes peut être trompeuse. Il est crucial d’établir des signaux de contrôle et d’arrière-plan dans toutes les expériences, ce qui rend les conceptions autocontrôlées fortement recommandées…

Discussion

Les menaces que représentent les perturbateurs endocriniens (PE) pour la santé humaine sont bien connues ; cependant, la recherche sur les perturbateurs endocriniens se heurte à des défis considérables. Ces défis sont en partie une conséquence de la complexité du système endocrinien. De nombreux perturbateurs endocriniens perturbent simultanément plusieurs systèmes endocriniens22. De plus, dans le contexte de l’économie des hormones thyroïdiennes (TH), il existe une couche supplém…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par le projet no. Le RRF-2.3.1-21-2022-00011, intitulé Laboratoire national de neurosciences translationnelles, a été mis en œuvre avec le soutien de la Facilité pour la reprise et la résilience de l’Union européenne dans le cadre du Programme Széchenyi Plan Plus.

Materials

3,5,3'-triiodothyronine (T3) Merck T2877
Animals, mice THAI mouse
Eye protection gel Oculotect 1000 IU/g
Falcon tube Thermo Fisher Scientific 50 mL volume
Iodine-free chow diet Research Diets custom
IVIS Lumina II in vivo imaging system Perkin Elmer
Ketamine Vetcentre E1857
Living Image software 4.5 Perkin Elmer provided with the instrument
Measuring cylinder 250 mL
methimazole Merck M8506
Microfuge tubes Eppendorf For diluting treatment materials
NaClO4 Merck 71852
Na-luciferin, substrate Goldbio 103404-75-7
NaOH Merck 101052833
Phoshphate buffer saline Chem Cruz sc-362302
Pipette Gilson For diluting treatment materials
Pipette tips Axygen For diluting treatment materials
Shaving cream/epilator/shaver Personal preference
Syringe B Braun 1 mL volume
Syringe needle B Braun 0.3 x 12 mm
Xylazine Vetcentre E1852

References

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Sinkó, R., Mohácsik, P., Fekete, C., Gereben, B. In vivo Characterization of Endocrine Disrupting Chemical Effects via Thyroid Hormone Action Indicator Mouse. J. Vis. Exp. (200), e65657, doi:10.3791/65657 (2023).

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