Potential mechanisms of action of pesticides on factors related to type 2 diabetes

Abstract

Dans la plupart des économies agricoles du monde, l'agriculture industrielle à grande échelle implique l'utilisation de machines agricoles modernes, d'herbicides et de pesticides. Cependant, il y’a des débats récents sur l'agroécologie et l'agriculture biologique dans lesquels moins de pesticides sont utilisés, l'utilisation d'herbicides et de pesticides dans l'agriculture reste un problème majeur particulièrement parmi les petits agriculteurs. De plus, les pesticides sont utilisés par les experts en santé publique pour lutter contre les vecteurs de maladies infectieuses. Par conséquent, la lutte antiparasitaire dépend en grande partie des pesticides dont certains comprennent: l'imidaclopride, le chlorpyrifos, la lambda cyhalothrine et l'oxamyl, appartenant respectivement aux classes des néonicotinoïdes, des organophosphorés, des pyréthroïdes et des carbamates. En plus de leur mode d'action principal et de leurs cibles spécifiques comme les insectes, des études récentes montrent qu'ils affectent les paramètres métaboliques chez les primates. Cette étude visait donc à étudier les effets de l'exposition gestationnelle aux quatre pesticides mentionnés ci-dessus sur le stress oxydatif et les paramètres métaboliques chez les rats Wistar femelles et leur progéniture. Cette étude a été divisée en 3 parties avec une section préliminaire réalisée pour déterminer la dose létale 50 (DL50) des quatre pesticides étudiés. Pour la dose lethaal-50 (DL50), chaque pesticide a été administré à des rats Wistar nullipares femelles (âge : 10 - 12 semaines, poids : 180 g - 200 g) à une dose croissante par gavage oral jusqu'à ce que la mort soit enregistrée. Le pesticide a été dilué dans de l'eau distillée avec un volume de 10 ml/kg de rat. " La plus petite dose qui a entrainé la mortalité ainsi que la dose la plus élevé sans mortalité associée ont été utilisées pour calculer la DL50". Dans la 1ère partie, trente rats Wistar nullipares femelles (âge : 12 - 14 semaines, poids : 200 g - 220 g) ont été divisés en 5 groupes égaux appariés en poids et en glycémie à jeun. Chaque rat du groupe 2, du groupe 3, du groupe 4 et du groupe 5 a reçu respectivement 44 mg d'imidaclopride, 13,5 mg de chlorpyrifos, un mélange contenant 5,6 mg d'imidaclopride + 5,6 mg de lambda cyhalothrine et 0,4 mg d'oxamyl par kg de poids corporel/jour. Tous les pesticides ont été administrés à l'aide d'une sonde gastro-œsophagienne tout au long de la gestation. Chaque rat du groupe témoin (groupe 1) a reçu de l'eau distillée (10 ml/kg de rat). À la naissance, l'administration de pesticides a été interrompue et les rats femelles ont été suivis pendant 4 semaines. À la fin du suivi, les rats ont été soumis à un jeun de 12 heures, sacrifiés sous anesthésie locale et les prélèvements sanguins, foie, et reins effectués. Une partie du foie et un rein ont été utilisées pour quantifier les antioxydants et les marqueurs de peroxydation lipidique tandis que le sérum a été utilisé pour quantifier l'alanine transaminase et l'aspartate transaminase. Dans la 2ème partie, tous les descendants ont été suivis par une mesure du poids corporel chaque semaine. Au sevrage (4 semaines), 8 descendants ont été sélectionnés dans chaque groupe. Après un jeun de 12 heure, ils ont été sacrifiés sous anesthésie locale. Les descendants restants ont été suivis jusqu'à l'âge adulte (12 semaines), et 8 sélectionnés et sacrifiés sous anesthésie locale après un jeûne de 12 heure. Après sacrifice dans chaque cas (4 semaines et 12 semaines), des échantillons de sang, de foie et de rein ont été prélevés. Une partie du foie et un rein ont été utilisées pour quantifier les antioxydants et les marqueurs de peroxydation lipidique tandis que le sérum a été utilisé pour quantifier l'alanine transaminase et l'aspartate transaminase. Dans la 3ème partie, des échantillons ont été prélevés sur des rats parents, leur progéniture au sevrage et à l'âge adulte. Des échantillons de sang ont été prélevés et du sérum préparé pour la quantification du profil lipidique, l'insuline et la glycémie. Des échantillons de muscles ont été prélevés dans le biceps fémoral des parents et descendants sacrifies à l’âge adulte pour l'expression du GLUT4 et NFKβ. Le foie, les reins et le pancréas ont été prélevés pour des études histologiques. Les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide du logiciel GraphPad Prism. Les DL50 obtenues étaient de "440 mg/kg" pour l'imidaclopride, "135 mg/kg" pour le chlorpyrifos, "56 mg/kg" pour la formulation contenant la Lambda cyhalothrine + Imidaclopride et "4 mg/kg" pour l'Oxamyl. Les taux d'enzymes antioxydantes (super oxyde dismutase, catalase, glutathion peroxydase, glutathion réductase), glutathion réduit et malondialdéhyde ont été modifiés dans au moins un des groupes exposés aux pesticides comparé au groupe témoin. Ces altérations observées chez les parents ont également été observées chez les descendants sacrifiés au sevrage ainsi que ceux sacrifiés à l'âge adulte. La glycémie à jeun, le profil lipidique (cholestérol total, triglycérides et HDL cholestérol), les taux HOMA-IR indiquant la sensibilité à l’insuline étaient significativement plus élevés dans les groupes exposés aux pesticides comparé au groupe témoin. Des résultats similaires ont été observés chez les descendants sacrifiés au sevrage et ceux sacrifiés à l'âge adulte. De plus, l'imidaclopride et le chlorpyrifos ont considérablement réduit l’expression du GLUT4 et NFkβ dans les muscles des parents et de la progéniture explorés à l'âge adulte. Selon cette étude, les pesticides ont induit un stress oxydatif, une peroxydation lipidique, une hyperglycémie, une résistance à l'insuline et une dyslipidémie chez les rats femelles Wistar pendant la gestation et leur progéniture. L'effet sur la progéniture a persisté jusqu'à l'âge adulte, suggérant des mécanismes épigénétiques. Ces résultats suggèrent que l'exposition aux pesticides pourrait contribuer à une augmentation de l'incidence du diabète de type 2 dans le monde. Par conséquent, des études futures sont nécessaires pour élucider les résultats actuels chez l'homme. De telles études pourraient informer les décideurs de la santé publique et des politiques agricoles sur la nécessité de réglementer l'utilisation des pesticides, en particulier dans un pays comme le Cameroun où la tendance à une agriculture de deuxième génération a ouvert la voie à une augmentation d'utilisation des pesticides parfois par les agriculteurs qui n’utilise pas d’équipements protectifs ni respecte les doses prescrites.