Effets sur le spermatozoïde humain du Diuron (3-(3,4-dichlorophényl)-1,1-diméthyl-urée) et de l’un de ses produits de transformation, la 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA) (Etude préliminaire)

Résumé

Le Diuron est un herbicide appartenant à la famille des halogénophénylurée. Un test de toxicité basé sur l’inhibition de la bioluminescence d’une bactérie marineVibrio fischeri, comme indicateur de toxicité a montré que les produits de bio- ou photo-transformation sont plus toxiques que le Diuron lui-même. Tous ces composés sont des molécules très lipophiles et une membrane cellulaire riche en lipides comme celle du spermatozoïde pourrait être une cible privilégiée pour leur interaction avec la cellule. Des études sont en cours dans notre laboratoire afin d’évaluer les effetsin vitro du Diuron et de l’un de ses produits de transformation, la 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA) (obtenu par élimination de la fonction urée) sur les propriétés structurales et fonctionnelles du spermatozoïde humain. Les études sont réalisées sur des spermatozoïdes provenant de spermes normaux (critères de l’OMS), purifiés sur gradient discontinu de Percoll. Trois millions de spermatozoïdes/ml sont incubés dans un milieu synthétique de Earle dépourvu de rouge de phénol, supplémenté par 7,5% de sérum humain décomplémenté pendant 24 heures, à température ambiante, en présence de Diuron ou de 3,4-DCA (0,1; 1; 5 mM) dans un volume final de 250 μl. Nos premiers résultats mettent en évidence une diminution de la vitalité et de la mobilité des spermatozoïdes après 24 heures d’incubation en présence de 5 mM de Diuron. L’anisotropie (inversement proportionnelle à la fluidité membranaire) mesurée par polarisation de fluorescence en utilisant une sonde lipophile, le 1,6-Diphényl-1,3,5-Hexatriène est aussi diminuée. La 3,4-DCA entraîne des effets plus rapides et plus marqués que le Diuron. Tous les spermatozoïdes sont “morts” après 30 minutes ou 24 heures d’incubation, en présence respectivement de 5 mM et 1 mM de 3,4-DCA. Aux concentrations utilisées, ces molécules s’avèrent plus toxiques pour le spermatozoïde et cet effet semblerait être lié à une atteinte membranaire. Cette étude préliminaire suggère que des tests puissent être développés à partir des spermatozoïdes humains pour évaluer la toxicité de certains pesticides.

Abstract

Diuron belongs to the family of halogenophenylureas, one of the main groups of herbicides used for more than 40 years. These herbicides absorb sunlight and can be photochemically transformed in the environment (herbicides are transformed on the soil surface exposed to sunlight) or biotransformed by microorganisms present in soil or in water. The metabolites (chlorohydroxyphenylurea, chlorophenylaniline, respectively) are more toxic than the parent compound, as demonstrated by a bioluminescence inhibition assay performed with a marine bacterium (Vibrio fischeri toxicity test). The lipophilicity of these pesticides makes the cell membrane a target for their action, especially the spermatozoa cell membrane. The aim of this study is to use human spermatozoa to evaluate the effect of this urea pesticide and its biotransformed product on the spermatozoa membrane.

We investigated the structural and functional effects of these environmental pollutants on spermatozoa. Three million spermatozoa purified on a 95/47.5% Percoll gradient were suspended in 250 μl of modified Earle’s medium (without phenol red) supplemented with 7.5% of human decomplemented serum. Pesticides (Diuron or 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA)) were added at a final concentration of 0.1; 1 and 5 mM. Samples were incubated at room temperature for 24 hours. We show that both Diuron and 3,4-DCA decrease motility and vitality of spermatozoa incubated with the highest concentration of pesticides. Our preliminary results show that the effects are more rapid and more intense with the biotransformed product (3,4-DCA) than with Diuron. Addition of herbicide to human spermatozoa increases membrane fluidity, assessed by measuring the fluorescence polarisation anisotropy with a fluorescent probe: 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH). Changes in membrane fluidity may be a primary toxic effect of these herbicides.

These results suggest that human spermatozoa may constitute a valuable indicator of the toxic effects of pesticides.