Etude des effets d’une co-exposition au bruit et aux solvants aromatiques sur l’audition : mécanismes périphériques et centraux, Study of the auditory effects of combined exposure to noise and aromatic solvents : peripheral and central mechanisms

De
Publié par

Sous la direction de Pierre Campo
Thèse soutenue le 22 janvier 2008: Nancy 1
Une co-exposition au bruit et au toluène a des effets plus néfastes pour l’audition que la somme de ceux induits par chacun des facteurs. L’objectif de cette thèse était d’étudier les mécanismes périphériques et centraux à l’origine de la synergie des effets des solvants aromatiques sur ceux induits par le bruit. Puisque les cellules ciliées externes sont la cible des solvants, le potentiel microphonique cochléaire (PMC) a été utilisé pour suivre l’activité électrique de ces cellules sur des rats exposés à la fois au bruit et au toluène. L’administration intra-carotidienne d’un bolus d’Intralipide contenant du toluène a provoqué une augmentation transitoire de l’amplitude du PMC (~9 dB SPL) déclenchée par un bruit ipsi-latéral de 85 dB SPL. Etant donné que l’augmentation du PMC était dépendante de l’intensité de la stimulation sonore, il était raisonnable de penser que le centre nerveux des réflexes de protection acoustique, le tronc cérébral, pouvait être également une cible du solvant. Cette hypothèse a été confortée par des expériences réalisées sur des rats dont les réflexes de protection avaient été déclenchés par un bruit contra-latéral. Alors que le déclenchement des réflexes s’est traduit par une chute du PMC, le toluène a inhibé les effets des réflexes et plus précisément ceux du réflexe de l’oreille moyenne (ROM). Par ailleurs; des antagonistes des récepteurs cholinergiques ont engendré des augmentations de PMC comparables à celles engendrées par le toluène. Le toluène inhiberait donc les récepteurs cholinergiques des voies efférentes impliquées dans le ROM. L’inhibition du ROM pourrait expliquer la synergie des effets d’une co-exposition au bruit et aux solvants
-Co-exposition
Combined exposure to noise and toluene has more harmful auditory effects than the sum of those caused by each factor. The goal of this thesis was to study the peripheral and central mechanisms responsible for the synergy between the effects of the solvent and those induced by noise. Since the outer hair cells are the sensitive targets of solvents, the cochlear microphonic potential (CMP) was used to monitor the electrical activity of these cells on rats exposed to both noise and toluene. The intra-carotidial injection of a bolus of intralipid containing toluene provoked a transient increase in CMP magnitude (~9 dB SPL) triggered by a 85-dB SPL ipsi-lateral noise. Given that the CMP increase was dependent on the intensity of the acoustic stimulation, it was reasonable to think that the nervous center of the acoustic reflexes, the brainstem, might have been targeted by the solvent. This assumption was confirmed by investigations performed with rats whose acoustic reflexes had been triggered with a contra-lateral noise. While triggering the reflexes caused a CMP decrease, the toluene injection inhibited the effects of the acoustic reflexes, and more precisely those of the middle ear reflex (MER). In addition, injections of antagonists of cholinergic receptors provoked increases in CMP similar to those generated by toluene. Toluene may therefore inhibit the cholinergic receptors of the efferent pathways involved in the MER. The MER inhibitory could explain the synergy of the effects of combined exposure to noise and solvents
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10126/document
Publié le : jeudi 27 octobre 2011
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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm UNIVERSITE HENRI POINCARE – Nancy 1

U.F.R. DE BIOLOGIE SANTE

ECOLE DOCTORALE BIOLOGIE SANTE ENVIRONNEMENT

Spécialité : Biologie Cellulaire et Nutrition


Thèse présentée par Katy MAGUIN

pour l’obtention du grade de
Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1 en Biologie Cellulaire et Nutrition

soutenue publiquement le 22 janvier 2008




ETUDE DES EFFETS D’UNE CO-EXPOSITION AU BRUIT
ET AUX SOLVANTS AROMATIQUES SUR L’AUDITION :
MECANISMES PERIPHERIQUES ET CENTRAUX.




Membres du Jury
Rapporteur : Evelyne FERRARY
Directeur de recherche à l’Inserm, Paris Paul AVAN
Professeur, Université de Clermont-Ferrand
Examinateur : Cécile PARIETTI-WINKLER
Praticien Hospitalier Universitaire, Nancy-Université
Examinateur : Luc FERRARI
Maître de Conférence, Nancy-Université
Président : Jean-Luc PUEL
Professeur, Université de Montpellier 1
Directeur de thèse : Pierre CAMPO
Responsable d’étude à l’INRS, Nancy




Laboratoire de Neurotoxicité et d’Immunotoxicité
Avenue de Bourgogne BP27 54501 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex
www.inrs.fr
UNIVERSITE HENRI POINCARE – Nancy 1

U.F.R. DE BIOLOGIE SANTE

ECOLE DOCTORALE BIOLOGIE SANTE ENVIRONNEMENT

Spécialité : Biologie Cellulaire et Nutrition


Thèse présentée par Katy MAGUIN

pour l’obtention du grade de
Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1 en Biologie Cellulaire et Nutrition

soutenue publiquement le 22 janvier 2008




ETUDE DES EFFETS D’UNE CO-EXPOSITION AU BRUIT
ET AUX SOLVANTS AROMATIQUES SUR L’AUDITION :
MECANISMES PERIPHERIQUES ET CENTRAUX.




Membres du Jury
Rapporteur : Evelyne FERRARY
Directeur de recherche à l’Inserm, Paris Paul AVAN
Professeur, Université de Clermont-Ferrand
Examinateur : Cécile PARIETTI-WINKLER
Praticien Hospitalier Universitaire, Nancy-Université
Examinateur : Luc FERRARI
Maître de Conférence, Nancy-Université
Président : Jean-Luc PUEL
Professeur, Université de Montpellier 1
Directeur de thèse : Pierre CAMPO
Responsable d’étude à l’INRS, Nancy



Laboratoire de Neurotoxicité et d’Immunotoxicité
Avenue de Bourgogne BP27 54501 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex
www.inrs.fr

Remerciements


Je suis très sensible à l’honneur que me font le Dr. Evelyne FERRARY et le Pr. Paul
AVAN en ayant accepté d’être les rapporteurs de cette thèse et à la présence dans ce jury de
thèse du Pr. Jean-Luc PUEL et du Dr. Luc FERRARI en tant qu’examinateurs.

Je voudrais remercier en premier lieu le Dr. Pierre CAMPO pour son encadrement et ses
qualités humaines dont il a fait preuve tout au long de cette thèse dans la continuité de mon
master. Sa philosophie de la recherche et son enthousiasme m’ont permis de surmonter de
nombreuses difficultés inhérentes à tout doctorant.

Je tiens ensuite à exprimer ma profonde reconnaissance au Dr. Cécile PARIETTI-
WINKLER pour avoir accepter si aimablement d’assurer la responsabilité universitaire de ces
recherches en les suivant et les discutant régulièrement, et pour m’avoir activement aider à
l’aboutissement de ce travail.

Je remercie les Drs. Marie-Thérèse BRONDEAU et François GAGNAIRE, pour
m’avoir accueillie au sein du Département Polluants et Santé, dans le Service Neurotoxicité et
Immunotoxicité, ainsi que la Direction de l’Institut National de Recherche et de Sécurité pour
m’avoir permis de réaliser ce travail de thèse dans de bonnes conditions.

Je remercie également tous mes collègues qui ont participé à la réalisation de ce travail
et qui m’ont soutenu pendant ces années. Ma reconnaissance va tout d’abord à Robert
LATAYE pour ses précieux conseils. Je ne saurais oublier Christian BARTHELEMY et
Benoît RIEGER pour leur précieuse collaboration. Je remercie pareillement les animaliers.

J’exprime ma profonde sympathie à mes collègues et amis : Anne-Marie, Aurélie,
Cristina, Delphine, Grégory et Sylvie pour leur amical soutien.
Je souhaite également remercier l’ensemble de ma famille pour sa présence dans les
moments difficiles qui ont jalonné ces années de thèse.
Enfin, je souhaite exprimer une chaleureuse pensée à Laurent pour ses encouragements,
sa patience, son affection.

2













Table des matières


Liste des abréviations et unités employées __________________________________________ 7
Liste des figures ______________________________________________________________ 9
Liste des tableaux ____________________________________________________________ 12

I. Introduction ___________________________________________13
Le bruit__________________________________________________________________________ 13
Législation relative à l’exposition au bruit dans l’industrie _______________________________ 13
Effets du bruit sur l’audition ______________________________________________________ 14
Les solvants aromatiques 17
Législation relative à l’exposition aux solvants aromatiques dans l’industrie _________________ 17
Effets ototoxiques des solvants aromatiques __________________________________________ 18
Co-exposition au bruit et aux solvants aromatiques : les effets sur l’audition ____________________ 19
Protections acoustiques de l’oreille : le réflexe de l’oreille moyenne et le réflexe de l’oreille interne _ 21
Carences de la littérature relatives aux co-expositions au bruit et aux solvants aromatiques : objectifs
du travail de recherche __________________________________________________________________ 23

II. Matériels et méthodes __________________________________25
1. Animaux ___________________________________________________________________________ 25
1.1. Modèle animal ___________________________________________________________________ 25
1.2. Anesthésie ______________________________________________________________________ 25
2. Techniques de mesures électrocochléographiques ___________________________________________ 26
2.1. Abords opératoires________________________________________________________________ 26
Electrode de référence................................................................................................... 26
Electrode active ............................................................................................................. 27
Section des muscles de l’oreille moyenne..................................................................... 28
2.2. Mesures des potentiels électrocochléographiques ________________________________________ 28
2.2.1. Potentiel microphonique cochléaire_______________________________________________ 29
2.2.1.1. Méthode de stimulation acoustique ___________________________________________ 29
Stimulation sonore ipsi-latérale..................................................................................... 29
Stimulation sonore contra-latérale ................................................................................ 30
2.2.1.2. Méthode d’enregistrement __________________________________________________ 31
2.2.2. Potentiel d’action composite ____________________________________________________ 32
2.2.2.1. Méthode de stimulation acoustique 32
Stimulation sonore ipsi-latérale 32
Stimulation sonore contra-latérale 33
3‰





2.2.2.2. Méthode d’enregistrement __________________________________________________ 33
3. Exposition aux agents chimiques_________________________________________________________ 35
3.1. Abords opératoires________________________________________________________________ 35
3.2. Administration des agents chimiques _________________________________________________ 36
3.3. Nature des agents chimiques ________________________________________________________ 37
3.3.1. Solvants aromatiques et non aromatiques __________________________________________ 37
3.3.2. Antagonistes des récepteurs neurosensoriels auditifs__________________________________ 39
Antagonistes des récepteurs cholinergiques .................................................................. 39
Antarécepteurs calciques........................................................................... 39
3.3.3. Gentamicine _________________________________________________________________ 40
4. Techniques histologiques ______________________________________________________________ 41
4.1. Cochlées________________________________________________________________________ 41
4.1.1. Préparation des spécimens ______________________________________________________ 41
4.1.2. Préparation pour microscopie ___________________________________________________ 41
Microscopie optique : coupes semi-fines ...................................................................... 42
Microscopie électronique à transmission : coupes ultra-fines ....................................... 42
4.2. Cerveau 42
4.2.1. Préparation des spécimens 42
4.2.2. Mise en évidence de cellules apoptotiques par la technique TUNEL _____________________ 43
5. Protocoles expérimentaux ______________________________________________________________ 45
Choix de l’approche expérimentale _________________________________________________ 45
5.1. Effets auditifs d’une co-exposition « bruit ipsi-latéral et toluène » ___________________________ 46
5.1.1. Effets de la concentration de toluène ______________________________________________ 46
5.1.2. Effets du niveau de pression sonore_______________________________________________ 47
5.1.3. Influence de l’injection d’un bolus de toluène dans les branches carotidiennes interne et
occipitale ________________________________________________________________________ 48
5.2. Effets auditifs d’une co-exposition « bruit contra-latéral et toluène »_________________________ 49
5.3. Relation « structure – activité » ______________________________________________________ 51
5.4. Effets auditifs d’une injection d’antagonistes des récepteurs neurosensoriels___________________ 53
5.5. Effets histopathologiques d’une co-exposition « bruit ipsi-latéral et solvant » __________________ 54
6. Traitements statistiques ________________________________________________________________ 55

III. Résultats_____________________________________________56
1. Effets auditifs d’une co-exposition « bruit ipsi-latéral et toluène »_______________________________ 56
1.1. Relation entre l’intensité de la stimulation acoustique et l’amplitude du PMC __________________ 56
1.2. Effets d’une injection de toluène sur l’amplitude du PMC _________________________________ 59
1.2.1. Effets de la concentration de toluène ______________________________________________ 59
Amplitude des ondes P et N .......................................................................................... 60
Latence des ondes P et N............................................................................................... 61
4‰













1.2.2. Effets du niveau de pression sonore_______________________________________________ 63
Amplitude des ondes P et N .......................................................................................... 63
Latence des ondes P et N............................................................................................... 64
1.2.3. Influence de l’injection d’un bolus de toluène dans les branches carotidiennes interne et
occipitale ________________________________________________________________________ 64
Amplitude des ondes P et N 66
Latence des ondes P et N 66
2. Effets auditifs d’une co-exposition « bruit contra-latéral et toluène » ____________________________ 68
2.1. Effets du toluène sur les réflexes de protection acoustique : mesures du PMC __________________ 68
2.1.1. Muscles de l’oreille moyenne intacts______________________________________________ 68
2.1.2. Muscles de l’oreille moyenne sectionnés___________________________________________ 69
2.2. Effets du toluène sur les réflexes de protection acoustique : mesures de l’onde N1 du PAC _______ 72
2.2.1. Muscles de l’oreille moyenne intacts 73
2.2.2. Muscles de l’oreille moyenne sectionnés 74
2.3. Effets d’une injection contra-latérale de toluène_________________________________________ 75
3. Relation « structure – activité » de différents solvants sur les réflexes de protection acoustique ________ 76
3.1. Amplitude des ondes P et N_________________________________________________________ 77
Onde P........................................................................................................................... 77
Onde N. 78
3.2. Latence des ondes P et N ___________________________________________________________ 79
4. Effets auditifs d’une injection d’antagonistes des récepteurs neurosensoriels ______________________ 80
4.1. Antagonistes des récepteurs cholinergiques_____________________________________________ 80
Amplitude des ondes P et N .......................................................................................... 81
Latence des ondes P et N............................................................................................... 82
4.2. Antagonistes des récepteurs calciques _________________________________________________ 82
Vérapamil...................................................................................................................... 83
ω-ctx MVIIC ................................................................................................................. 84
4.3. Gentamicine_____________________________________________________________________ 86
5. Effets histopathologiques d’une co-exposition « bruit ipsi-latéral et solvant » ______________________ 88
5.1. Cochlées________________________________________________________________________ 89
5.2. Cerveau 95

IV. Discussion____________________________________________98
Pertinence du modèle expérimental pour étudier les effets auditifs d’une co-exposition au bruit et aux
solvants aromatiques ___________________________________________________________________ 98
Origine de l’augmentation de l’amplitude du PMC induite par le toluène______________________ 100
Effets d’une co-exposition au bruit et au toluène sur les performances des réflexes de protection
acoustique___________________________________________________________________________ 102
Cibles du toluène : réflexe de l’oreille moyenne vs. réflexe de l’oreille interne _________________ 104
5‰
Mécanisme d’action à l’origine de la perturbation du réflexe de l’oreille moyenne ______________ 107

V. Conclusions/perspectives _______________________________114

Bibliographie_______________________________________________________________ 116
Annexes___________________________________________________________________ 126

• Maguin K., Lataye R., Campo P., Cossec B., Burgart M., Wanuisiow D. Ototoxicity
of the three xylene isomers in the rat. Neurotoxicol. Teratol. 2006;28(6):648-656.

• Lataye R., Maguin K., Campo P. Increase in cochlear microphonic potential after
toluene administration. Hear. Res. 2007;230(1-2):34-42.

• Campo P., Maguin K., Lataye R. Effects of aromatic solvents on acoustic reflexes
mediated by central auditory pathways. Toxicol. Sci. 2007 a;99(2):582-590.

• Campo P. and Maguin K. Solvent-induced hearing loss: mechanisms and
prevention strategy. IJOMEH. 2007;21(3):1-6.

6Liste des abréviations et unités employées


ACh : acétylcholine °C : degré Celsius
CAS : Chemical Abstracts Service dB : décibel
numéro d’enregistrement
CCE : cellules ciliées externes dBA : décibel pondéré A qui tient compte de
la sensibilité de l’oreille pendant une CCI : cellules ciliées internes
exposition de 8 heures
CGS : cellules ganglionnaires spirales dBC : décibel pondéré C
CONTRA : contra-latéral dB SPL : Sound Pressure Level
niveau de pression sonore en décibel
4-DAMP : 4-diphénylacétoxy-N-méthylpipéridine- dBV: décibel volt
méthiodide
DBE : dihydro- β-érythroïdine hydrobromide kHz : kilohertz
dUTP : déoxyuridine 5-triphosphate meq : milliéquivalent
FITC : isothiocyanate de fluorescéine ppm : partie par million
ILip : Intralipide UI : unités internationales
i.m. : intra-musculaire v :volume
i.p. : intra-péritonéale
IPSI : ipsi-latéral
K : valeur du test statistique Kruskal-Wallis
L : niveau d’exposition sonore quotidienne ex,8h
évalué sur une journée de travail de 8 h
Log P : valeur du coefficient de partage o/w
octanol/eau
L : niveau de pression acoustique crête p,c
m-xylène : méta-xylène
Ni : onde négative intermédiaire
NMP : N-methyl-2-pyrrolidone
Np : onde négative précoce
Nt : onde négative tardive
OBN : Octave Band Noise
bruit de bande d’octave
OsO : tétraoxyde d’osmium 4
o-xylène : ortho-xylène
P : onde positive
PAC : potentiel d’action composite
PBS : tampon phosphate
PcoGs : potentiels électrocochléographiques
7PMC : potentiel microphonique cochléaire
p-xylène : para-xylène
RMS : Root Mean Square
valeur efficace
ROI : réflexe de l’oreille interne
ROM : réflexe de l’oreille moyenne
Tdt : terminale désoxynucléotidyltransférase
TUNEL : Terminal deoxynucleotidyl transferase-
mediated dUTP Nick End Labeling
VME : valeur limite de moyenne d’exposition
Ø : diamètre
Øi : diamètre interne
oméga conotoxine MVIIC ω-ctx MVIIC :













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