Etude sur les ruptures d’ADN

Traduction d’une partie de l’étude  « Magnétic field-induced DNA strand breaks in brain cells of the rat »
par Prof.Henri Lai and prof.Narendra P.Singh – Washington University – Seattle –  Laboratoire de Recherches en bioélectromagnétisme

Date: Mon, 15 Sep 2008

Dans une étude préalable nous avions trouvé que des rats extrêmement exposés (2h) à des champs magnétiques pulsés (sinusoïdaux) de 60Hz à des intensités de 0,1 à 0,5(mT) montraient une augmentations de ruptures de la chaine ADN simple et double au niveau des cellules du cerveau ; de plus amples recherches ont montré que ces effets pouvaient être bloqués en pré-traitant les rats avec un anti-radicaux libres tel que la mélatonine et le N-tert-butyl-cx-phénylnitrone, suggérant l’implication des radicaux libres.

Dans la présente étude les effets de l’exposition aux champs magnétiques sur les cellules ADN du cerveau chez le rat ont été examinés plus avant.

l’exposition à un champ magnétique de 60Hz et à 0,01Mt pendant 24h a provoqué l’ augmentation significative des ruptures dans la chaine ADN simple et double ; la prolongation de l’exposition à 48h a provoqué une augmentation plus importante de ce phénomène. Ceci indique que l’effet est cumulatif ; de plus le traitement au Tolox (analogue à la vitamine E) ou au nitroindazole7 (un inhibiteur de synthèse de l’acide nitrique) a bloqué les ruptures de la chaine ADN induites par les champs magnétiques.

Ces données supplémentaires conforte le rôle des radicaux libres sur les effets des champs magnétiques.

Un traitement avec le chélateur de fer Defériprone a également bloqué les effets des champs magnétiques sur les cellules du cerveaux suggérant l’implication du fer.

Une exposition aigüe aux champs magnétiques à augmenté l’apoptose* et la nécrose de cellules du cerveau chez le rat.

Nous avons émis l’hypothèse qu’une exposition a des champs magnétiques de 60Hz déclenche un processus ayant le fer comme médiateur (e.g réaction de Fenton) qui augmente la formation de radicaux libres dans le cerveau conduisant aux ruptures dans la chaine ADN et à la destruction des cellules.

Cette hypothèse pourrait avec des répercussions importantes concernant les effets sanitaires éventuels liés à l’exposition à des champs electromagnétiques de très basses fréquences dans l’environnement privé et professionnel.

Discussion

Regroupés, les résultats de cette série d’expérimentation et de notre précédente recherche montrent qu’en prolongeant la durée d’exposition aux champs electromagnétiques, des ruptures de la chaine ADN peuvent être observées dans les cellules cérébrales du rat, à une densité de flux le plus bas.

Dans une précédente étude ( Lai and Singh 1997a 1997b), nous n’avions trouvé aucune augmentation significative de rupture de la double chaine ADN des cellules de rats exposées pendant 2h à des champs magnétiques de 0,1mT 60 Hz.

Dans l’expérience présente une augmentation significative de ruptures dans la double chaine ADN a été observée à 0,01mt après 24h d’exposition. Ces données montrent une interaction entre l’intensité et la durée de l’exposition sur les effets biologiques des champs electromagnétiques.

Plus intéressant une augmentation largement plus significative dans les ruptures de la double et simple chaine ADN a été observée après 48h d’exposition en comparaison avec celle de 24h. Ceci suggérant la nature cumulative des effets.

les résultats des expériences avec les traitements médicamenteux montrent les choses suivantes :

le traitement au Trolox peut bloquer les effets des champs magnétiques sur les ruptures de la chaine ADN ; ceci conforte d’autant l’hypothèse que les effets des champs magnétiques sont induits par les radicaux libres, car le Trolox est un puissant inhibiteur..de radicaux libres (Forest)

L’acide nitrique pourrait également être impliqué dans les effets des champs magnétiques sur l’ADN – l’acide nitrique est aussi un radical libre et joue un rôle important dan les fonctions cellulaires. Les résultats de l’étude du traitement au Défériprone suggèrent que le fer pourrait jouer un rôle dans les effets des champs magnétiques ; ceci peut aussi conforter l’hypothèse des radicaux libres car le fer est directement impliqué dans la formations des radicaux libres dans les cellules.

La pertinence de notre découverte – les champs magnétiques sont à l’origine de ruptures dans la chaine ADN en lien avec le fer – est confortée par le fait que le fer est présent à une concentration plus élevé dans le noyau que dans la cytoplasme du fait de l’existence d’une pompe sur la membrane du noyau (Menghini)

Une autre étude a démonté que les atomes de fer intercalés dans les molécules ADN et les complexes fer-ADN ferreux pourraient favoriser la formation de radicaux libres a partir du péroxyde hydrogène par rapport au fer seul. Ceux-ci rendent l’ADN plus vulnérable aux attaques des radicaux libres catalysés par le fer.

Des augmentations de l’apoptose et nécrose des cellules cérébrales de rats exposés à des champs magnétiques peuvent aussi être liés à la formation de radicaux libres. Le radical hidroxy et l’acide nitrique ont tous deux été désignés comme cause de la mort apoptique et nécrotique de la cellule, particulièrement dans les cellules cérébrales ()

En plus de cette étude, d’autres ont démontré l’apoptose dans différents types de cellules après exposition à des champs magnétiques d’extrême basse fréquence.

L’ hypothèse selon laquelle des champs électromagnétiques d’extrême basse fréquence augmentent l’activité des radicaux libres a été avancée par différents chercheurs . les radicaux libres impliqués dans les dommages causés à l’ADN pourraient avoir de lourds effets sur la santé. En plus des dommages à l’ADN les radicaux libres peuvent provoquer des dégâts dans d’autres molécules biologiques, tels les lipides et les protéines et peuvent affecter profondément l’homéostasie cellulaire.

De plus dans des conditions subtoxiques les radicaux libres sont connus pour jouer un rôle important dans les processus de transmission des signaux cellulaires.

Des perturbations dans le métabolisme des radicaux libres pourraient affecter ces processus biomoléculaires et les fonctions cellulaires.

Des données issues de nos expérimentations présentes suggèrent que les ruptures dans la chaine ADN induites par les champs magnétiques ont pour cause un processus de radicaux libres par le biais du fer probablement via la réaction de Fenton qui transforme le peroxyde d’hydrogène en un puissant et toxique radical hydroxy ; la formation d’oxidants induits par le fer est connue pour provoquer des ruptures dans la chaine ADN, des liens croisés protéine ADN et l’activation de la protéine Kinase C, accroitre la production de protéines, altérer l’homéostase (calcique) ou du calcium dans les cellules.

D’autres expériences récentes ont également démontré l’implication du fer et des métaux ferreux dans les effets des champs électromagnétiques. Zmyslony et al (2000) ont constaté une augmentation des ruptures de la chaine ADN dans les lymphocites exposés à des champs magnétiques de 50Hz en présence de chloride ferreux dans le médium alors qu’en exposant des cellules en l’absence d’ions ferreux aucun effet significatif n’est rapporté. Poussant l’expérimentation plus avant le même groupe de chercheur à montré que l’effet était bloqué par la mélatonine suggérant l’implication des radicaux libres.

Une expérimentation menée par Lourencini da Silva et al (2000) démontre également que les champs magnétiques peuvent causer des atteintes dans les plasmides ADN en présence d’un métal de transition (étain). Nos données montrent que l’inhibition de la synthèse de l’acide nitrique par le nitroindazole7 peut complètement bloquer les effets des champs magnétiques sur l’ADN.

Nous pensons que les effets des champs magnétiques se manifestent par un processus en 2 étapes.

Dans la première phase, l’exposition à des champs magnétiques affecte l’homéostasie du fer dans certaines cellules qui conduit à une augmentation de fer libre dans le cytoplasme et le noyau ,qui à son tour entraine une augmentation des radicaux hydroxyques par le biais d’une réaction de Fenton, qui abime l’ADN les lipides et les protéines.

Les dommages causés aux lipides (péroxidation lypidique) dans la membrane cellulaire à son tour conduit à une augmentation des fuites de calcium des sites de stockage internes dans la cellule. Ceci déclenche la deuxième étape, une augmentation de la synthèse de l’acide nitrique via l’activation de la synthèse de l’acide nitrique dépendant du (Calmodulin)

Le nitroindazole7 est un bloquant actif de cette enzyme (Kalish et al.1996). L’implication de l’acide nitrique dans les effets biologiques des champs électromagnétiques ont été avancés par Addey (1997) et Yoshikawa et al (2000)

Dans la 2ème étape les dommages causés à l’ADN et à d’autres macromolécules sont probablement causés principalement par l’acide nitrique car le radical hydroxy à un trop court rayon d’action (40a) alors que l’acide nitrique peut diffuser sur une distance de plusieurs diamètres cellulaires ; la transition de l’étape 1 à l’étape 2 transforment les dommages causés par les champs magnétiques déclenchés par les radicaux libres d’un évènement localisé à un phénomène plus étendu.

Conclusion…

Le cerveau humain contient un grand nombre de fer nonheme, principalement dans les cellules gliales et myeline. Nous avons émis l’hypothèse que le fer est utilisé dans la production et la maintenance du myeline par les oligodendrocytes . Ainsi, les fibres nerveuses myélinées telles que les neurones moteurs, pourraient être plus sujets aux dommages causés par les champs magnétiques.

Les risques accrus de maladies neuro-dégénératives dûs à une exposition aux champs électromagnétiques pourraient être le résultat de la mort des neurones et des cellules gliales ou démyelinisation.

Une augmentation des risques d’une sclérose latérale amyotropique, de la maladie d’Alzheimer, et de la maladie de Parkinson a été rapportée suite à des expositions professionnelles à des champs électromagnétiques d’extrême basse fréquence..

*apoptose = mort cellulaire programmée

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