Polluants et endométriose

Polluants, Endométriose et intelligence artificielle

Des algorithmes statistiques au service de l’identification de biomarqueurs d'exposition associés à l'endométriose

L'endométriose est une maladie gynécologique caractérisée par la présence de tissus endométriotiques à l'extérieur de l'utérus, qui touche une fraction importante des femmes en âge de procréer. Les études épidémiologiques suggèrent une relation entre le risque d'endométriose et l'exposition à certains polluants organiques persistants (POP) notamment organochlorés. Cependant, ces substances chimiques sont nombreuses et se présentent sous forme de mélanges complexes non pris en compte par les méthodes d’analyse statistiques conventionnelles.

Pour surmonter ces limites, les laboratoires LABERCA et STAT SC à Nantes ont appliqué un ensemble d’algorithmes d'apprentissage statistique (e.g. réseaux de neurones, ‘support vector machines’ ou ‘gradient boosting regression‘) pour explorer les associations entre les mélanges de POP et l'endométriose profonde dans une étude cas-témoins pilote en collaboration avec le CHU de Nantes. Ces techniques ont été comparés sur la base de leurs indicateurs de performance statistiques, de leur applicabilité à l’échelle épidémiologique, et in fine de leur capacité à identifier des biomarqueurs d’exposition les plus associés à l'endométriose.

Les cinq modèles testés ont révélé une sélection cohérente des POP les plus associés à l'endométriose profonde, notamment certains marqueurs de type dioxines et pesticides organochlorés.

Les performances de classification élevées des cinq modèles ont confirmé que cet apport de l’intelligence artificielle pourrait constituer une approche complémentaire prometteuse pour la modélisation de biomarqueurs d'exposition fortement corrélés et de leurs associations avec des paramètres de santé.

Référence de la publication : Matta, K., Vigneau, E., Cariou, V., Mouret, D., Ploteau, S., Le Bizec, B., Antignac, J. P., & Cano-Sancho, G. Associations between persistent organic pollutants and endometriosis: A multipollutant assessment using machine learning algorithms. Environmental pollution (Barking, Essex : 1987) . 2020 May; 260:114066. doi: 10.1016/j.envpol.2020.114066. Epub 2020 Jan 28. PMID: 32041029

Partenaires : cette étude a été menée par le laboratoire LABERCA (INRAE-Oniris) en partenariat avec l'unité StatSC (INRAE-Oniris) à Nantes

Endométriose et environnement

Une étude épidémiologique sur les relations entre les contaminants chimiques organochlorés et l'endométriose

 L'UMR LABERCA a mobilisé et coordonné une équipe internationale d'experts venus de France, d'Espagne, de Belgique et des États-Unis, afin d'intégrer l'ensemble de la littérature scientifique existante concernant les associations observées à l’échelle épidémiologique entre les contaminants chimiques organochlorés et l'endométriose. Ce travail de revue systématique a intégré une méta-analyse quantitative, et une évaluation documentée de la qualité des données.

Cette étude constitue le premier effort d'intégration de littérature dans le domaine de la recherche sur l'environnement et l'endométriose, et l'un des rares exemples appliquant des méthodologies systématiques pour intégrer la littérature sur l'épidémiologie environnementale.

Les résultats de cette méta-analyse ont révélé des associations positives entre l'endométriose et l’exposition à différentes classes de substances incluant les dioxines, les polychlorobiphényles et les pesticides organochlorés. L'évaluation de la qualité de la littérature a toutefois mis en évidence certaines limites méthodologiques associées à ces études qui doivent être complétées pour atteindre un niveau de preuve plus important.

Les résultats de cette méta-analyse confirment néanmoins la pertinence de ce type de travaux pour les recherches conduites sur ce thème. Un travail de revue similaire est par ailleurs en cours pour agréger la littérature cette fois au niveau expérimental (in vivo et in vitro) dans le but d’expliciter le mécanisme de ces associations épidémiologiques et de révéler les voies moléculaires sous-jacentes.

Partenaires : ce travail a été réalisé par le laboratoire LABERCA en collaboration avec :

• Stéphane Ploteau, du Service de gynécologie-obstétrique, CIC FEA, Hôpital Mère Enfant, CHU Hôtel Dieu, Nantes et Christelle Volteau de la Plateforme Biométrie, CHU Hôtel Dieu, Nantes.
• Evdochia Adoamnei et Jaime Mendiola de l‘Université de Murcia, Espagne
• Germaine Buck-Louis, du College of Health and Human Services, George Mason University, Fairfax, United States
• Emile Darai, du Service de gynécologie-obstétrique et médecine de la reproduction, CHU de Tenon, AP–HP, Sorbonne Université, Paris, France
• Jean Squifflet, de l’Institut de Recherche Expérimentale et Clinique, Université Catholique de Louvain, Brussels, Belgium

Référence de la publication : Cano-Sancho G, Ploteau S, Matta K, Adoamnei E, Louis GB, Mendiola J, Darai E, Squifflet J, Le Bizec B, Antignac JP. (2019). Human epidemiological evidence about the associations between exposure to organochlorine chemicals and endometriosis: Systematic review and meta-analysis Environment International, 123:209-223. http://doi.org/10.1016/j.envint.2018.11.065

Sous les lipides, les contaminants chimiques

Quels marqueurs pour l’étude du lien entre exposition chimique et santé humaine ?

 Les contaminants chimiques persistants font l’objet d’une attention particulière en raison de leur toxicité et de leur bio-accumulation, en particulier dans les tissus adipeux. La mesure de ces contaminants dans ces tissus permet d’estimer de façon fiable le niveau d’exposition interne¹ des individus, avec une valeur reflétant un certain historique d’exposition. Dans les études épidémiologiques, le sérum apparait toutefois comme un matériel biologique plus accessible. Cependant, l’utilisation de marqueurs sériques comme approximation des niveaux de contaminants dans le tissu adipeux est une approche restant à mettre à l’épreuve. La relation complexe entre les niveaux de contaminants lipophiles et les lipides circulants dans le sérum est mal caractérisée, alors qu’elle conditionne la pertinence de ces marqueurs sériques, et leur utilisation pour mettre en évidence une exposition à ces contaminants, en lien avec certaines pathologies.

Dans cette étude, différentes approches statistiques ont été évaluées, visant à relier niveau d’exposition aux contaminants chimiques, présence de marqueurs sériques et endométriose, maladie gynécologique pour laquelle le facteur environnemental fait l’objet d’une attention grandissante. La non-concordance des résultats d’association entre marqueurs dans le tissu adipeux et marqueurs sériques a confirmé la complémentarité de ces deux compartiments biologiques. Les différentes stratégies de prise en compte des concentrations en lipides sériques (normalisation ou ajustement) ne permettent pas de représenter la complexité biologique entre contaminants, lipides circulants et endométriose et font apparaitre un besoin d’étude supplémentaire sur cette relation fine.

Partenaires : cette étude a été conduite par l'unité LABERCA en lien avec l’Unité de Gynécologie Obstétrique du CHU de Nantes (Dr. Stéphane Ploteau).

Référence de la publication : Cano-Sancho G, Labrune L, Ploteau S, Marchand P, Le Bizec B, Antignac JP. (2018). The challenging use and interpretation of circulating biomarkers of exposure to persistent organic pollutants in environmental health: Comparison of lipid adjustment approaches in a case study related to endometriosis. Chemosphere. 200:388-396. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.02.120.

Polluants organiques persistants et endométriose

Une première étude française sur le rôle du facteur environnemental.

 L’endométriose est une maladie gynécologique multifactorielle, dont l'étiologie et les mécanismes physiopathologiques sont encore imparfaitement connus. Elle se caractérise par la présence de tissu utérin (ou tissu endométrial) en dehors de la cavité utérine et par un développement sous influence des hormones ovariennes. L’exposition aux contaminants chimiques, notamment de type perturbateurs endocriniens, figure parmi les facteurs de risque suggérés.

Dans le cadre d’une collaboration entre le LABERCA et le Service de Gynécologie-Obstétrique du CHU de Nantes, une étude pilote a été conduite avec l’objectif de mettre en évidence l’éventuelle association entre les niveaux d’exposition interne en polluants organiques persistants et la présence d’endométriose. Un ensemble étendu de contaminants (dioxines, polychlorobiphényles, pesticides organochlorés et retardateurs de flamme bromés) a été déterminé dans le sérum et le tissu adipeux de 99 participantes à l’étude. Les résultats ont révélé des associations significatives entre les niveaux de plusieurs polluants (dont PCB 118, PCB 123, PBB 153, cis-heptachlor epoxyde, oxychlordane, trans-nonachlore, dieldrine, HCB) dans le tissu adipeux et la présence d’endométriose profonde, notamment en présence de kyste ovarien.

Les perspectives envisagées concernent la caractérisation des effets de mélanges, l'exploration des associations avec les polluants non persistants (e.g. bisphénols) et l'exploration de la perturbation de la stéroïdogenèse comme mode d’action sous-jacent potentiel permettant d’approcher la relation causale entre exposition et effet.

Partenaires : ce travail a été réalisé en collaboration avec le CHU Hôtel Dieu (Nantes), notamment S. Ploteau (Service de gynécologie - obstétrique), A. Legrand et C. Volteau de la Plateforme Biométrie.

Référence de la publication : Ploteau, S., Cano-Sancho, G., Volteau, C., Legrand, A., Venisseau, A., Vacher, V., Marchand, P., Le Bizec, B., & Antignac, J. P. (2017). Associations between internal exposure levels of persistent organic pollutants in adipose tissue and deep infiltrating endometriosis with or without concurrent ovarian endometrioma. Environment International, 108, 195-203. http://doi.org/10.1016/j.envint.2017.08.019