Phthalate compounds with endocrine disruptive activity and zebrafish Danio rerio : a chemoproteomic approach for target identification and exposure signature determination
Perturbateurs endocriniens de type phtalate et poisson zèbre Danio rerio : approche chémoprotéomique pour l'identification des cibles et recherche de signatures d'exposition
Résumé
Phthalate esters are a family of synthetic compounds widely used as plasticisers. They are used in a number of plastic products such as packaging, toys, cosmetics, plastic roofing system and furniture decoration materials. Phthalates are not covalently bonded to the polymer matrix and are therefore easily released into the environment, resulting in animal and human exposure. In the absence of non-toxic substitutes, phthalate compounds are still widely used in industry, despite the classification of some of them by the European Chemicals Agency (ECHA) as suspected toxic substances and as endocrine disruptors. In addition, they are carcinogenic and teratogenic. The deleterious effect of phthalate esters on organisms is established, but the multiple nature of the effects observed shows that the mechanisms of action of phthalates are only partially elucidated. We used two targeted proteomics approaches to shed light on the mechanisms of action of phthalate esters. Dibutyl phthalate (DBP) was used as a model phthalate and zebrafish (D. rerio) as a model organism. Using the first targeted proteomics approach, affinity-based protein profiling (AfBPP), the functional disruption of proteins by DBP with photoaffinity probes from aryl azide synthesis was demonstrated. Optimisation of the binding conditions for diazirine probes (Diazirine 2) should provide us with a probe that can be used to identify DBP protein targets in the zebrafish proteome. The second approach, activity-based protein profiling (ABPP), used a reactive probe specific for serine hydrolases (SHs) to map active SHs in the zebrafish proteome for the first time. The identification of deregulated SHs in the presence of DBP in zebrafish larvae was also reported in this study. Overall, our results indicate that targeted proteomics approaches such as ABPP or AfBPP can be an asset for understanding xenobiotic-related mechanisms of action in ecotoxicology.
Les esters de phtalate constituent une famille de composés synthétiques très répandue du fait de leurs usages comme plastifiants. Ils entrent dans la composition de plusieurs produits plastiques tels que les emballages, les jouets, les produits cosmétiques, certains systèmes de toiture en plastique, ainsi que les matériaux de décoration de meubles. Les phtalates ne sont pas liés de manière covalente à la matrice des polymères et sont donc facilement rejetés dans l'environnement, entraînant par conséquent une exposition animale et humaine. En absence de produits de substitutions non-toxiques, les composés de type phtalate restent encore largement utilisés dans l'industrie en dépit de la classification de certains d'entre eux dans la catégorie des substances présumées toxiques par l'European Chemicals Agency (ECHA), en tant que perturbateurs endocriniens. De plus, ils sont cancérigènes et tératogènes. L'effet délétère des esters de phtalates sur les organismes est établi mais le caractère multiple des effets observés montre que les mécanismes d'action des phtalates ne sont que très partiellement élucidés. Nous avons utilisé deux approches de protéomique ciblée pour tenter d'éclairer nos connaissances sur les mécanismes d'actions des esters de phtalate. Pour cela, le dibutyl phtalate (DBP) a été utilisé comme phtalate modèle, et le poisson zèbre (D. rerio) comme organisme modèle. L'utilisation de la première approche de protéomique ciblée, le profilage protéique basé sur l'affinité (affinity-based protein profiling, AfBPP) a permis de montrer la perturbation fonctionnelle de protéines par le DBP avec des sondes photoactivables issues de la synthèse de types aryle azide. L'optimisation des conditions de fixation des sondes diazirine (Diazirine 2) devrait nous permettre de disposer d'une sonde pouvant être utilisée pour identifier les cibles protéiques du DBP dans le protéome du poisson zèbre. La deuxième approche, le profilage basé sur l'activité des enzymes (activity-based protein profiling, ABPP) a permis d'utiliser une sonde réactive spécifique des hydrolases à sérine (SHs) pour cartographier pour la première fois des SHs actives dans le protéome du poisson zèbre. L'identification des SHs dérégulées en présence de DBP chez les larves de poisson zèbre a également été rapportée dans cette étude. Nos résultats globaux indiquent que les approches de protéomiques ciblées telles que l'ABPP ou l'AfBPP peuvent être un atout pour comprendre les mécanismes d'action liés aux xénobiotiques en écotoxicologie.
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