7.19.2.1 Chloroforme (Trichlorométhane)

le Chloroforme est utilisé comme solvant industriel et comme intermédiaire dans la fabrication de matériaux polymères. L’utilisation majeure du chloroforme est aujourd’hui dans la production du réfrigérant R-22, couramment utilisé dans le secteur de la climatisation. Les rapports de plusieurs laboratoires ont démontré que la néphrotoxicité aiguë du chloroforme dépend de l’espèce, de la souche et du sexe (Eschenbrenner et Miller 1945; Hill et al. 1975; Larson et coll. 1993, 1994; Pohl et coll., 1984; Smith et coll. 1983, 1984; Torkelson et coll. 1976), et que les souris mâles sont plus sensibles que les rats, les lapins ou les chiens, alors que les souris femelles sont résistants. Le gonflement tubulaire, la nécrose et les moulages, localisés principalement dans les tubules proximaux, sont les principaux changements histopathologiques dans le rein après l’exposition d’animaux de laboratoire au chloroforme. La néphrotoxicité induite par le chloroforme est également associée à des concentrations élevées d’azote uréique dans le sang, à une protéinurie et à une glucosurie., L’absorption In vitro d’anions et de cations organiques par les tranches corticales rénales est également inhibée par un traitement in vivo au chloroforme (Kluwe et Hook, 1978). Bien que l’exposition humaine au chloroforme ait été associée à une oligurie, une protéinurie, une augmentation de l’azote uréique dans le sang et une nécrose tubulaire rénale, la dose seuil de toxicité rénale aiguë au chloroforme chez l’homme est inconnue. La localisation de la lésion rénale humaine aux tubules proximaux suggère un mécanisme commun de néphrotoxicité chloroforme chez la plupart des espèces de mammifères.,

Les voies oxydatives et réductrices du métabolisme du chloroforme ont été décrites, bien que les données in vivo soient limitées. Le dioxyde de carbone est le principal métabolite du chloroforme généré par la voie oxydative du métabolisme in vivo. La voie oxydative génère également des métabolites réactifs, y compris le phosgène (Pohl et Krishna 1978; Pohl et al. 1977), qui a été déterminée in vitro par induction du phénobarbital (Testai et Vittozzi 1986; Tomasi et al. 1985; Wolf et coll., 1977), alors que la voie réductrice génère le radical libre dichlorométhylcarbène (déterminé in vitro et in vivo, avec et sans induction phénobarbital). Le métabolisme oxydatif et le métabolisme réducteur passent tous deux par une étape d’activation enzymatique dépendante du cytochrome P450 (CYP). L’équilibre entre les voies oxydatives et réductrices dépend de l’espèce, du tissu, de la dose et de la tension d’oxygène (Ammann et al. 1998; Testai et Vittozzi 1986). Chez les mammifères intacts, la tension oxydative empêche probablement tout métabolisme significatif par la voie réductrice (Mansuy et al. 1977; Pohl et coll. 1977)., Le phosgène est produit par déchloration oxydative du chloroforme en trichlorométhanol, qui se déshydrochlorine spontanément. La déshydrochloration du trichlorométhanol produit une molécule d’acide chlorhydrique et l’hydrolyse du phosgène produit deux autres molécules, de sorte que trois molécules d’acide chlorhydrique sont produites lors de la conversion du chloroforme en dioxyde de carbone (Pohl et al. 1980).

le métabolite électrophile phosgène se lie de manière covalente aux composants nucléophiles des protéines tissulaires (Uehleke et Werner 1975; Vittozzi et al. 1991)., Il interagit également avec d’autres nucléophiles cellulaires et se lie dans une certaine mesure aux têtes polaires des phospholipides (Brown et al. 1974; Fry et coll. 1972). Alternativement, le phosgène réagit avec l’eau pour libérer du dioxyde de carbone et de l’acide chlorhydrique (Ahmed et al. 1977; Anders et coll. 1978; Pohl et coll. 1981). L’interaction du phosgène avec le glutathion (GSH) entraîne la formation de s-chlorocarbonyle GSH, qui peut interagir avec un GSH supplémentaire pour former du dithiocarbonate de diglutathionyle ou former du disulfure de GSH et du monoxyde de carbone (Smith et Hook, 1984)., L’Incubation de microsomes rénaux de souris avec du GSH augmente la production de ces métabolites à partir du chloroforme et diminue la liaison irréversible aux protéines et le métabolisme au dioxyde de carbone (Vittozzi et al. 1991). Le GSH réduit est capable de piéger essentiellement tous les métabolites chloroformes produits dans les incubations avec des microsomes hépatiques de souris lorsque les concentrations de chloroforme ne sont pas trop élevées. L’importance relative des voies mineures du métabolisme du phosgène dépend de la disponibilité de GSH, d’autres thiols et d’autres composés nucléophiles, tels que l’histidine et la cystéine (Figure 1).,

la Figure 1. Voies possibles du métabolisme du chloroforme dans le rein.

le métabolisme oxydatif, avec le CYP2E1 (un système isoenzyme monooxygénase inductible par l’éthanol présent dans le foie des mammifères, y compris les humains) jouant un rôle clé, est probablement la seule voie in vivo significative à faible exposition, et les données disponibles indiquent que le métabolisme oxydatif joue un rôle majeur dans la toxicité (Brady et al. 1989; Constante et coll. 1999; Guengerich et coll. 1991; Nakajima et coll., 1995). Le rôle dominant du CYP2E1 dans la métabolisation du chloroforme en métabolites toxiques a été démontré dans des études impliquant un traitement d’animaux avec des inducteurs ou inhibiteurs enzymatiques, ainsi que chez des souris dépourvues de CYP2E1 (Brady et al. 1989). Des études d’Immunoinhibition avec la protéine monoclonale anti-CYP2E1 ont montré que le CYP2E1 est responsable de 81% du métabolisme mesuré à une faible concentration de chloroforme (0,5 mmol l−1) dans les microsomes hépatiques de rats induits par l’acétone (Ammann et al. 1998)., La toxicité pour les hépatocytes de rat et de souris incubés in vitro avec du chloroforme jusqu’à 5 mmol l−1 a été évitée par l’ajout d’un inhibiteur du CYP2E1 ou par une tension réduite de l’oxygène, ce qui souligne l’importance du métabolisme oxydatif dans la toxicité (Dicker et al. 1991; Ingelman-Sundberg et coll. 1988; Johansson et coll. 1990; Nakajima et coll. 1995; Smith et coll. 1979; Tsutsumi et coll. 1989). La distribution régionale des lésions hépatiques chez le rat et la souris est bien corrélée avec la distribution hépatique du CYP2E1 et du GSH.,

Le CYP2B1 peut aussi jouer un rôle dans le métabolisme du chloroforme, bien qu’il ne soit probablement que mineur à de faibles concentrations de chloroforme dans les tissus (Nakajima et al. 1995). Cependant, à des concentrations tissulaires élevées (p. ex., résultant d’une dose orale de 0,5 ml kg−1), l’hépatotoxicité du chloroforme a été considérablement potentialisée chez les rats Wistar traités par le phénobarbital (inducteur du CYP2B1), mais pas chez les rats traités par le n-hexane (inducteur du CYP2E1), comparativement aux témoins non atténués (Lofberg et Tjalve, 1986)., Une étude dans laquelle des rats ont été exposés au chloroforme a montré que le métabolisme était le plus actif dans le foie, suivi du nez et des reins. L’activité métabolique était corrélée à l’accumulation de métabolites.

bien que la bioactivation du chloroforme en métabolites néphrotoxiques puisse potentiellement se produire dans le foie ainsi que dans les reins, plusieurs études ont montré que l’hépatotoxicité et la néphrotoxicité induites par le chloroforme peuvent être modulées différemment par divers traitements médicamenteux, chimiques ou hormonaux, suggérant que le chloroforme est bioactivé par des mécanismes indépendants dans le foie et les reins (Bailie et al., 1984). Le métabolisme rénal du chloroforme par les enzymes P450 est bien corrélé avec la néphrotoxicité induite par le chloroforme (Ahmadizadeh et al. 1981; Pohl et coll. 1984; Smith et coll. 1983). La capacité du CYP2E1 humain à métaboliser le chloroforme in vitro a été démontrée (Gonzalez et Gelboin, 1994)., Ainsi, les résultats que le niveau de cette enzyme dans le rein de souris mâle est significativement plus élevé que dans le rein de souris femelle et que le traitement des souris femelles avec de la testostérone, qui potentialise la néphrotoxicité chloroforme chez les souris femelles, augmente significativement cette enzyme dans le rein de souris femelle (Hu et al. 1993) suggèrent un rôle du CYP2E1 rénal dans la néphrotoxicité induite par le chloroforme. L’étendue de L’expression du CYP2E1 dans le rein humain et sa régulation par divers facteurs génétiques, nutritionnels et environnementaux restent à déterminer., Les enzymes CYP, autres que le CYP2E1, peuvent également métaboliser le chloroforme. La disponibilité de plusieurs CYP humains exprimés par l’ADNc devrait permettre d’identifier d’autres isoformes CYP pouvant être impliquées dans la bioactivation du chloroforme. Ces études peuvent aider à déterminer quelle espèce animale pourrait être un modèle approprié pour évaluer le risque pour les humains. De plus, comme les macromolécules sont des cibles d’alkylation du phosgène, l’identification de cibles critiques peut permettre de mieux comprendre comment la modification covalente des macromolécules rénales par le phosgène peut entraîner une nécrose cellulaire (Anand et al. 2006; Philip et coll., 2006). Des études récentes ont montré que l’amorçage au chloroforme subchronique protège les souris d’une dose létale de chloroforme administrée par la suite. Les auteurs ont démontré que l’amorçage initial stimulait la division cellulaire rénale et la réparation tissulaire. Cette réparation rénale a été maintenue même après l’administration d’une dose létale ultérieure de chloroforme.