7.19.2.1 Chloroforme (Trichlorométhane)
Le chloroforme est utilisé comme solvant industriel et comme intermédiaire dans la fabrication de matériaux polymères. La principale utilisation du chloroforme aujourd’hui est la production du réfrigérant R-22, couramment utilisé dans le domaine 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 al. 1993, 1994 ; Pohl et al. 1984 ; Smith et al. 1983, 1984 ; Torkelson et al. 1976), et que les souris mâles sont plus sensibles que les rats, les lapins ou les chiens, tandis que les souris femelles sont résistantes. Le gonflement tubulaire, la nécrose et les plâtres, localisés principalement dans les tubules proximaux, sont les principales modifications histopathologiques du rein après l’exposition des animaux de laboratoire au chloroforme. La néphrotoxicité induite par le chloroforme est également associée à des concentrations élevées d’azote uréique sanguin, à la protéinurie et à la glucosurie. L’absorption in vitro d’anions et de cations organiques par des tranches de cortex rénal est également inhibée par le traitement in vivo au chloroforme (Kluwe et Hook 1978). Bien que l’exposition humaine au chloroforme ait été associée à l’oligurie, à la protéinurie, à l’augmentation de l’azote uréique du sang et à la nécrose des tubules rénaux, on ne connaît pas la dose seuil de la toxicité aiguë du chloroforme pour les reins humains. La localisation de la lésion rénale humaine aux tubules proximaux suggère un mécanisme commun de néphrotoxicité du chloroforme chez la plupart des espèces de mammifères.
Les deux voies oxydative et réductrice 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, dont le phosgène (Pohl et Krishna 1978 ; Pohl et al. 1977), qui a été déterminé in vitro avec induction au phénobarbital (Testai et Vittozzi 1986 ; Tomasi et al. 1985 ; Wolf et al. 1977), tandis que la voie réductrice génère le radical libre dichlorométhylcarbène (déterminé in vitro et in vivo, avec et sans induction au phénobarbital). Les métabolismes oxydatif et réducteur passent tous deux par une étape d’activation enzymatique dépendant du cytochrome P450 (CYP). L’équilibre entre les voies oxydative et réductrice 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 al. 1977). Le phosgène est produit par déchloration oxydative du chloroforme en trichlorométhanol, qui se déshydrochlore 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 façon 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 al. 1972). Par ailleurs, le phosgène réagit avec l’eau pour libérer du dioxyde de carbone et de l’acide chlorhydrique (Ahmed et al. 1977 ; Anders et al. 1978 ; Pohl et al. 1981). L’interaction du phosgène avec le glutathion (GSH) entraîne la formation de S-chlorocarbonyle GSH, qui peut soit interagir avec un GSH supplémentaire pour former du dithiocarbonate de diglutathionyle, soit 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 ultérieur en dioxyde de carbone (Vittozzi et al. 1991). Le GSH réduit est capable d’éliminer pratiquement tous les métabolites du chloroforme produits lors d’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 du GSH, d’autres thiols et d’autres composés nucléophiles, comme l’histidine et la cystéine (figure 1).
Figure 1. Voies possibles du métabolisme du chloroforme dans le rein.
Le métabolisme oxydatif, avec le CYP2E1 (un système isoenzyme monooxygénase inductible à l’éthanol présent dans le foie des mammifères, y compris l’homme) jouant un rôle clé, est probablement la seule voie significative in vivo à de faibles expositions, et les données disponibles indiquent que le métabolisme oxydatif a un rôle majeur dans la toxicité (Brady et al. 1989 ; Constan et al. 1999 ; Guengerich et al. 1991 ; Nakajima et al. 1995). Le rôle dominant du CYP2E1 dans la métabolisation du chloroforme en métabolites toxiques a été démontré dans des études comportant le traitement d’animaux avec des inducteurs ou des inhibiteurs de l’enzyme, ainsi que dans des études sur des souris dépourvues de CYP2E1 (Brady et coll., 1989). Des études d’immuno-inhibition avec une protéine monoclonale anti-CYP2E1 ont montré que le CYP2E1 est responsable de 81 % du métabolisme testé à une faible concentration de chloroforme (0,5 mmol l-1) dans les microsomes hépatiques de rats ayant reçu de 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 prévenue par l’ajout d’un inhibiteur du CYP2E1 ou par une tension d’oxygène réduite, ce qui souligne l’importance du métabolisme oxydatif dans la toxicité (Dicker et coll. 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 en bonne corrélation avec la distribution hépatique du CYP2E1 et du GSH.
Le CYP2B1 peut également avoir un rôle dans le métabolisme du chloroforme, bien qu’il ne soit probablement que mineur à de faibles concentrations tissulaires de chloroforme (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 au phénobarbital (un inducteur du CYP2B1), mais pas chez les rats traités au n-hexane (un inducteur du CYP2E1), comparativement aux témoins non induits (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 par le nez et les 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 le rein, 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, ce qui suggère que le chloroforme est bioactivé par des mécanismes indépendants dans le foie et le rein (Bailie et al. 1984). Le métabolisme rénal du chloroforme par les enzymes P450 est en bonne corrélation avec la néphrotoxicité induite par le chloroforme (Ahmadizadeh et coll. 1981 ; Pohl et coll. 1984 ; Smith et coll. 1983). La capacité du CYP2E1 humain de métaboliser le chloroforme in vitro a été démontrée (Gonzalez et Gelboin 1994). Ainsi, les constatations selon lesquelles le niveau de cette enzyme dans le rein de la souris mâle est significativement plus élevé que dans le rein de la souris femelle et que le traitement des souris femelles avec de la testostérone, qui potentialise la néphrotoxicité du chloroforme chez les souris femelles, augmente significativement cette enzyme dans le rein de la souris femelle (Hu et coll. 1993) suggèrent un rôle du CYP2E1 rénal dans la néphrotoxicité induite par le chloroforme. L’ampleur 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 ADNc devrait permettre d’identifier d’autres isoformes de CYP qui pourraient participer à la bioactivation du chloroforme. Ces études pourraient aider à déterminer quelles espèces animales pourraient constituer un modèle approprié pour évaluer le risque pour l’homme. En outre, les macromolécules étant des cibles de l’alkylation du phosgène, l’identification des cibles critiques pourrait permettre de mieux comprendre comment la modification covalente des macromolécules rénales par le phosgène peut conduire à la nécrose cellulaire (Anand et al. 2006 ; Philip et al. 2006). Des études récentes ont montré que l’amorçage subchronique au chloroforme protège les souris contre une dose létale de chloroforme administrée ultérieurement. Les auteurs ont démontré que l’amorçage initial stimulait la division des cellules rénales et la réparation des tissus. Cette réparation rénale a été maintenue même après l’administration d’une dose létale ultérieure de chloroforme.
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