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Le benzopyrène, C20H12, est un hydrocarbure aromatique polycyclique à cinq cycles qui est mutagène et hautement cancérigène. Il se présente sous la forme d’un solide jaune cristallin. Le benzopyrène est un produit d’une combustion incomplète à des températures comprises entre 300 et 600°C. Il a été déterminé en 1933 que le benzopyrène était le composant du goudron de houille responsable des premiers cancers professionnels reconnus, les verrues de suie (cancers du scrotum) dont souffraient les ramoneurs dans l’Angleterre du XVIIIe siècle. Au 19e siècle, des incidences élevées de cancers de la peau ont été constatées chez les travailleurs de l’industrie pétrolière. Au début du 20e siècle, des tumeurs cutanées malignes ont été produites chez des animaux de laboratoire en les peignant de façon répétée avec du goudron de houille.

• 1 Sources de benzopyrène
• 2 Toxicité du benzopyrène

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• 3 Interaction avec l’ADN
• 4 Références
• 5 Voir aussi

Sources de benzopyrène

Le benzopyrène est présent dans le goudron de houille, dans les gaz d’échappement des automobiles (notamment des moteurs diesel), la fumée de tabac, la fumée de marijuana, la fumée de bois et les aliments grillés. Des études récentes ont révélé que les niveaux de benzopyrène dans le pain grillé brûlé sont nettement plus élevés qu’on ne le pensait, bien qu’il ne soit pas prouvé que le pain grillé brûlé soit lui-même cancérigène.

Toxicité du benzopyrène

Un très grand nombre d’études menées au cours des trois dernières décennies ont documenté des liens entre le benzopyrène et les cancers. Il a été plus difficile de relier les cancers à des sources spécifiques de benzopyrène, en particulier chez les humains, et difficile de quantifier les risques posés par les différentes méthodes d’exposition (inhalation ou ingestion). Des chercheurs de la Kansas State University ont récemment découvert un lien entre la vitamine A et l’emphysème chez les fumeurs. Le benzopyrène s’est avéré être le lien avec la carence, puisqu’il induit une carence en vitamine A chez les rats.

En 1996, une étude a été publiée qui a fourni les preuves moléculaires claires liant de manière concluante les composants de la fumée de tabac au cancer du poumon. Il a été démontré que le benzopyrène, présent dans la fumée de tabac, provoquait des dommages génétiques dans les cellules pulmonaires identiques à ceux observés dans l’ADN de la plupart des tumeurs pulmonaires malignes.

En 2001, une étude de l’Institut national du cancer a révélé que les niveaux de benzopyrène étaient significativement plus élevés dans les aliments cuits bien cuits sur le barbecue, en particulier les steaks, le poulet avec peau et les hamburgers. Des scientifiques japonais ont montré que la viande de bœuf cuite contient des mutagènes, c’est-à-dire des substances chimiques capables d’altérer la structure chimique de l’ADN. Cependant, les aliments eux-mêmes ne sont pas nécessairement cancérigènes, même s’ils en contiennent des traces, car le tractus gastro-intestinal se protège des carcinomes en se débarrassant continuellement de sa couche externe. En outre, les enzymes de détoxification, comme les cytochromes P450, ont une activité accrue dans l’intestin en raison du besoin normal de protection contre les toxines d’origine alimentaire. Ainsi, dans la plupart des cas, de petites quantités de benzopyrène sont métabolisées par les enzymes intestinales avant de passer dans le sang. Les poumons ne sont protégés d’aucune de ces manières.

Une étude récente a révélé que le cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) et le cytochrome P450 1B1 (CYP1B1) sont à la fois protecteurs et, ce qui prête à confusion, nécessaires à la toxicité du benzopyrène. Des expériences menées avec des souches de souris modifiées pour éliminer (knockout) le CYP1A1 et le CYP1B1 révèlent que le CYP1A1 agit principalement pour protéger les mammifères contre de faibles doses de benzopyrène, et que l’élimination de cette protection entraîne l’accumulation biologique de fortes concentrations de benzopyrène. À moins que le CYP1B1 ne soit également neutralisé, la toxicité du benzopyrène résulte de la bioactivation du benzopyrène en composé toxique ultime, le benzopyrène-7,8-dihydrodiol-9,10-époxyde (voir ci-dessous).

Interaction avec l’ADN

À proprement parler, le benzopyrène est un procarcinogène, ce qui signifie que le mécanisme de cancérogenèse du benzopyrène dépend du métabolisme enzymatique du benzopyrène en un mutagène ultime, le benzopyrène diol époxyde, représenté à droite. Cette molécule s’intercale dans l’ADN, se liant par covalence aux nucléobases guanines nucléophiles en position N2. Des études de structure par cristallographie aux rayons X et résonance magnétique nucléaire montrent que cette liaison déforme l’ADN, induisant des mutations en perturbant la structure à double hélice de l’ADN. Cela perturbe le processus normal de copie de l’ADN et induit des mutations, ce qui explique l’apparition de cancers après exposition. Ce mécanisme d’action est similaire à celui de l’aflatoxine qui se lie à la position N7 de la guanine.

Il semble que le benzopyrène diol époxyde cible spécifiquement le gène protecteur p53. Ce gène est un facteur de transcription qui régule le cycle cellulaire et fonctionne donc comme un suppresseur de tumeur. En induisant des transversions de G (guanine) en T (thymidine) dans les points chauds de transversion au sein de p53, il y a une probabilité que le benzopyrène diol époxyde inactive la capacité de suppression des tumeurs dans certaines cellules, conduisant au cancer.

Le benzopyrène diol époxyde est le produit cancérigène de trois réactions enzymatiques :

(1) Le benzopyrène est d’abord oxydé par le cytochrome P4501A1 pour former une variété de produits, y compris le (+)benzopyrène 7,8 époxyde. (2) Ce produit est métabolisé par l’époxyde hydrolase, ouvrant le cycle époxyde pour donner le (-)benzopyrène 7,8,dihydrodiol. (3) Le cancérogène ultime est formé après une autre réaction avec le cytochrome P4501A1 pour donner l’époxyde de (+)benzopyrène-7,8 dihydrodiol-9,10. C’est cet époxyde de diol qui se lie de manière covalente à l’ADN.

Le benzopyrène induit le cytochrome P4501A1 (CYP1A1) en se liant à l’AHR (aryl hydrocarbon receptor) dans le cytosol. Lors de la liaison, le récepteur transformé se transloque dans le noyau où il se dimérise avec l’ARNT (aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator) puis se lie aux éléments de réponse xénobiotiques (XRE) dans l’ADN situé en amont de certains gènes. Ce processus augmente la transcription de certains gènes, notamment le CYP1A1, puis la production de la protéine CYP1A1. Ce processus est similaire à l’induction du CYP1A1 par certains biphényles polychlorés et dioxines.

Récemment, on a constaté que le benzopyrène active un transposon, LINE1, chez l’homme

• Cancer du poumon consécutif au benzopyrène chez les fumeurs. Cancer du poumon. Récupéré le 5 mars 2005.
• Niveaux de Benzopyrène dans les toasts brûlés. Guardian Unlimited. Consulté le 5 mars 2005.
• Interaction de l’ADN avec le benzopyrène. ADN. Récupéré le 5 mars 2005.
• Structure cristalline et moléculaire d’un adduit de benzo-a-pyrène 7,8-diol 9,10-époxyde N2-désoxyguanosine : Configuration absolue et conformation. Actes de l’Académie nationale des sciences. Consulté le 3 janvier 2006.

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2. ^ Denissenko MF, Pao A, Tang M, Pfeifer GP. Formation préférentielle d’adduits de benzopyrène aux points chauds de mutation du cancer du poumon en P53. Science. 1996 October 18;274(5286):430-2.
3. ^ Données présentées par Daniel W. Nebert dans des séminaires de recherche 2007
4. ^ Créé à partir de PDB 1JDG
5. ^ Volk DE, Thiviyanathan V, Rice JS, Luxon BA, Shah JH, Yagi H, Sayer JM, Yeh HJ, Jerina DM, Gorenstein DG. Solution structure of a cis-opened (10R)-N6-deoxyadenosine adduct of(9S,10R)-9,10-epoxy-7,8,9,10-tetrahydrobenzopyrene in a DNA duplex. Biochimie. 2003 February 18;42(6):1410-20.
6. ^ Eaton DL, Gallagher EP. Mécanismes de la cancérogenèse de l’aflatoxine. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1994;34:135-72.
7. ^ Pfeifer GP, Denissenko MF, Olivier M, Tretyakova N, Hecht SS, Hainaut P. Carcinogènes de la fumée du tabac, dommages à l’ADN et mutations p53 dans les cancers associés au tabagisme. Oncogene. 2002 October 21;21(48):7435-51.
8. ^ Shou M, Gonzalez FJ, Gelboin HV. Époxydation et hydratation stéréosélectives à la région K des hydrocarbures aromatiques polycycliques par les cytochromes P450 1A1, 1A2 et l’époxyde hydrolase exprimés par ADNc.Biochimie. 1996 December 10;35(49):15807-13
9. ^ Whitlock JP Jr. Induction of cytochrome P4501A1. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1999;39:103-25.
10. ^ Whitlock JP Jr. Induction of cytochrome P4501A1. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1999;39:103-25.
11. ^ Vilius Stribinskis et Kenneth S. Ramos (2006). Activation de la rétrotransposition de l’élément nucléaire 1 longuement interspersé humain par le benzo(a)pyrène, un agent cancérigène environnemental omniprésent. Cancer Res 2006 ; 66 : (5).

Voir aussi

• Cigarette
• Barbecue
• Benzène
• Pyrène, un analogue à quatre cycles

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