Styrene alters potassium endolymphatic concentration in a model of cultured utricle explants - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Toxicology in Vitro Année : 2020

Styrene alters potassium endolymphatic concentration in a model of cultured utricle explants

Evaluation de la vestibulotoxicité du styrène sur des explants d’utricules en culture

Résumé

Despite well-documented neurotoxic and ototoxic properties, styrene remains commonly used in industry. Its effects on the cochlea have been extensively studied in animals, and epidemiological and animal evidence indicates an impact on balance. However, its influence on the peripheral vestibular receptor has yet to be investigated. Here, we assessed the vestibulotoxicity of styrene using an in vitro model, consisting of three-dimensional cultured newborn rat utricles filled with a high‑potassium (K+) endolymph-like fluid, called “cysts”. K+ entry in the cyst (“influx”) and its exit (“efflux”) are controlled by secretory cells and hair cells, respectively. The vestibular epithelium's functionality is thus linked to K+ concentration, measured using a microelectrode.Known inhibitors of K+ efflux and influx validated the model. Cysts were subsequently exposed to styrene (0.25; 0.5; 0.75 and 1 mM) for 2 h or 72 h. The decrease in K+ concentration measured after both exposure durations was dose-dependent, and significant from 0.75 mM styrene. Vacuoles were visible in the cytoplasm of epithelial cells from 0.5 mM after 2 h and from 0.25 mM after 72 h.The results presented here are the first evidence that styrene may deregulate K+ homeostasis in the endolymphatic space, thereby altering the functionality of the vestibular receptor.
Le styrène est encore largement utilisé dans l’industrie malgré ses propriétés neurotoxiques et ototoxiques bien documentées. Bien que ses effets sur la cochlée aient été bien étudiés chez l’animal, aucune étude n’a montré l’impact de ce composé industriel sur le récepteur vestibulaire périphérique. Cependant, plusieurs études épidémiologiques et expérimentales, réalisées chez l’animal, ont montré des effets néfastes du styrène sur le système de l’équilibre. Le but de cette étude est d’évaluer la vestibulotoxicité du styrène en utilisant des « cystes », sphères gonflées remplies d’un liquide riche en potassium et de composition chimique proche de celle de l’endolymphe, obtenus à partir de rats nouveau-nés et cultivés dans un milieu tridimensionnel. Dans ce modèle in vitro, l’homéostasie du K+ est liée à la fonctionnalité des cellules sécrétrices et sensorielles, respectivement impliquées dans l’influx et dans l’efflux du K+. La concentration potassique, mesurée à l’aide d’une microélectrode sélective aux ions K+ peut donc être utilisée comme biomarqueur fonctionnel de l’épithélium vestibulaire. Dans un premier temps, la fonctionnalité du modèle a été validée avec un traitement à la gentamicine et au gadolinium connus tous les deux pour inhiber l’efflux du K+ en bloquant les canaux de mécano-transduction des cellules ciliées. Ces deux molécules ont entrainé une augmentation significative de la concentration en K+, tandis que des traitements avec l’ouabaïne et la bumétanide – inhibiteurs de la Na/K-ATPase et de NKCC1 – ont généré une diminution de la concentration potassique. Les cystes ont ensuite été exposés à différentes concentrations de styrène (0,25 ; 0,5 ; 0,75 ; 1 mM) durant 2h ou 72h. Une diminution de la concentration potassique, dépendante de la concentration de styrène utilisée, a été mesurée après 2h et 72h d’exposition. La baisse de la concentration de K+ devient significative à partir de 0,75 mM de styrène après 2h ou 72h de traitement. Des vacuoles ont pu être observées dans le cytoplasme des cellules épithéliales à partir de 0,5 mM après 2h d’exposition et à partir de 0,25 mM après 72h d’exposition. Les résultats de cette étude montrent, pour la première fois, que le styrène peut déréguler la concentration de K+ dans l’espace endolymphatique et ainsi altérer la fonctionnalité du récepteur vestibulaire.
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Citer

Valentin Tallandier, Lise Merlen, Stéphane Boucard, Aurélie Thomas, Thomas Venet, et al.. Styrene alters potassium endolymphatic concentration in a model of cultured utricle explants. Toxicology in Vitro, 2020, 67, pp.104915. ⟨10.1016/j.tiv.2020.104915⟩. ⟨hal-03082254⟩
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