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Etudes biochimique, hématologique et histologique dusulfate de cadmium chez les rats WISTAR

Vandjiguiba Diaby

To cite this version:Vandjiguiba Diaby. Etudes biochimique, hématologique et histologique du sulfate de cadmium chezles rats WISTAR. Environnement et Société. UNIVERSITE FELIX HOUPHOUET BOIGNY, 2017.Français. �tel-02437288�

I

50

M. N’GUESSAN Jean David Professeur titulaire UFHB Président M. YAPO Adou Francis Maitre de Conférences UFHB Directeur M. YAPO Angoué Paul Professeur titulaire UNA Rapporteur M. KOUAKOU Koffi Professeur titulaire UFHB Rapporteur M. KOUAME Lucien Patrice Professeur titulaire UNA Examinateur M. YAPI Houphouët Félix Professeur titulaire UFHB Examinateur

Année Universitaire

2016-2017

Laboratoire de

Pharmacodynamie

Biochimique

THESE UNIQUE

Présentée pour l’obtention du Titre de Docteur de

l’Université Félix HOUPHOUËT- BOIGNY

REPUBLIQUE DE COTED’IVOIRE Union-Discipline-Travail

Ministère de l’Enseignement supérieur

et de la Recherche Scientifique

M. DIABY Vandjiguiba

Spécialité: BIOLOGIE FONCTIONNELLE ET MOLECULAIRE

Etudes biochimique, hématologique et

histologique du sulfate de cadmium chez

les rats WISTAR

Commission du jury

Numéro d’ordre

2009/2017

Soutenu publiquement

Le 20 Avril 2017

I

DEDICACE

DEDICACE

II

Je dédie ce travail à :

DIEU

Qui m’a donné la vie, la force, la santé et l’intelligence pour mener à bien mes travaux de

recherche.

Mon père feu DIABY Bangaly

S’il était encore de ce monde, il aurait été fier de moi. De son vivant, il m’encourageait

dans les études et vouait en moi une grande confiance. Merci de m’avoir mis à l’école. De ton

vivant, tu m’as toujours montré que l’on peut braver les difficultés pour atteindre un objectif précis.

Avec peu de moyens, tu as pu scolariser tous tes enfants que nous sommes. Merci cher père de

m’avoir inculqué le courage qui m’incite à toujours bien faire une tâche qui m’est confiée. Puisse ce

travail te combler de joie et d’espoir. Je prie DIEU afin que les actions que je pose au quotidien

soient pour toi cher Père une miséricorde là où tu te trouves auprès de DIEU.

Ma mère DIABY Mariam

Qui sans cesse me soutient dans ma vie avec des tonnes de bénédictions. Tu n’as cessé de

m’encourager à la persévérance et au pardon. Tu as été d’un grand soutien à Papa quant à mes

documents, mes carte de bus, mes inscription lorsque j’étais au collège. Maman, ton soutien

infaillible m’a permis d’arriver au bout de mes efforts. Ta tendresse et ton amour ont été pour moi

un grand support. Toi qui as consenti d’énormes sacrifices pour mon épanouissement, reçois chère

mère ma reconnaissance et ma profonde gratitude. Puisse cette thèse te combler également de joie et

d’espoir, j’espère mieux faire si DIEU le veut, à te combler de bonheur. Tu es tellement important

que chaque jour que DIEU fait, je souhaiterais encore et encore te combler te joie. Ce travail est le

tien.

Mes frères et sœurs

Vous m’avez soutenu durant les périodes difficiles en prière avec vos moyens matériels et

moraux afin que je puisse avancer dans la vie. Tous mes remerciements pour votre soutien

inlassable. Je vous aime.

III

Mon épouse SAVANE Aïssata

Cette épouse qui n’a jamais cessé de me soutenir sur tous les plans possibles sans exclusion.

Qui a accepté de vivre avec un budget réduit de sorte à me permettre de faire face à contraintes

financières et matérielles liées à mes travaux de recherche. Elle a accepté toutes les situations où il

fallait sortir très tôt, rentrer très tard, supporter mes humeurs, partager mes peines et travailler

pratiquement toutes la nuit. Merci infiniment pour avoir endurer cette situation. Je crois que la

marmite est prête pour toi afin de bénéficier du fruit de ta patience et de ta persévérance. Tes

conseils m’ont beaucoup aidé.

Mes enfants Bangaly, Vakaramoko Mouhamed-Amine,

Mariam Fathia, Safiatou Amira…

Papa vous aime et prie pour vous afin que ce travail vous incite à faire preuve de courage dans la

vie. Si Papa est docteur, vous pouvez en faire autant, mieux faire et plus encore.

Mes oncles et tantes

Merci pour vos encouragements qui ne m’ont jamais fait défaut.

Mes cousins et cousines

Merci pour toute la sympathie que vous m’accordez.

Mon père spirituel Kalif général des Tidjani en Côte d’Ivoire

SY SAVANE Mouhamed Lamine

Vos conseils et prière m’aident à avancer dans la vie de tous les jours avec aisance.

IV

REMERCIEMENT

REMERCIEMENTS

V

Au terme de cette thèse, j‘exprime mes sincères remerciements à tous ceux et toutes celles

qui de près ou de loin, m’ont accompagné et soutenu pour mener à bien ce travail de

thèse. En effet, ce travail n’aurait pu se réaliser sans l’apport scientifique et moral de ces

personnes qui m’ont entouré. Je voudrais donc remercier:

M. ABOU KARAMOKO, Président de l’Université Félix HOUPHOUET-BOIGNY pour sa

rigueur dans la gestion de l’Université et sa stratégie pour la formation de qualité des étudiants.

KOUAMELAN ASSETCHI PAUL, Doyen de l’UFR Biosciences de l’Université Félix

HOUPHOUET-BOIGNY pour son aide académique quant à la réussite de nos formations.

M. DJAMAN Allico Joseph, Professeur Titulaire de Biochimie-Parasitologie, Directeur du

Laboratoire de Pharmacodynamie-Biochimique de l’UFR Biosciences de l’Université Félix

HOUPHOUËT-BOIGNY et Directeur du Département de Biochimie médicale et fondamentale de

l’Institut Pasteur de Côte d’Ivoire pour la confiance qu’il m’a accordée en m’acceptant dans son

Laboratoire. Je profite de l’occasion, pour lui exprimer mon profond respect et mon

immense gratitude. Aussi, voudrais-je le remercie sincèrement pour son aide quant à la réalisation

d’une partie de mes travaux à l’Institut Pasteur de Côte d’Ivoire.

Mme DOSSO Mireille, Professeur Titulaire de Microbiologie, Directeur de l’Institut

Pasteur de Côte d’Ivoire pour m’avoir accueilli au sein de cet institut de recherche et de

m’avoir permis d’y faire mes travaux de recherches.

M. YAPO Adou Francis, Maitre de Conférences au Laboratoire de Pharmacodynamie-

Biochimique de l’UFR Biosciences à l’Université Félix HOUPHOUËT-BOIGNY, mon Directeur

de thèse, pour sa confiance en acceptant de diriger mes travaux de recherche et en me

faisant bénéficier de son expérience, ses encouragements, ses soutiens administratifs et

académiques. Cher Maître, vous êtes celui qui m’a permis d’approfondir l’un des vastes domaines

de la Science qu’est la biochimie. Votre rigueur et méthodologie dans le travail, votre disponibilité

dans l’encadrement ainsi que votre abnégation dans l’investigation scientifique m’ont servi de

boussole dans la réalisation de cette thèse. Soyez assuré de ma profonde gratitude. Je vous remercie

vivement de m’avoir accompagné tout au long de ce parcours, de m’avoir guidé et enseigné les

VI

réflexes d’un bon chercheur. Vous m’avez appris à émettre des hypothèses et à y répondre avec le

maximum de rigueur. Je vous remercie aussi de m’avoir montré l'exemple dans la préparation et la

rédaction de mes travaux. Vos qualités scientifiques et humaines, votre écoute, votre patience, votre

optimisme et votre extraordinaire force de travail font de vous un exemple dont j'espère pouvoir

longtemps profiter. Soyez assuré, cher Maître, de mon estime et de ma profonde gratitude.

Je tiens à remercier chaleureusement M. N’GUESSAN JEAN DAVID, Professeur Titulaire

de Biochimie-Pharmacologie pour l’honneur qu’il me fait en acceptant de présider le jury de cette

thèse. Au-delà, soyez remercié professeur pour le savoir que vous nous avez inculqué.

Je suis très sensible à l’honneur que me fait M. YApo angoue paul, Professeur Titulaire de

Physiologie-Physiopathologie au Laboratoire de Physiologie, Pharmacologie et Pharmacopée de

l’UFR Sciences de la Nature de l’Université Nangui Abrogoua, de participer à ce jury de thèse.

Nous avons eu le privilège de bénéficier de vos analyses et conseils afin de parfaire ce document.

Je tiens à vous assurer de ma grande estime et de ma profonde gratitude.

J’adresse mes plus vifs remerciements M. kouakou koffi, Professeur Titulaire au

laboratoire d’endocrinologie et de Biologie de la reproduction pour avoir accepté de juger ce travail.

Je suis très sensible à l’honneur qu’il me fait en acceptant d’en être l’un des rapporteurs.

Je remercie également M. kouame lucien patrice, Professeur Titulaire d’enzymologie

au Laboratoire de Biocatalyse et des Bioprocédés de l’Université Nangui Abrogoua, d'avoir

bien voulu porter un intérêt à ce travail et d’accepter de siéger dans mon jury. Soyez assurée

de ma reconnaissance et mon profond respect.

Je remercie également M. yapi houphout felix, Professeur Titulaire de Biochimie au

Laboratoire de Pharmacodynamie-Biochimique de l’Université FHB, d'avoir accordé un intérêt

Particulier à ce travail et d’accepter de siéger dans mon jury. Vos conseils et vos suggestions

me seront très utiles pour l’amélioration de ce travail. Merci cher Maitre.

VII

M. ADON Arsène Moussan, Chargé de recherche et chef de service de l’unité de Biologie

Cellulaire à l’Institut Pasteur de Côte d’Ivoire pour son accord, son soutien et son encadrement lors

de mes travaux de recherche. Je le remercie du fond du cœur d’avoir suscité en moi cette envie de

travailler sur les métaux lourds notamment le cadmium. Vous m’avez accueilli dans votre

département, me permettant ainsi de poursuivre mes activités. Quel privilège d'avoir pu travailler à

vos côtés et bénéficier de votre esprit d'analyse et de votre bienveillance. Votre esprit de recherche,

votre extrême gentillesse, votre disponibilité infaillible et vos conseils avisés ont fondé mon

admiration. Merci infiniment cher Maitre.

Monsieur SIDIBE VALLY, Directeur de l’Ecole Normale Supérieur d’Abidjan (ENS) et

Monsieur GNAHOUE Goueh, Maître de Conférences au Laboratoire de Biochimie au

Département des Sciences de la Vie et de la Terre (SVT) de l’ENS pour vos conseils, votre soutien

moral. Merci d’avoir mis à notre disposition du matériel nécessaire à la réalisation de cette thèse.

Aussi, voudrais-je remercier les étudiants passionnés et chevronnés au travail qui m’ont beaucoup

aidé dans cette animalerie en m’assistant dans la constitution des lots d’animaux, dans les pesées et

dans les prélèvement d’organes en fin d’expérimentation. Il s’agit de M. ZOUGROU ERNEST, M.

NGUESSAN, Mme MEA, M. NATIAN, M. BAMBA.

Je remercie Docteur DJYH Bernard Nazaire, Maître Assistant pour ses conseils lors des

travaux de recherche concernant la compréhension et l’application de la méthode OCDE 423.

Je remercie Docteur KRA Adou K. Mathieu, Maître Assistant pour ses conseils.

Je voudrais remercier Professeur KACOU Solange Maître de recherche, à l’Institut Pasteur

de Côte d’Ivoire, Responsable de la plateforme de biologie moléculaire pour ses conseils.

Mes plus vifs remerciements vont à l’endroit de DoctEUr coULIBALY N’GoLo et de Docteur

Kouassi Kan Stéphane de l’Institut pasteur de Côte d’Ivoire en qualité de biologiste pour

leur conseil et aide chacun à son niveau.

J’adresse mes sincères remerciements au DoctEUr N’DA KoUAmé JUStIN à l’UFR des

Sciences Médicales au Laboratoire d’Anatomie et Cytologie Pathologique de l’Université Félix

VIII

Houphouët BOIGNY. Votre efficacité et votre disponibilité forcent mon admiration. Votre

assistance m’a été très précieuse concernant l’analyse des coupes histologiques. Merci beaucoup de

votre investissement et de votre présence à mes côtés. Recevez l’expression de ma profonde

gratitude.

Je suis profondément reconnaissant au Docteur KOUYATE Mouhamed, à l’UFR des Sciences

Médicales au Laboratoire d’Anatomie et Cytologie Pathologique du CHU de Treichville pour la

réalisation des coupes histologiques.

Votre intérêt et votre guidance m’ont été fort bénéfiques. Ce travail est le vôtre. Veuillez trouver ici

l’expression de ma reconnaissance et mon profond respect.

Merci au personnel du Département de Biochimie Médicale et Fondamentale Institut Pasteur de

Cote d’Ivoire pour l'accueil chaleureux que vous m’avez toujours réservé dans votre

Laboratoire. Il s’agit de Mr SEKA ASSI FIACRE, Mr SAWADOGO Issiaka, Mme GNON, Mr

BAHI. Merci de m’avoir appris les différentes techniques de biochimie, hématologie et

surtout les bonnes pratiques au laboratoire. Je souhaite que cette collaboration initiée se

poursuive. Veuillez trouver ici l'expression de ma profonde gratitude.

Je remercie Docteur MEITE Souleymane et Docteur MBO pour leur conseil et soutien.

Votre aide technique a beaucoup contribué à la réalisation de ce travail. Trouve ici l’expression de

ma vive reconnaissance.

Je remercie les doctorants qui m’ont aidé chacun à sa manière de façon modeste. Merci pour

vos conseils avisés et vos aides matérielles. Ces années de thèse n’auraient pas été les mêmes sans

vous les chercheurs que j’ai rencontrés lors de mes passages dans les divers laboratoires

pendant ces longues années d’études. Merci pour les bons moments passés ensemble. C’était

beaucoup de bonheur et de joie quotidienne.

Je ne pourrai jamais remercier assez tous les enseignants du Laboratoire de

Pharmacodynamie-Biochimique pour les efforts que vous déployez pour notre formation.

IX

AVANT-PROPOS

Ce travail a été réalisé au Laboratoire de Pharmacodynamie-Biochimique, dirigé par

Monsieur DJAMAN Allico Joseph, Professeur Titulaire de Biochimie-Parasitologie, sous la

direction scientifique de Monsieur YAPO Adou Francis, Maître de Conférences et enseignant-

chercheur dans ledit Laboratoire.

La collaboration du Laboratoire de Biochimie de l’IPCI dirigé par Madame DOSSO Mireille,

Professeur Titulaire de Microbiologie ainsi que du Laboratoire des Sciences de la Vie et de la Terre

de l’ENS dont la direction est assurée par Monsieur SIDIBE VALLY ont été nécessaires dans

l’atteinte de l’objectif que nous nous sommes assigné.

Le présent travail s’inscrit dans le cadre de la recherche de l’effet des métaux lourds

notamment le cadmium sur la santé dans le contexte actuel où l’environnement ivoirien est pollué

au cadmium justifiant ainsi l’intérêt du travail. Ce programme a été institué selon l’un des axes de

recherche définit par le Laboratoire de Pharmacodynamie-Biochimique, c’est-à-dire la Biologie

Fonctionnelle et Moléculaire.

X

TABLE DES MATIERES

Dédicace ................................................................................................................................................ I

Remerciement .................................................................................................................................... IV

Avant-propos ...................................................................................................................................... IX

Table des matières ............................................................................................................................... X

Liste des abréviations ....................................................................................................................... XV

Liste des figures ............................................................................................................................ XVII

Liste des tableaux .......................................................................................................................... XIXI

Introduction ........................................................................................................................................ 1

Revue bibliographique ...................................................................................................................... 5

I- Généralités sur le cadmium .............................................................................................................. 6

I. 1- Mecanisme de toxicité du cadmium ............................................................................................. 6

I. 2- Intoxication aiguë ......................................................................................................................... 7

I. 2. 1- Intoxication aiguë par voie digestive ........................................................................................ 7

I.2.2- Intoxication aiguë par voie respiratoire ..................................................................................... 7

I.2.3- La fièvre des métaux .................................................................................................................. 8

I. 2. 4- Pneumopathie cadmique.......................................................................................................... 8

I. 3- Intoxication chronique .................................................................................................................. 8

I. 5- Pathologies liees au cadmium .................................................................................................... 10

I.5..1- Effet sur la fonction respiratoire .............................................................................................. 10

I.5.2- Effet rénal du cadmiun ............................................................................................................. 11

I.5.3- Effet sur la fonction cardiaque ................................................................................................. 11

I.5.4- Effet sur le systeme nerveux .................................................................................................... 11

I.5.5- Génotoxicité du cadmium ........................................................................................................ 13

I.5.6- Effet moléculaire du cadmium ................................................................................................. 14

II . Généralités sur les paramètres biochimiques ............................................................................... 17

II.1- Transaminases (ALAT/SGTP ET ASAT/SGOT) ...................................................................... 17

II.2- Créatinine ................................................................................................................................... 18

II.3- Urée ............................................................................................................................................ 19

II.4- Cholestérol ................................................................................................................................. 20

II.5 Bilirubine ..................................................................................................................................... 20

II.6- Sodium ....................................................................................................................................... 21

II.7- Chlorure ..................................................................................................................................... 22

Pages

XI

II.8- Potassium ................................................................................................................................... 23

II.9- Valeurs usuelles de quelques paramètres de la biochimie du sang chez le rat .......................... 24

II.10 -Toxicité du cadmium sur quelques paramètres biochimiques ................................................. 26

II.10.1 - Toxicité hépatique ................................................................................................................ 26

II.10.2 –Toxicite rénale ...................................................................................................................... 27

III- Généralités sur les paramètres hématologiques……….…...…………………………………...28

III.1- Les cellules de l’immunité ........................................................................................................ 28

III.2-Formules globulaires ................................................................................................................. 28

III.3- Formule leucocytaire ................................................................................................................ 30

III.4- Valeurs usuelles de quelques paramètres hématologiques du sang chez le rat ........................ 31

III.5 - Toxicite du cadmium sur quelques paramètres hématologiques ............................................. 33

IV- Généralités sur les paramètres histologiques ............................................................................... 34

IV.1- Etude de la rate ......................................................................................................................... 34

IV.1.1- Formation de la rate ............................................................................................................... 34

IV.1.2- Structure de la rate ................................................................................................................. 34

IV.1.3- Rôle de la rate ....................................................................................................................... 37

IV.1.4- Recyclage du fer par la rate ................................................................................................... 39

IV.1.5- Orientation de la défense immunitaire .................................................................................. 39

IV.1.6- Rôle de la rate dans la formation des globules rouges .......................................................... 40

V. Problématiques du cadmium en Cote d’Ivoire .............................................................................. 41

V.1- Pollution environnementale ....................................................................................................... 41

V.2- Pollution lagunaire au cadmium ................................................................................................ 42

V.3- Risque sanitaire lié au cadmium en Côte d’Ivoire ..................................................................... 44

V.3.1- Risque sanitaire lié à la culture maraichère ............................................................................ 44

Materiel et Methodes ....................................................................................................................... 46

I-Matériel ........................................................................................................................................... 47

I.1-Matériel biologique ...................................................................................................................... 47

I.2-Matériel technique ........................................................................................................................ 47

I.2.1- Gros Matériels .......................................................................................................................... 47

I.2.2- Materiels usuels utilisés dans le cadre de l’étude ..................................................................... 47

I.2.3- Matériel pour la migration sur gel d’agarose ........................................................................... 48

I.3- Réactifs et produits chimiques .................................................................................................... 48

I.3.1-Produits chimiques utilisés lors de l’extraction de l’ADN ........................................................ 48

XII

I.3.2- Les produits chimiques pour la contamination des Animaux, la conservation des organes et la

désinfection ........................................................................................................................................ 48

I.3.3- Réactifs pour le dosage biochimique........................................................................................ 48

II- Méthodes ....................................................................................................................................... 49

II.1- Etude de la toxicité aiguë du sulfate de cadmium par la méthode 423 OCDE pour la

détermination de la DL50 .................................................................................................................... 49

II.1.1- Choix de l'espèce animale ....................................................................................................... 49

II.1.2- Préparation et contamination des animaux ............................................................................. 49

II.1.3- Préparation de la solution de cadmium à dministrer ............................................................... 50

II.1.4- Determination de la Dl50 ......................................................................................................... 50

II.2- Etude de la Toxicité subaiguë du sulfate de cadmium ............................................................... 52

II.2.1- Choix et Préparation des animaux d’expérience ..................................................................... 52

II.2.2- Méthode d’administration des doses ....................................................................................... 52

Ii.2.3- Sacrifice Des Animaux et Prélèvement des organes ............................................................... 55

II.2.3.1- Prélèvement de sang ............................................................................................................. 55

II.2.3.2- Prélèvement des organes ...................................................................................................... 55

II.2.3.3- Détermination de l’évolution de la masse des animaux et des organes ............................... 57

II.2.3.4- Dosage des paramètres hématologiques .............................................................................. 57

II.2.3.5- Méthode de dosage des paramètres biochimiques ............................................................... 58

II.2.3.5.1- Dosage des marqueurs sériques du foie ............................................................................ 58

II.2.3.5.1.1- Dosage de l’activité de L’Alanine Aminotransferase (ALAT/GPT) ............................. 58

II.2.3.5.1.2- Dosage de l’activité de l’Aspartate Aminotransferase (ASAT/STGO) ......................... 59

II.2.3.5.2- Dosage des marqueurs sériques des reins ......................................................................... 60

II.2.3.5.2.1- Dosage de la Créatinine ................................................................................................. 60

II.2.3.5.2.2- Dosage de l’urée ............................................................................................................. 61

II.2.3.5.3- Dosage des marqueurs sériques de la rate ......................................................................... 61

II.2.3.5.3-1- Dosage du cholestérol total ............................................................................................ 61

II.2.3.5.3.2- Dosage de la bilirubine totale ......................................................................................... 62

II.2.3.5.4- Méthode de dosage des ions.............................................................................................. 64

II.2.3.6- Tests anatomohistologiques ................................................................................................. 64

II.2.3.7- Evaluation de la toxicité génique par la détection de l’apoptose ......................................... 64

II.2.3.7.1- Méthode d’extraction de l’ADN de la rate ........................................................................ 64

II.2.3.7.2- Méthode de préparation du gel d’agarose ......................................................................... 65

II.2.3.7.3- Evaluation du polymorphisme de l’ADN par migration sur le gel d’agarose 1% ............ 65

XIII

II.2.8- Méthode d’analyse statistique ................................................................................................. 66

Résultats et discussion ..................................................................................................................... 67

I- Résultats ......................................................................................................................................... 68

I.1- Détermination de la toxicité aigüe et subaigüe ........................................................................... 68

I.1.1- détermination de la toxicité aigüe par la méthode 423 OCDE ................................................. 68

I.1.2- Etude de la toxicité subaiguë du sulfate de cadmium .............................................................. 70

I.1.2.1- Action du cadmium sur le poids des rats ............................................................................... 72

I.1.2.1.1- Effet dose-réponse du cadmium sur le poids corporel des rats .......................................... 72

I.1.2.1.2- Effet comparé de l’action de la dose médiane et de la forte dose du sulfate de cadmium

sur les deux sexes de rats ................................................................................................................... 75

I.1.2.2- Action du sulfate de cadmium sur le poids moyen des organes ............................................ 77

I.1.2.2.1- Effet de la toxicité du cadmium sur le poids du foie .......................................................... 77

I.1.2.2.1.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen du foie chez les rats Wistar mâles ...... 77

I.1.2.2.1.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen du foie chez les rats Wistar femelles 77

I.1.2.2.2-Effet de la toxicité du cadmium sur le poids moyen des reins ............................................ 79

I.1.2.2.2.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen des reins chez les rats Wistar Mâles . 79

I.1.2.2.2.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen des reins chez les rats Wistar femelles

............................................................................................................................................................ 79

I.1.2.2.3- Action du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la rate chez le Rat .......................... 81

I.1.2.2.3.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la aate chez les rats Wistar mâles .. 81

I.1.2.2.3.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la rate chez les rats Wistar femelles

............................................................................................................................................................ 81

I.1.2. 3 - Action du sulfate de cadmium sur les marqueurs biochimiques des organes ..................... 83

I.1.2. 3.1- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction hépatique .......................................... 83

I.1.2.3.2- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction rénale ................................................. 86

I.1.2.3.3- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction splénique ................................... …..101

I.1.2.3.4 -Evaluation de l’action du cadmium sur les paramètres hématologiques ........................ ..104

I.1.2.3.4.1 -Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée érythrocytaire ............... 104

(Globules Rouges, Hémoglobine, Hématocrite, MCV, MCH, MCHC) .......................................... 104

I.1.2.3.4.2 -Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée leucocytaire .................. 104

(Globules Blancs, Neutrophiles, Monocytes, Lymphocytes) .......................................................... 104

I.1.2.3.4.3 -Effets du sulfate de cadmium sur les plaquettes sanguines ........................................... 105

I.1.2.3.5- Toxicité du cadmium sur l’hémostasie des ions (Sodium, Potassium et Chlore) ............ 107

XIV

I.1.2.3.6- Impact tissulaire du cadmium sur la rate chez les rats ..................................................... 109

I.1.2.3.6.1 - Action du sulfate de cadmium sur le Tissu splénique chez les rats mâles .................. 109

I.1.2.3.6.2 -Action du sulfate de cadmium sur le tissu splénique chez les rats femelles ................ 109

I.1.2.3.7- Action du sulfate de cadmium sur l’ADN splénique ....................................................... 114

II- Discussion .................................................................................................................................. 116

Conclusion et Perspectives ............................................................................................................ 123

Références bibliographiques ......................................................................................................... 126

Annexes…………………………………………………………………………………………....143

XV

LISTE DES ABREVIATIONS

ADN : Acide Désoxyribonucléique

ALAT : Alanine Amino Transférase

ASAT : Aspartate Amino Transférase

BET : Bromure d’Ethidium

Ca2 + : Ion calcium

CCMH : Concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine

Cd : Cadmium

Cd-MT : Complexe cadmium métallothionéines

CPA : Cellule Présentatrice d’Antigène

DH : Hémimélie dominante

DL50 : Dose Lethale inhibant 50% de la population

ERO : Espèce réactifs de l’oxygène

ETM : Eléments Traces Métalliques

g /mol : Gramme par mole

g /cm3 : Gramme par centimètre cube

GLs : Les ganglions lymphatiques

Hg : Mercure

mg/kg : Milligramme par kilogramme

mg/L : Milligramme par litre

mmol/l : Millimole par litre

mV : Millivolt

µg : Microgramme

µg/L : Microgramme par litre

μg/g : Microgramme par gramme

NFS : Numération Formule Sanguine

NaCl : Chlorure de sodium

ng/L : Nanogramme par litre

ng/m3 : Nanogramme par mètre cube

OLS : Organes lymphoïdes secondaires

OMS : Organisation Mondiale de la Santé

OCDE : Organisation de Coopération et de Développement Economique

Pb : Plomb

Ppm : Partie par Million

XVI

IARC : Agence Internationale pour la Recherche sur le Cancer

m3 : Mètre cube

MCH : Mean corpuscular hemoglobin

MCHC : Mean corpuscular hemoglobin concentration

MCV : Mean corpuscular volume

MT : Métallothionéines

SMP : Plaque mésodermique splanchnique

TBE : Tris Borate EDTA

TCMH : Teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine

VGM : Volume globulaire moyen

Zn : Zinc

XVII

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Effets moleculaires du cadmium……………………………………………………......... 16

Figure 2: Schéma de la rate.……………………………………………... 36

Figure 3 : Coupe longitudinale de la rate de souris et de l’homme. (Reina et Georg, 2005)………. 38

Figure 4: Diagramme synoptique de l’etude de la toxicite aigüe …………………………….......... 51

Figure 5: Schéma synoptique de la methode de preparation des gavages, des etudes biologiques

et anthropométriques (conception Diaby, 2014)…………………………...…………………….....

56

Figure 6: Effet dose-reponse du cadmium sur le poids des rats males…...…..………..………….... 73

Figure 7: Effet dose-reponse du cadmium sur le poids des rats femelles…...……….…………...... 73

Figure 8: Effet comparé du cadmium sur le poids des males et femelles a la dose mediane (6,66

mg/kg)……………………………………………………………………………...……….............

76

Figure 9: Effet comparé du cadmium sur le poids des males et femelles a la dose (20

mg/kg)……………………………………………………………………………………................

76

Figure 10: Effet du sulfate de cadmium sur le poids du foie chez les rats wistars males………...... 78

Figure 11 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids du foie chez les rats wistars femelle……….. 78

Figure 12 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids des reins chez les rats wistars males……...... 80

Figure 13 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids des reins chez les rats wistars femelles…...... 80

Figure 14: Effet du sulfate de cadmium sur le poids de la rate chez les rats wistar males……........ 82

Figure 15: Effet du sulfate de cadmium sur le poids de la rate chez les rats wistar femelles……… 82

Figure 16: Effet comparé d’ASLT chez les mâles et femelles à la dose médianes (6,66 mg/Kg)…. 84

Figure 17: Effet comparé d’ALTL chez les mâles et femelles à la dose médiane (6,66 mg/Kg)…. 84

Figure 18 : Effet comparé d’ASLT chez les mâles et femelles à la plus forte dose (20 mg/Kg)….. 84

Figure 19: Effet comparé d’ALT chez les mâles et femelles à la dose forte (20 mg/Kg)……..…… 84

Figure 20: Effet comparé de l’urémie chez les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

88

Figure 21: Effet comparé de l’urémie chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

88

Figure 22: Effet comparé de la créatinémie chez les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)………………………………………………………………………………………….

88

Figure 23: Effet comparé de la créatinémie chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

88

Figure 24: Effet comparé de la bilirubine chez les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

Pages

XVIII

mg/Kg)……………………………………………………………………………………………… 90

Figure 25: Effet comparé du cholestérol chez les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

90

Figure 26: Effet comparé de la bilirubine chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

90

Figure 27: Effet comparé du cholestérol chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)………………………………………………………………………………………………

90

Figure 28a : Toxicité tissulaire du sulfate de cadmium sur la rate chez les mâles (Gx10)………… 99

figure 29b: Toxicité tissulaire du cadmium sur la rate chez les femelles (Gx10)……….................. 101

Figure 30: Profil électrophorétique de l’ADN splénique soumis à l’action du sulfate de cadmium. 103

XIX

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I : Impact du cadmium sur les organes…....................................................................... 12

Tableau II : Valeurs de référence de quelques paramètres biochimiques chez le rat (Andreu.,

2005)…………………………………………………………………………………………...

25

Tableau III: Valeurs de référence de quelques paramètres hématologiques chez le rat

(Andreu., 2005)………………………………………………………………………………...

32

Tableau IV: Niveau de teneur en Cadmium dans les eaux de surface et lagunes……………... 43

Tableau V: Répartition des doses de sulfate de cadmium administrées par groupes de lots

d’animaux……………………………………………………………………………………….

54

Tableau VI: Impact du sulfate de cadmium sur les rats et détermination de l’intervalle de

ladose létale 50% (Dl50)………………………………………………………………………

69

Tableau VII: Détermination de la dose maximale tolérée par la méthode de galtier., (1974)

modifiée……………………………………………………………………………………........

71

Tableau VIII: Pourcentage d’évolution du taux de croisance chez les rats mâles…………….. 74

Tableau IX : Pourcentage d’évolution du taux de croissance chez les rats femelles………… 74

Tableau X : Effet du cadmium sur les marqueurs du foie chez les rats mâles…………………. 85

Tableau XI : Effet du cadmium sur les marqueurs du foie chez les rats femelles……………... 85

Tableau XII: Effet du cadmium sur les marqueurs des reins chez les rats mâles……………… 87

Tableau XIII: Effet du cadmium sur les marqueurs des reins chez les rats femelles…………... 87

Tableau XIV: Effet du cadmium sur la bilirubine et le cholestérol chez les rats males……….. 91

Tableau XV: Effet du cadmium sur la bilirubine et le cholestérol chez les rats

femelles……………....................................................................................................................

91

Tableau XVI: Effet du cadmium sur la formule globulaire chez les rats……………………… 94

Tableau XVII: Effet du cadmium sur les ions chez les rats males……………………………... 96

Tableau XVIII: Effet du cadmium sur les ions chez les rats femelles…………………………. 96

Pages

1

INTRODUCTION

2

Les métaux lourds (plomb, mercure, arsenic, cadmium…) sont des polluants engendrés pour

la plupart du temps par l'activité humaine. Ils ont un fort impact toxicologique sur les végétaux, les

produits de consommation courante et sur l'homme Du point de vue scientifique et technique, les

métaux lourds sont définis comme des éléments métalliques ayant une densité supérieure à 5 g /cm3

(Raskin et al., 1994 ; Amir et al., 2014) et un numéro atomique supérieur à 11.

Ces polluants ont fait l’objet d’un protocole de convention sur les métaux lourds, signé à

Arhus au Danemark en 1998 où la priorité a été portée sur le cadmium, le plomb et le mercure. En

France, la teneur du sol ou de sédiments en métaux toxiques tels que le plomb est critique sur un

site de démantèlement d'armes chimiques découvert où le sol contenait en 2007 jusqu'à 150 000

mg/kg d'arsenic (Anonyme 1, 2007 ; Bausinger et al.,. 2007).

Au japon, en ce qui concerne le cadmium, ses effets ont été constatés pour la première fois

dans les années 50 où une consommation de riz contaminé était à l’origine de la maladie d’Itai-Itai

ou maladie du « aie-aie » caractérisée par des douleurs osseuses (Inaba et al.,. 2005). Au Pakistan,

dans la rivière Malir à Karachi, des concentrations en cadmium allant de 0,002 à 0,07mg/L ont été

enregistrées. Quant à la nappe phréatique dans ce même pays, l'analyse sur divers site a enregistré

des concentrations de cadmium allant de 0,001 à 0,21mg/L. Pour les eaux de surface, cette

concentration était de 0,2 mg/L (Lone et al., 2003). Selon l’OMS, la concentration tolérable de

cadmium dans l'eau de boisson est 0,003 mg/L. ce qui n’est pas le cas au Pakistan où elle est élevée

du fait de la contamination par des effluents issus des décharges et des industries (OMS., 2011).

Toujours au Pakistan, 80% des maladies sont causées par la consommation d'eau de mauvaise

qualité. Ces eaux proviennent de ces nappes phréatiques et de ces eaux de surfaces polluées par les

rejets industriels (textiles, ciment, pétrole, fertilisant, pesticide) (Amir et al., 2014). Au Cameroun,

des études ont montré que les ustensiles faits à base d’aluminium par les forgerons pour la cuisson

des aliments seraient une source de contamination au cadmium (Weidenhamer et al., 2014). Ce qui

est une menace pour la santé des africains ayant pratiquement les mêmes habitudes culinaires. Une

étude menée Nigeria a montré que le cadmium affecte la qualité des spermatozoïdes et est

responsable de l’infertilité masculine. L’ingestion d’aliments, de l’eau et l’inhalation sont les

principales voies de contamination (Cambra et al., 1999). En effet, les principales causes de

contamination au cadmium chez l’homme sont l’alimentation (poisson, mollusques, végétaux riches

en fibre) et le tabagisme (Jarup, 2002; Satarug et Moore, 2004). La cigarette contient plus de

3000 substances dont le cadmium, le nickel et le cobalt (Aoshima et al., 2003). Quant à sa

consommation, le cadmium inhalé interagit avec les alvéoles pulmonaires causant ainsi des

dommages (Amir et al., 2014). Plusieurs études ont été réalisées et ont démontré voire confirmés

que les effets néfastes du cadmium portent principalement sur le foie et le rein (Satarug et al.,

3

2002). En effet, après absorption, 30% du cadmium atteignent le foie, 30% atteignent les reins et le

reste est distribué dans l’organisme (Robin., 2013). Même après interruption de la source de

contamination, le cadmium reste longtemps dans le sang avec une demi-vie approximative de 75 à

128 jours (Jarup et al., 1988) et longtemps dans l’organisme avec une demi-vie de 25 ans. Ce long

séjour du cadmium dans l’organisme est capable d’affecter un large spectre de composants

cellulaires cibles (petits polypeptides essentiels tels que le glutathion, diverses métalloenzymes,

ATPases, membranes lysosomales…) et d’interférer avec le métabolisme du calcium du fait de la

similarité de leurs propriétés physico-chimiques (Verbost et al., 1988). Cette capacité du cadmium

à se substituer au calcium, lui confère un caractère cytotoxique, mutagène et cancérigène (Hoffman

et Niyogi, 1977). C’est ce caractère cytotoxique du cadmium que nous allons étudier et chercher à

comprendre son action sur la rate, un organe lymphoïde secondaire du système immunitaire.

La problématique est que ce polluant est dans nos quotidiens, il est inodore et ses sels

(chlorure de cadmium, sulfate de cadmium, nitrate de cadmium…) sont solubles dans l’eau

(Anonyme 2, 2009). Sur terre, il y'a en moyenne 0,1 à 0,2 mg/Kg de cadmium et dans les océans,

cette concentration est de 5 à 110 ng/L (IARC., 2012). Et le pire est qu’il ne possède aucun rôle

biologique connu à ce jour et s’avère être un toxique très destructif pour l’organisme dont les

organes cibles comme on le sait déjà sont principalement les reins, le foie, les poumons et la

prostate (IARC., 2012) et les principales sources de contamination sont la cigarette, la fumée de

soudure, les aliments contaminés et l’eau (Robin, 2013). Vu sa quasi-présence, depuis janvier

2008, le parlement Européen s’est employé à interdire l’utilisation du cadmium dans les

équipements électrique et électroniques (Florenz., 2001).

En Côte d’Ivoire, au plan économique, la problématique de ce métal est qu’il est une menace

pour le cacao (Anonyme 3, 2009). Le chocolat serait une source de contamination au cadmium du

fait de certains engrais phosphatés (Anonyme 3, 2009). D’où une inquiétude pour l’économie

ivoirienne. Au plan environnemental, des études menées à la décharge d’Akouedo ont montré une

forte concentration en cadmium. Ce qui constitue une menace pour les eaux de proximité à travers

l’eutrophisation du milieu aquatique, et une dégradation de la nappe phréatique (Kouassi et al.,

2006). Cette dégradation est un danger pour le champ captant nord de la Société de Distribution

d’eau en Côte d’Ivoire (SODECI) qui alimente Abidjan en eau de consommation en raison de

60 000 m3 d’eau par jour constituant ainsi un problème de santé publique lié aux métaux pour la

population Abidjanaise. Par conséquent le risque lié à une intoxication au cadmium en Côte

d’Ivoire est réel. Plusieurs études menées sur les mammifères ont montré que le cadmium et ses

composés causent des dommages génétiques, la mutation des gènes, la cassure de l'ADN, des

dommages chromosomiques et une perturbation de la réparation de l'ADN (IARC 1993). Ces

4

pathologies seraient dues à un déséquilibre cellulaire dont le mécanisme biochimique et

immunologique mérite d’être étudié. C’est pourquoi notre travail « Etudes biochimique,

hématologique et histologique du sulfate de cadmium chez les rats WISTAR» est une étude relative

à la réponse biologique de l’organisme en présence du cadmium à différentes concentrations sur les

organes (le foie, les reins et la rate).

L’objectif général de ce travail est d’étudier la toxicité du sulfate de cadmium sur ces

organes. Pour atteindre cet objectif général, différents objectifs spécifiques ont été fixés, à savoir :

Déterminer l’intervalle de concentrations toxiques avec la DMT et la DL50

Montrer l’action du cadmium sur les principaux organes vitaux (foie, reins et rate) à travers

l’étude des différents marqueurs biochimiques

Montrer l’impact tissulaire splénique du cadmium grâce à des études histopathologiques à

travers des coupes histologiques,

Mettre en évidence la génétoxicité du cadmium à travers son impact sur l’ADN (apoptose)

des cellules de la rate.

.

REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

5

REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

REVUE

BIBLIOGRAPHIQUE

6

I- Généralités sur le cadmium

Le cadmium est un métal blanchâtre argenté, découvert pour la premier fois par le

professeur de métallurgie Friedrich Stromeijer en 1817 dans un minerai de zinc appelé minerai de

calamine « cadmia» (Llewellyn, 1994 ; Honey., 2015). Friedrich Stromeijer l’appela alors

cadmium (Cossa et Lassus, 1989).

C’est un métal de transition du groupe II B de la classification périodique des éléments entre

le zinc et le mercure. De par son numéro atomique 48, il se situe entre l’argent et l’iridium (Cossa

et Lassus, 1989). Le cadmium a une masse volumique de 8,6 g/cm3, une masse atomique de 112,4

g /mol.

I. 1- Mécanisme de toxicité du Cadmium

Le cadmium est un polluant environnemental. IL s'accumule dans le corps avec l'âge et

seulement une petite partie est excrété par jour (Hyder et al. 2013). Les deux principales sources

d’exposition au cadmium de la population en générale sont l’alimentation et le tabagisme (Pascal et

al., 2010). Le tabagisme constitue un apport important de cadmium (environ 1 μg par cigarette).

L’apport de cadmium dans l’eau de boisson est en général inférieur à 0,1 μg/L (WHO, 2004 ). Le

cadmium étant absorbé soit par voie gastro-interstinale ou pulmonaire se retrouve dans la

circulation sanguine. Au niveau sanguin, le cadmium présent dans le compartiment est

principalement (environ 95%) intra-érythrocytaire lié à l’hémoglobine (Pascal et al., 2010).

Il est rapidement distribué dans le foie et les reins (cortex rénal) et, dans une moindre mesure, dans

le pancréas et la rate. Environ, la moitié du cadmium de l’organisme est localisé dans le foie et les

reins. Ainsi, sa migration vers le foie se fait sous forme de complexe avec diverses protéines telles

que l'albumine. Dans le foie a lieu des réactions de détoxication où le cadmium forme un complexe

avec le glutathion (GSH) et avec les métallothionéines (MT). La formation de complexes Cd-MT

neutralise les effets toxiques du cadmium (Hyder et al. 2013). Le complexe Cd-MT est ensuite

redistribué dans tous les organes, notamment dans les reins contrairement au complexe Cd-

albumine qui ne passe pas la barrière glomérulaire du fait de son haut poids moléculaire. Ces

complexe Cd-MT seront stockés dans le foie ou vont migrer vers le rein pour être éliminés

(Klaassen et al., 1999). Dans les reins, 50% sont éliminés et 50% sont réabsorbés par endocytose.

La dégradation du complexe réabsorbé par les lysosomes entraine la libération du cadmium qui

interagit avec d'autres composants cellulaires rénaux et de les endommager (Tang et al., 1998;

Barbier et al., 2005). L’apparition donc d’une atteinte néphrologique altère les capacités

d’élimination rénale du cadmium (Pascal et al., 2010). Quant aux complexes Cd-GSH, ils seront

éliminés dans la bile. L’excrétion du cadmium est faible et très lente, elle est essentiellement

7

urinaire. La demi-vie sanguine du cadmium, correspondant à la durée d’élimination de la moitié de

la quantité de cadmium présent dans le sang, est d’environ 100 jours (Pascal et al., 2010).

Et la demi-vie biologique du cadmium, correspondant à la durée d’élimination de la moitié de la

quantité de cadmium présent dans l’organisme, est particulièrement longue, puisqu’elle est

d’environ 20 à 40 ans.

I. 2- Intoxication aiguë

I. 2. 1- Intoxication aiguë par voie digestive

Des études menées ont montré que la dose létale (DL50) du cadmium par voie orale chez

l’animal dépend de l’espèce chimique du cadmium. Elle est proche de 30 mg/kg pour les sels

solubles, comme le chlorure ou l’acétate, et peut atteindre 5000 mg/kg pour le sulfure, très peu

soluble. La DL50 du cadmium métallique chez la souris peut atteindre 890 mg/kg (Ricoux et

Gasztowtt., 2001).

Les manifestations cliniques des intoxications au cadmium et leur traitement sont fonction

de la voie d’exposition, de l’organe cible. L’ingestion de cadmium ou de ses composés inorganiques

peut survenir notamment lors de la prise d’aliments ou de boissons contaminés par du cadmium

(Bernard et Lauwrerys., 1986). En effet, l’ingestion accidentelle de sels minéraux de cadmium

est rapidement suivie de troubles digestifs intenses: nausées, vomissements importants, douleurs

abdominales, diarrhées. Ces premiers symptômes sont souvent accompagnés de crampes

musculaires et d’une hyper-salivation. A doses élevées, les pertes digestives sont responsables

d’une hypovolémie et de désordres hydroélectrolytiques kg (Ricoux et Gasztowtt., 2001).

L’insuffisance rénale est la conséquence des troubles hémodynamiques et d’un effet toxique direct

sur les tubules rénaux. Aux doses massives, la mort peut survenir en quelques heures (Bismuth,

2000).

I.2.2- Intoxication aiguë par voie respiratoire

Par voie respiratoire, après une période rapide asymptomatique (4 à 10 h), apparaissent des

signes d’irritation grave (toux, douleurs thoraciques), des troubles digestifs (nausées,

vomissements), accompagnés de frissons, de fièvre, de céphalées, de courbatures et d’une

hyperleucocytose (Satarug et al., 2004). Après 1 à 3 jours après l’exposition, la mort peut survenir.

Ainsi, l’autopsie réalisée montre des signes de l’œdème pulmonaire. Apres 3 à 10 jours après

l’exposition dans les cas tardifs, on observe des signes d’hépato- et de néphro-toxicité, des infarctus

(Lauwerys, 1990). D’après les cas rapportés d’ntoxication aiguë par voie respiratoire, on estime

8

que la mort peut être provoquée par des expositions de 10 min à 150-300 mg Cd/m3, de 1 h à 40-50

mg Cd/m3 ou de 8 h à 5 mg Cd/m3.

I.2.3- La fièvre des métaux

Cette pathologie est aussi connue sous les noms de « fièvre du lundi » et « fièvre des

fondeurs ou des soudeurs », signe que ces deux professions étant les plus exposées aux fumées

d’oxydes métalliques (Gordon et Fine., 1993). L'inhalation de fumées d'oxydes métalliques,

notamment de fumées d’oxyde de zinc entraine les fièvres des métaux lors d’opérations de

chauffage de cadmium pour fabriquer des alliages avec d’autres métaux, de pulvérisations de

cadmium sur des surfaces (Pascal et al., 2010).

Au début, les symptômes apparaissent 4 à 8 heures après une exposition surtout le plus

souvent le soir succédant l’exposition. Parmi ces signes, on peut citer l’état pseudo-grippal

caractérisé par une sensation de malaise général, une forte fièvre avec parfois, des céphalées, des

myalgies, des frissons, des nausées, voire des vomissements. A cela s’ajoute des signes d'irritation

des voies aériennes supérieures (toux) accompagnées parfois de dyspnée et une hypoxémie

transitoire modérée. Le liquide de lavage broncho alvéolaire montre, le plus souvent dans les 24

premières heures après l’exposition, une augmentation importante des polynucléaires neutrophiles

(10 à 50%). La méconnaissance de ces symptômes conduit la plupart de ces cliniciens à porter le

diagnostic d’une infection virale. Le suivi donc de la température corporelle journalière est Le

meilleur paramètre quant à suspecter cette fièvre des métaux.

.

I. 2. 4- Pneumopathie cadmique

L’intoxication par inhalation de fumées de cadmium peut avoir des répercutions sur la santé.

En effet, après quelques heures de latence, une pneumopathie chimique aiguë dénommée

pneumopathie cadmique présente des signes d’irritation des voies respiratoires comprenant une toux

sèche, une dyspnée et des douleurs suivi d’une fièvre, de céphalées, de myalgies et d’une

hyperleucocytose (Barnhart., 1984). La pneumopathie cadmique peut aboutir à une broncho-

alvéolite hémorragique aboutissant au décès du patient dans 10 à 25% des cas. Parfois, une atteinte

hépatique et rénale modérées sont associées (Fernández, 1996).

I. 3- Intoxication chronique

Le cadmium existe à l'état naturel sur la terre et dans les océans. Il a la propriété d’émettre

des vapeurs bien en dessous de son point d’ébullition même à l’état solide, se transformant

rapidement dans l’air sous forme d’un oxyde métallique.

9

L'exposition au cadmium de façon chronique ou aigue affecte la santé et la vie des

organismes (IARC, 2012). Après contamination, il est principalement stocké dans le foie et les

reins (Andujar et al., 2010). Les lésions se manifestent dès 50 ppm, après 60 à 75 jours

d’exposition, par une dégénérescence des cellules des tubules proximaux mettant

vraisemblablement en jeu un stress oxydatif. Les premiers cas d’intoxication aiguë au cadmium ont

été décrits dans la littérature en 1858 et les premiers cas d’intoxication chronique ont été décrits

beaucoup plus tard en 1942 en France dans l’industrie de fabrication de batteries Ni-Cd (Andujar

et al., 2010). Et dans les années 1950, l'intoxication chronique au cadmium a été observée pour la

première fois au Japon dans le bassin de la rivière Jinzu à Toyama. Les habitants de cette zone ont

été victime de certaines pathologies à savoir le dysfonctionnement rénal et la douleur osseuse.

L'intoxication chronique au cadmium donc affecte principalement les reins et le foie.

De nos jours, la concentration de cadmium dans le bassin de la rivière Jinzu à Toyama au

niveau de la population est encore élevée. L'exposition chronique au cadmium à faible

concentration provoque la défaillance rénal, le diabète rénal compliqué, ostéoporose, un

dérèglement de la pression sanguine et un risque élevé de cancer lorsque la concentration de

cadmium atteint 50µg/g de tissus. Le cadmium persiste dans l'organisme pendant au moins 30 ans

(IARC 1993; Nakagawa & Nishijo 1996). L’excrétion étant très faible et très lente, elle s’effectue

essentiellement par voie urinaire et très faiblement par voie fécale (1 %), par la sueur et la salive.

Le cadmium présent dans le tabac varie entre 0,5 à 1 µg/cigarette. L’oxyde de cadmium

produit au cours de la combustion est fortement biodisponible. L’inhalation de fumées d’oxyde de

cadmium est à l’origine de fièvres d’inhalation ou de pneumopathies chimiques. Environ 10% de

l’oxyde de cadmium inhalé se dépose dans les alvéoles pulmonaires et 30 à 40% passe dans la

circulation sanguine par un mécanisme non élucidé à ce jour mais qui pourrait utiliser le

transporteur DMT1. L'exposition chronique tout comme l'exposition aigüe est bien connues chez le

modèle animal où l'on a pu observer une hépathotoxicité du foie, une dégénérescence des cellules

du foie et l'apoptose (Habeebu et al., 2000). Ces effets néphrotoxiques ont été particulièrement

étudiés chez les rongeurs. Le cadmium est un toxique cumulatif: sa demi-vie biologique est estimée

chez la souris et le rat entre 200 et 700 jours; chez certains primates, elle peut même dépasser 22

ans.

Une étude comparative a été menée entre la mortalité due à une exposition au cadmium et le

cancer du foie aux Etats-Unis où il a été montré que l'exposition chronique au cadmium peut

entrainer des dommages du foie. C'est la première étude ainsi réalisée dans ce sens. Selon une

prévision, 50µg/g de cadmium dans le rein correspond à 2-4 µg/jour et ce qui peut atteindre en 50

10

ans 1µg/kg de poids corporel par jour (Buchet et al., 1990) et la prévision tolérable hebdomadaire

serait de 7µg/kg de poids corporel ou 70µg/jour (WHO, 1989).

Selon le codex alimentarius à travers son comité pour additif alimentaire et contaminants a

élaboré un plan sur la limite maximale de contamination au cadmium et le plomb. Ainsi, la

concentration de cadmium dans les mollusques et les crustacés est entre 1-2mg/kg (Kruzynski,

2004). Ce qui a permis au pays d’établir une limite maximale de risque de contamination au

cadmium. Ainsi, Pour la consommation des mollusques, des quantités de cadmium admissibles

(limites maximales) ont été établies: 1 mg/kg de poids corporel, (1 ppm) pour l'Europe, 2 mg/kg (2

ppm) pour Australie, Nouvelles Zélande et Hong Kong. Les Etats Unis et Canada n'ont rien fixé

(Satarug et Moore, 2004).

I. 5- Pathologies liées au cadmium

L'absorption intestinale de cadmium est d'environ 30µg par jour en fonction de l'âge, des

paramètres biologiques, du sexe et régime alimentaire (Satarug et Moore, 2004). Une intoxication

chronique conduit à une accumulation de cadmium, dont la demi-vie est estimée de 15 à 20 ans

(Jarup, 2002), dans les tissus comme le foie, les reins, les poumons et également les os. Les

différents dommages cellulaires suite à une exposition chronique s’expliquent par le fait que

seulement une très faible proportion de cadmium est excrétée de l’organisme (< 10%)

principalement dans l’urine et les selles (Jarup, 2002). Outre les conditions d'exposition au métal,

une carence ou un faible apport en fer, zinc, et calcium favorise l'accumulation du cadmium dans le

duodénum (Reeves et Chaney, 2004) pouvant entrainer des inflammations du poumon, des

problèmes rénaux et l'anémie. Le taux élevé de β2-microglobuline dans l'urine est un indicateur

précoce de dysfonctionnement rénal lors d'une contamination au cadmium mais reste non

spécifique. Cependant, la détermination de la concentration de cadmium dans le sang et l'urine reste

la meilleure option pour l'évaluation de la contamination au cadmium. Le cadmium a été désigné

par l’IARC comme un cancérigène de catégorie 1 par inhalation.

I.5.1- Effet sur la fonction respiratoire

Selon les conditions d'exposition au métal, 5% du cadmium ingéré est absorbé par le tractus

gastro-intestinal sous forme de sel, tandis que 90% du cadmium inhalé est absorbé par voie

pulmonaire ((Jarup, 2002). Le métal inhalé se répartit entre le tractus gastro-intestinal par action

mucociliaire et les alvéoles pulmonaires (Satarug et Moore, 2004). Une exposition aigüe cause la

fièvre, le rhumatisme, des atteintes pulmonaires par inhalation.

11

I.5.2- Effet rénal du cadmiun

Suite à une unique injection ou prise orale de cadmium, une forte accumulation a lieu dans

le foie et très faiblement dans les reins de souris, tandis que la distribution du métal évolue dans le

temps pour se concentrer dans le cortex rénal (Swiergosz-Kowalewska, 2001).

La toxicité du Cd lié à la métallothionéine (MT) serait moins importante que celle du Cd

non lié. En effet, des études menées sur des souris n'exprimant pas la MT ont démontré la présence

de lésions rénales nettement plus sévères que chez les souris témoins (Liu et al., 1998). La MT est

donc une protéine intracellulaire qui a un rôle double lors d'intoxications chroniques au Cd. Elle

diminue généralement la toxicité du Cd et d'autres métaux en liant les cations métalliques

électrophiles qui autrement interagiraient avec des molécules cibles par des attaques

nucléophiliques. Par ailleurs, le Cd lié à la métallothionéine (Cd-MT) dans la circulation sanguine

est filtré au niveau des glomérules et réabsorbé dans les tubules proximaux. Au niveau des cellules

tubulaires, la MT est dégradée par les lysosomes et le Cd est libéré (Squibb et al., 1984). La

production de MT dans les cellules tubulaires est stimulée par le Cd présent dans le cortex rénal

jusqu’à un certain seuil (supérieurs à 200 μg/g), où la synthèse de MT ne suffit plus et les niveaux

de Cd non lié sont suffisamment hauts pour causer des dommages tubulaires (Staessens et al.,

1984).

I.5.3- Effet sur la fonction cardiaque

Chez le rat, une augmentation significative du poids du cœur a été observée par Kutzman et

al., (1986), suite à une exposition par inhalation à 1,06 mg Cd/m3 de CdCl2 pendant 62 jours, 5

jours par semaine à raison de 6 heures par jour. Le poids corporel de ces rats était aussi

significativement réduit suite à cette exposition (Tableau I).

I.5.4- Effet sur Le système nerveux

Des études chez l'humain menées par Klaassen, (2001) montrent une corrélation entre un

comportement anormal et/ou une diminution de l'intelligence chez les enfants et les adultes exposés

au Cd (Tableau I). En effet, la barrière hémato-encéphalique et les cellules épithéliales possédant

des jonctions serrées limitent l'entrée du Cd au niveau du système nerveux central. Il se pourrait

toutefois que le Cd comme le Hg puisse pénétrer la barrière hématoencéphalique par mimétisme

moléculaire.

12

Tableau I: Impact du cadmium sur les organes

METAL CIBLE PATHOLOGIE REFERENCES

CADMIUM

REINS

Dommages tubulaires,

dysfonction rénale

Staessens et al., 1984

CŒUR

Augmentation significative du

poids du cœur

Kutzman et al.,

(1986),

CŒUR

Augmentation significative du

poids du cœur

Kutzman et al.,

(1986),

Système nerveux diminution de l'intelligence

chez les enfants et les adultes

exposés (étude à vérifier)

Klassen, 2001

FOIE Augmentation du poids du

foie chez les rats par

inhalation

Kutzman et al.

(1986)

TESTICULES Diminution de la fertilité chez

les animaux mâles, effets

foetotoxiques et tératogènes

chez les rongeur, chez les

fumeurs, réduction de la

qualité du sperme

Wu et al ., 2008

RATE Atrophie, immunodéficiences

des splenocytes

Li., et al., 2010

13

I.5.5- Génotoxicité du cadmium

Plusieurs études ont montré que le Cd ne peut se lier à l’ADN que dans des expériences in

vitro. Dans ces conditions, le Cd a une affinité beaucoup plus grande pour d’autres molécules

comme les métallothionéines (Goering et al., 1993; Klaassen et al., 1999; Waalkes, 2003).

L’exposition au Cd a été associée aux cancers de poumons, de la prostate, du pancréas, du foie et

des reins (Verougstraete et al., 2002; Waisberg et al., 2003; Nawrot et al., 2006). Il a été classé

comme cancérogène de type I par l’Agence Internationale pour la Recherche sur le Cancer (IARC).

Les mécanismes de cancérisation sont principalement indirects. Les ERO générés par le Cd

interviennent non seulement dans toutes les phases du développement d’un cancer mais aussi dans

l’induction de certains proto-oncogènes.

Une exposition environnementale à long terme au Cd peut s’avérer dangereuse chez les

humains (Achanza et al., 2001). Dans des études in-vitro, il a été démontré que le Cd peut se lier à

l’ADN et induire de nombreux changements biochimiques, y compris l'expression génique

aberrante et la transduction du signal (Luevano & Damodaran., 2014). Cependant, cette hypothèse

reste à vérifier quant à la cancérogénicité effective du cadmium. D'autres études complémentaires in

vivo utilisant de faibles concentrations de Cd, qui imite l'exposition humaine chronique, sont

garantis pour un éclairage supplémentaire sur l'effet du Cd comme cancérogène.

La rate est le site des réponses immunitaires innées, mais l’impact du cadmium sur ce type

d'immunité a été moins exploré (Jelena et al., 2014). Les effets différentiels de Cd sur les activités

immunitaires de cellules de la rate pourraient contribuer à notre compréhension de la complexité

des effets toxique de ce métal (Jelena et al., 2014). C’est un immuno-toxique puissant, il affecte

les immunocytes à la fois chez les humains et chez les rongeurs (Li et al., 2010).

L'immunosuppression par exposition aux métaux lourds ainsi peut être un biomarqueur pour prévoir

le risque de carcinogenèse provoqué par les métaux cancérogènes eux-mêmes ou l'agent

cancérogène additionnel selon Sandrita et al., (2003). Des données montrant que 1 mg/kg de Cd

exerce des effets pro-inflammatoires et immunosuppresseurs sur les deux types de réponses

immunitaires (Jelena et al., 2014). Les propriétés immunosuppressives de cadmium ont été

démontrées in vivo et in vitro sur l'homme et les rongeurs (Li et al., 2010). Ces effets

immunosuppresseurs se produisent à des doses relativement faibles de cadmium, ce qui indique que

le système immunitaire est très vulnérable aux effets toxiques du cadmium (Blakley, 1985).

L’effets de Cd in vivo ou in vitro peut être attribuable à différents dosages ou à la durée

d'exposition (Jelena et al., 2014). L'exposition in vitro fournit des informations utiles pour suggérer

quelles populations cellulaires ou fonctions cellulaires doivent être examinées dans des conditions

d'exposition in vivo (Blakley, 1985). L’exposition de cellules de rate de souris in vitro au cadmium

14

a affecté les lymphocytes et les macrophages spléniques (Jelena et al., 2014). In vitro l’apoptose

des splénocytes a été observée chez les souris. Egalement, une suppression de la réponses des

cellules T a été constatée (Jelena et al., 2014). Les réponses des lymphocytes T spléniques ont été

affectées différemment par l'administration du Cd in vivo. Ce qui a entrainé une diminution de la

prolifération des cellules T (Jelena et al., 2014). De nombreuses études sont similaires aux

résultats obtenus à savoir que l'exposition au Cd induit la mort apoptotique et nécrotique (Li et al.,

2010). Les effets Apoptogènes de Cd in vivo, sont considérés comme étant responsables de la

réduction de la prolifération cellulaire splénique. L’apoptose entraine les dommages de l'ADN et a

été observés dans les lymphocytes spléniques de poulet traitées avec Cd (Li et al., 2010). Le

cadmium entraine donc la mort cellulaire par apoptose (Son et al., 2010). Ainsi, sur la base des

preuves expérimentales principalement à partir de modèles animaux in vivo, le Cd est capable de

provoquer des dommages à la fois sur la réponse immunitaire humorale et cellulaire (Li et al.,

2010). Par exemple, chez les poulets, le Cadmium provoque la suppression immunitaire, la

suppression des réponses immunitaires à médiation cellulaire et humorale et entraine une atrophie

de la rate (Li et al., 2010). Le mécanisme de l'atrophie splénique est inconnue, mais dans la

maladie inflammatoire de l'intestin, une atrophie splénique peut également se produire (Trewby et

al., 1981). Toutefois, lors de l’exposition des rats au cadmium, aucune hématurie n’a été observée.

Aussi, le cadmium entraine-t-il la production de radicaux libres et peroxydes lipidiques, et perturbe

les systèmes antioxydants. Ce mécanisme est à la base de l’immuno-toxicité du cadmium (Li et al.,

2010.

I.5.6- Effet moléculaire du cadmium

Le Cd n'est pas un élément essentiel. En revanche, ses propriétés physiques et chimiques, proches

de celles du Calcium, lui permettent de traverser les barrières biologiques et de s'accumuler dans les

tissus. Il agit par mimétisme de métaux physiologiques ou d’autres molécules afin de traverser les

membranes cellulaires. Le rayon du Cd2 + (Ca2 + = 0,97 Å et Cd2+ = 0,99 Å) et sa configuration

électronique ressemblent beaucoup à ceux du Ca2+ (Loubna., 2009). D’où une compétition où le

cadmium inhibe la réabsorption de calcium éventuellement en bloquant un canal calcique situé dans

le tubule distal, et cela conduit à une hypercalcinurie ainsi qu’à la formation de caillots (Barbier et

al., 2004). En plus, les dommages rénaux engendrés par le cadmium provoquent une diminution de

la métabolisation de la vitamine D et, ainsi, une diminution de l’absorption intestinale de calcium.

Le cadmium est un métal qui n'a aucun rôle biologique connu à ce jour.

Aussi, le cadmium a-t-il sa structure électronique [Kr] 5s2 4d10 comparable à celle du zinc [Ar] 4s2

3d10. Ils sont dans la même colonne du tableau périodique. Néanmoins, l’homéostasie du zinc peut

15

être perturbée par celui-ci. Cependant, le Zinc joue un rôle protecteur contre le cadmium. En effet,

le Zinc induit la production de protéines protectrices comme les métallothionéines et les glutathion

qui ont pour rôle de piéger le cadmium en vue de faciliter son élimination. Par ce mécanisme, le

Zinc prévient les intoxication au Cadmium en inhibant l'apoptose (Jacquillet et al., 2006).

Le taux d'absorption du cadmium chez l'humain est de 5% (WHO 1989). Ce taux varie entre 20 et

30% selon les individus (Satarug et al., 2004) et est facilité par les protéines transporteur de

métaux Nramp2 tout comme le DMT1 (Tallkvist et al., 2001) surtout chez les personnes ayant une

déficience en Fer (Zoller et al., 2001). Le premier signe de lésions rénales est une augmentation de

la protéinurie tubulaire, caractérisée par l'excrétion urinaire de certaines protéines de faible masse

moléculaire, dont la β2-microglobuline, l'α1-microglobuline et la Nacetylglucosaminidase

(Rousselet, 2007; Jarup, 2002). Ces protéines sont normalement filtrées par le glomérule et

réabsorbées dans les tubules proximaux. Leur excrétion dans l'urine indique donc des lésions de ces

tubules. L’induction de la protéinurie tubulaire par le cadmium traduit son impact cellulaire et

évolue vers des dommages glomérulaires caractérisés aussi par l’excrétion urinaire de protéines de

masse moléculaire élevée, comme l'albumine, ainsi que le glucose, le phosphate, le calcium et

l'acide urique (Figure 1).

16

Figure 1: Effets moléculaires du cadmium (Layachi et Kechrid, 2013 ; Waisberg et al., 2003).

Dans la première colonne, sont décrites les cibles biochimiques immédiates du Cd. La deuxième

colonne présente les conséquences au niveau de la physiologie cellulaire : inhibition de la réparation

de l’ADN; inhibition des antioxydants entraînant ainsi le stress oxydant; activation des signaux et

induction des proto-oncogènes cellulaires; inhibition de la méthylation de l’ADN; rupture de

l’adhérence cellule-cellule. La colonne de droite montre les liens probables entre les différentes

étapes dans la carcinogenèse.

Dommage

cellulaire Induction de

l’apoptose

Inhibition

de la

réparation

d'ADN

Dommage de l’ADN

Mutation des gènes

Stress

oxydative

Tumeur

maligne

Hausse dommage ADN

Evénements spontanés

Induction

du cancer

Rupture

d'adhérence

de cellules

Inhibition de la

méthylation de

l’ADN

Activation

signal

cellulaire

Diminution

antioxydants

Perturbation

de E-

cadherine

Lésion

preneoplastique

Promotion de

la prolifération

17

II . Généralités sur les paramètres biochimiques

II.1- Transaminases (ALAT/SGTP et ASAT/SGOT)

Les mesures des activités enzymatiques de foie (ALT [alanine aminotransferase ] et AST

[Asparate amniotransferase ]) sont utilisées dans le diagnostic et l'évaluation de l'affection

hépatique (Kim et al., 2008). Des transaminases élevées peuvent refléter une atteinte

hépatocellulaire ou une perturbation de l’écoulement de la bile (Overbeck-Rezaeiana et Beat

Helbling., 2014).

Les transaminases (ou aminotransférases) catalysent la réaction de transfert d'un groupe amine d'un

acide aminé. Le groupe amine est transféré soit de l'acide aspartique, soit de l'alanine à l'acide α-

cétoglutarique (Kim et al., 2008). Elles ont donc une grande importance dans le cycle du citrate.

L’alanine aminotransferase (ALT) encore appelée sérum glutamate-pyruvate transaminase (SGPT)

est une enzyme exclusivement cytoplasmique. Elle se compose de 496 acides aminés, qui sont

codés par un gène situé au niveau du chromosome 8 (Prati et al., 2002). L’alanine-

aminotransférase (ALT = GPT) se trouve essentiellement dans les hépatocytes, elle est donc un

marqueur très spécifique d’une atteinte hépatocellulaire. Sa demi-vie est de 47 heures.

Indépendamment de l'affection hépatique, l'activité ALT dans le sérum peut être affectée par un

certain nombre de facteurs non liés à la nécrose hépatique. Dans le cas des hépatites stéatosiques

non alcooliques (obésité, diabète, hyperlipidémie..), stéatohépatite non alcoolique, des affections

hépatiques alcooliques et d'une atteinte hépatique due aux produits chimiques, une élévation de

l'ALT est constatée (Green et al., 2002; Kim et al., 2008 ; Overbeck-Rezaeiana et Beat

Helbling., 2014). Les niveaux d'ALT diffèrent selon le sexe, avec des valeurs plus élevées chez les

hommes que chez les femmes (Prati 2002). Cependant, la mesure de l’activité de l’ALT a été

considérée comme un marqueur fiable et sensible pour les affections hépatiques (Kim et al., 2008).

L’aspartate aminotransferase (ASAT) ou sérum glutamate-oxaloacétate transaminase

(SGOT) possède une isoforme cytoplasmique (demi-vie ≈ 40 h) et une isoforme mitochondriale

(demi-vie ≈ 10 h) (GIBONEY., 2005). Des dommages cellulaires sérieux entraîneront la libération

mitochondriale. AST est présente surtout dans le cœur et le foie, le pancréas, un peu moins dans les

muscles puis les reins (GIBONEY., 2005 ; Thapa et Anuj Walia., 2007)..

hépatites aigües : les deux enzymes augmentent (10 fois), mais ALAT > ASAT (rapport

ASAT / ALAT < 1)

hépatites chroniques : l'activité est 2 à 10 fois supérieure à la normale, avec un rapport

ALAT/ASAT qui se normalise (rapport ASAT / ALAT ≥ 1).

alcoolisme (cirrhose, hépatite, stéatose) : l'ALAT peut diminuer par déficit en vitamine B6 et

18

l'ASAT augmente à cause de la cytolyse. Dans ce cas le rapport ASAT/ALAT > 2 (70% des

cas),

atteintes cardiaques: seule ASAT augmente (6 h après un infarctus, maximum 36 à 48 h,

revient à la normale en 5 à 6 jours). ALAT augmente plus tardivement (5 à 6 jours) à cause

d'une souffrance hépatique (diminution du débit sanguin selon l'étendue de l'infarctus).

atteintes musculaires: ASAT augmente (10 à 100 fois) par rapport à la CK (créatine kinase).

II.2- Créatinine

La créatine est synthétisée dans le foie à partir de deux acides aminés (arginine et glycine) et

d'un donneur de groupement méthyl (S-adénosyl-méthionine). La créatinine arrive au niveau du

muscle par voie sanguine où elle est phosphorylée par l'ATP pour donner la phosphocréatine

(réserve d'énergie du muscle). La phosphocréatine peut redonner de l'ATP sous l'action de la

créatine kinase. L’ATP est utilisée comme source d'énergie pour la contraction musculaire. En

permanence, une certaine quantité de phosphocréatine, proportionnelle à la masse musculaire, se

cyclise en perdant son phosphate. Le produit formé est la créatine qui n'est pas réutilisable par le

muscle et qui est éliminé dans l'urine (ASHA et al., 2012).

La créatinine est le produit final de la dégradation de la créatine spécialement formée dans les

cellules musculaires au cours du phénomène de la contraction musculaire. Elle est ensuite soumise à

la filtration glomérulaire pour être totalement excrétée dans les urines (Terjung et al, 2000 ;

Grenier-Michaud et al., 2011). La créatinine est filtrée passivement au niveau des glomérules et

n’est ni excrétée, ni réabsorbée. C’est un "bon témoin" de l'intégrité du glomérule et leur

élimination est proportionnelle à leurs concentrations sanguines. L'élimination de la créatinine est

constante pour un sujet donné et est le reflet de sa masse musculaire. La mesure de la créatinine

dans le sang permet d’évaluer la capacité d’excrétion des reins de façon plus spécifique que

l’urée (Grenier-Michaud., 2011 ; Pratik., 2013). Il est principalement filtré hors du sang par les

reins (Pratik., 2013). L’insuffisance rénale est une diminution progressive rapide du pouvoir de

filtration des reins (nécessaire à l’élimination des déchets du sang), associée à un déséquilibre de

l’organisme en sel et en eau et à des difficultés de régularisation de la pression du sang (tension

artérielle).

Au plan biologique, elle se traduit par une augmentation de la créatinémie et une baisse de la

créatinurie. La clairance de la créatine est diminuée.

En cas d’insuffisance rénale aigüe : le rapport urée sanguine/créatinémie est inférieur à 100

en expression molaire. Elle est généralement réversible et guérit le plus souvent. Elle

19

consiste en une privation brutale de l’organisme de sa fonction rénale (fonctionnement des

reins).

En cas d’insuffisance rénale chronique: le rapport urée sanguine/créatinémie est supérieur à

100 en expression molaire. L’atteinte glomérulaire est irréversible et son degré de gravité est

variable. Les causes sont multiples. Toutes les maladies atteignant les reins peuvent évoluer

vers une insuffisance rénale chronique. On les range en deux catégories. Les maladies

rénales à proprement parler, qu’elles atteignent exclusivement les reins ou non (diabète) et

les maladies des voies excrétrices (urètre, vessie, calices, bassinet), congénitales

(malformation) ou acquises (tumeur de la vessie).

Clairance de la créatinine = créatininurie/créatininémie

Toutefois, les formules suivantes sont les plus utilisées:

Clairance de la créatinine selon Cockroft et Gault

- Chez l'homme = 1,25 x Poids (kg) x (140 - âge) / créatinine (µmol/l)

- Chez la femme = 1,04 x Poids (kg) x (140 - âge) / créatinine (µmol/l)

Clairance de la créatinine selon MDRD (Modification of Diet in Renal Disease)

- Chez l'homme = 186 x [créatinine (µmol/l) x 0,0113]-1,154 x âge- 0,203

Le résultat obtenu est:

x 1,21 pour les sujets d'origine africaine

x 0,742 pour les femmes

II.3- Urée

L'urée est une des molécules permettant à l'organisme d'éliminer l'azote en excès.

L'uréogenèse a lieu exclusivement dans le foie lors du catabolisme des acides aminés (Grenier-

Michaud et al., 2011). L'urée est filtrée au niveau du glomérule et n'est réabsorbée que

passivement. Son élimination dépend de la diurèse. Lors d’une insuffisance rénale, l'urémie

augmente et l'azoturie (urée urinaire) diminue. Cependant, cette augmentation de l’urée sanguine

révèle indirectement un dysfonctionnement rénal car l’urée est un indicateur peu spécifique

puisqu’elle dépend aussi de l’ingestion de protéines, source d’acides aminés, et du fonctionnement

hépatique (Grenier-Michaud et al., 2011). Contrairement aux hypo-urémies qui traduisent une

insuffisance hépatique sévère (cancer du foie, cirrhose) ou bien à un déficit en enzyme du cycle de

l'urée.

20

II.4- Cholestérol

Le cholestérol sanguin a deux origines principales:

- Une origine exogène avec l’apport alimentaire périodique,

- Et une origine endogène avec la biosynthèse hépatique.

Le cholestérol est présent dans le sang sous deux formes. Ce sont le cholestérol libre avec une

concentration identique aussi bien dans les hématies que dans le plasma, et le cholestérol estérifié

retrouvé dans le plasma après une estérification dans le foie. Par ailleurs, Kamoun et al., (1993) ont

présenté le cholestérol comme une molécule située au carrefour de la synthèse des hormones

stéroïdiennes telles que la testostérone, la progestérone, l’œstradiol, le cortisol etc.

D’après Eastham, (1978), les variations physiologiques dues au cholestérol sont observées

dans les situations suivantes que sont les repas riches en lipides; l’âge; la diète; la grossesse; les

saisons. Quant aux variations pathologiques dues au cholestérol, elles sont observées dans les

situations suivantes:

- Les augmentations du taux de cholestérol sont obtenues dans :

* les atteintes hépatiques;

* les atteintes rénales;

* les atteintes pancréatiques;

* les atteintes thyroïdiennes.

- Les diminutions du taux de cholestérol sont obtenues dans:

* les atteintes hépatiques;

* les infections graves;

* les anémies;

* les traitements avec des médicaments particuliers (les hormones comme le

clofibrate et l’androstérone);

* les attardés mentaux;

* l’insuffisance congénitale en acyl-transférase.

II.5 Bilirubine

La bilirubine est le produit de la dégradation des hématies vieillis ou abimés. Ces hématies vont

libérer le hème et la globine (Basso et al., 1991). Dans le foie, la bilirubine se lie à d'autres

molécules avant d'être éliminée dans la bile.

En effet, la bilirubine non conjuguée, hydrosoluble est acheminée dans le foie où elle est

conjuguée par l’UDP-glucuronyltransférase avant d’être éliminée dans la bile (Overbeck-

Rezaeiana et Beat Helbling., 2014). Il y a une hyperbilirubinémie non conjuguée soit en cas

21

d’hyperproduction de bilirubine (hémolyse, érythropoïèse inefficace), soit baisse de la captationde

bilirubine ou de la conjugaison (mal.de Gilbert,syndrome de Crigler-Najjar, médicamenteuse).Une

hyperbilirubinémie conjuguée est constatée pour la plupart du temps dans le cas d’une insuffisance

hépatique (ascension de la bilirubine dès que le foie a perdu plus de 50% de sa capacité excrétrice)

ou d’une obstruction biliaire. Une augmentation isolée de la bilirubine conjuguée peut se voir dans

les syndromes de Dubin-Johnson ou de Rotor (Overbeck-Rezaeiana et Beat Helbling., 2014).

I.6- Sodium

Le sodium est le principal cation extracellulaire. Il intervient dans l’excitabilité

neuromusculaire. Cependant, sa fonction essentielle est le maintien de l’équilibre osmotique

(Heming et Bidani, 1995; Ritter et al., 2001). Il y a environ 90g de sodium dans la totalité de

l’organisme, ce qui correspond à 3910 mEq répartis de la façon suivante:

44% ou 1720 mEq (40g) dans l’eau extracellulaire.

9% ou 352 mEq (8,1g) dans l’eau intracellulaire

47% ou 1840 mEq (42g) dans l’os.

Les besoins quotidiens en sodium alimentaire sont très variables, probablement par la suite de

l’existence de mécanismes spéciaux retenant le sodium en cas de pertes importantes. Des

modifications de la concentration en sodium extracellulaire causent des déplacements équivalents

d’eau qui peuvent modifier les conditions osmotiques intracellulaires.

L’excrétion du sodium par l’urine dépend fortement de l’apport alimentaire et de l’état

d’hydratation. Le taux de sodium est dosé pour évaluer la fonction rénale et pour étudier l’équilibre

hydro-électrolytique et acidocétosique.

Le sodium et le chlore sont toujours très intimement liés. Ils sont en quantité équivalente dans

les compartiments extracellulaires (80 à 90%). La déshydratation isotonique correspond à la perte

de sodium et d'eau équivalente. La déshydratation hypertonique est une plus grande perte d'eau que

de sodium, quand la déshydratation hypotonique équivaut à une plus grande perte de sodium que

d'eau.

L’hyponatrémie (concentration < 135 mmol/l) est constatée lors de la déshydratation

isotonique ou lors de la rétention d'eau suite à une fuite du sodium. Exemple: diminution de

l'aldostéromie (maladie d'Addison)

L’hypernatrémie (concentration > 150 mmol/l) est constatée après une alimentation trop

riche en sodium ou lors d’une déshydratation hypertonique (diabète insipide) ou après une

rétention de sodium avec une hypokaliémie lors d'une insuffisance cardiaque ou d'une

surproduction d'aldostérone.

22

Le sodium urinaire (natriurie) sur un spécimen au hasard peut être utilisé pour différencier

l'urémie prérénale de l'urémie rénale :

natriurie < 10 mmol/l s'observe dans l'urémie prérénale; le Na est réabsorbé dans le

mécanisme de compensation à l'hypovolémie sous l'action de l'aldostérone.

natriurie > 20 mmol/l traduit la perte de Na+ dans l'urine (pathologie tubulaire ou mauvaise

réabsorption).

Le calcul de FENa (fraction de sodium excrétée dans l'urine) est un meilleur indicateur de la

fonction tubulaire:

FENa = [Na urinaire] × [Créatinine plasmatique] / [Na plasmatique] × [Créatinine urinaire].

Ce rapport est multiplié par 100 pour obtenir un résultat en pourcentage. Il est à noter que les

concentrations sont toutes en mmol/l. La fonction tubulaire est Normale, si FENa< 1%. Si FENa>

1%, on assiste à des cas de pathologies tubulaires (insuffisance rénal aigüe), de perte de sodium par

diurèse osmotique (diabète) ou d’utilisation de certains diurétiques.

II.7- Chlorure

Le chlorure est le principal anion extracellulaire. Il sert à réguler l’équilibre de la répartition

liquidienne extracellulaire. L’augmentation physiologique du chlore urinaire accompagne les

diurèses post menstruelles et sa baisse s’observe au cours de la rétention hydrosodée

prémenstruelle. Ces changements évoluent parallèlement à une augmentation et à une diminution

des taux de sodium urinaire.

Le chlore et le trou anionique sont mesurés lors des troubles acido-basiques. Le chlore est

l'anion le plus présent dans le sérum avec un taux normal de 92 à 120 mmol/l (Jones, 1975). Le rôle

essentiel du chlore est de maintenir l’électroneutralité. L'absorption se fait dans le petit intestin. Par

contre sa relation avec le bicarbonate au niveau de l'échange est ce qu’est le sodium avec

l'hydrogène. Il est filtré au niveau du glomérule et est réabsorbé à 99%; au niveau proximal 60-70%

passivement; au niveau de l’anse de Henlé 20-30% avec le sodium et le potassium, et au niveau

distal 10-15%. L'hyperchlorémie associée à l’hypernatrémie entrainent une alcalose respiratoire et

une acidose métabolique avec trou anionique normal (acidose dite hyperchlorémique).

L'hypochlorémie associée à l’hyponatrémie entraine une acidose respiratoire (l'hypercapnie entraîne

un transfert des chlorures du plasma vers les hématies et une hyperchlorurie).

On parle de:

erreur de labo, si (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3-) < 9 mmol/l.

hypoprotéinémie, si (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3-) < 16 mmol/l,

trou anionique, si (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3-) = 16 mmol/l,

23

présence d'acides organiques en excès, si (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3-) > 22 mmol/l,

II.8- Potassium

Le potassium est le principal cation intracellulaire (Fumeaux, 2007) avec une concentration

intracellulaire de 130 à 150 mmol/l et une concentration extracellulaire de 3 à 5 mmol/l chez

l’homme adulte. Cette haute concentration cellulaire est maintenue par la pompe Na-K-ATPase. Il

est présent en faible quantité dans le plasma et le liquide interstitiel. Le potassium est reconnu pour

son action neuromusculaire normale et, son rôle est déterminant dans la polarisation des

membranes.

L’apport quotidien de potassium alimentaire de l’homme est de 2 à 4 g, soit 50 à 100 mEq.

L’élimination par les urines d’environ 2,5 g (60 mEq). Des quantités minimes sont éliminées par les

selles et par la sueur. Une carence en potassium est pratiquement impossible, car tous les aliments

courants sont riches en potassium.

L’absorption intestinale est passive, car elle suit celle de l’eau et est complète quels que soient les

apports. L’excrétion du potassium est en majorité urinaire par sécrétion au niveau du tube contourné

distal. Cette sécrétion est sous la dépendance des minéralocorticoïdes, notamment l’aldostérone qui

est le principal régulateur au niveau rénal (Melin, 2000). L’élimination normale du potassium se

poursuit même quand l’organisme est carencé, car il n’y a pas de mécanisme de conservation

comme dans le cas du sodium. Par contre, le potassium excédentaire est éliminé tant que le

fonctionnement rénal est normal. La quantité quotidienne de potassium éliminée par l’urine est de

10 à quelques centaines de mEq.

L’hypokaliémie s’obtient lors:

d’une malnutrition entrainant des pertes digestives ou des pertes rénales (par le

tubule distal. On parle de tubulopathies ou d’hyperaldostéronisme). L'aldostérone est

un minéralocorticoïde qui accroît l'excrétion du potassium dans l'urine.

d’une perturbation de l'équilibre acido-basique dans l'alcalose (pH > 7,45). Le H+ des

cellules se déplace vers l'extérieur de la cellule, quand le K+ et Na+ se déplacent en

sens inverse pour la neutralité. L'alcalose augmente l'excrétion du potassium.

L’hyperkaliémie est due à:

une hypoaldostérone ou une insuffisance rénale

une déshydratation hypertonique

une surcharge alimentaire pour les insuffisants rénaux (fruits et légumes)

l'hémolyse

une perturbation de l'équilibre acidobasique constatée dans l'acidose (pH < 7,35). Cela

24

entraine une diminution de l'excrétion rénale du potassium (déficience de l'insuline,

diabète, problèmes rénaux). Aussi, cet équilibre acidobasique peut être observé lors de

l'acidose métabolique où les H+ pénètrent dans la cellule alors que le K+ en sort pour

maintenir la neutralité.

Le potassium dans le plasma ne donne pas un bon aperçu du potassium dans le corps. Dans

plusieurs situations, le potassium agit à l'inverse du bicarbonate dans le plasma pour maintenir

l’équilibre acidobasique.

II.9- Valeurs usuelles de quelques paramètres de la biochimie du sang chez le rat

Les recherches bibliographiques menées par Andreu., (2005) chez les rats ont conduit à la

détermination des valeurs usuelles de quelques paramètres biochimiques consignées dans le tableau

II

25

Tableau II : Valeurs de référence de quelques paramètres biochimiques chez le rat (Andreu.,

2005)

Paramètres Valeurs usuelles

Créatinine (mg/dl) 0,5-1,5

Urée (mg/dl) 6-23

ALAT (UI/l) 20-90

Cholestérol (mg/dl) 40-130

Bilirubine totale (mg/dl) 0-0,5

Potassium (mEq/l) 3,5-9

Sodium (mEq/l) 140-150

26

II.9 -Toxicité du cadmium sur quelques paramètres biochimiques

II.9.1 - Toxicité hépatique

Le cadmium est un métal lourd toxique trouvé dans le tabac. IL est connu pour être un polluant

environnemental associé aux sources industrielles multiples comprenant la production des batteries,

la galvanoplastie, la peinture et l'engrais. Il est très perturbateur pour l’organisme (Sandrita., 2003).

Les paramètres biochimiques sont d'une importance primordiale pour apprécier de nombreux

dysfonctionnements et pathologies permettant ainsi d'évaluer d'éventuel effet toxique du cadmium

sur les fonctions physiologiques de l'organisme (Smaoui et al., 2000). Le foie est l’organe majeur

impliqué dans la toxicité du cadmium (Neera Singh et al., 2013).

L'aspartate aminotransferase (AST) et l'alanine aminotransferase (ALT) sont utilisées en

toxicologie animale comme des marqueurs de dysfonctionnement hépatique (Hannah et al., 2002 ;

Fahim et al., 2012). Cependant, ALT est le plus bon marqueur de dommage du foie (FAHIM et al.,

2012). La fonction hépatique donc est évaluée par l'activité de ces enzymes en plus de l'acide

phosphatase qui sont dans le cytoplasme. Leur présence dans le sang est une confirmation des

dommages hépatiques. De nombreux travaux ont été réalisés sur la toxicité du cadmium. En effet,

Fahim et al., (2012) ont administré par injection intraveineuse une dose de 2,284 mg/kg de

cadmium, il resort de cette étude que les transaminases ont subi une augmentation. Quant à Layachi

et Kechrid., (2012), leur résultats montrent une élévation de l’activité enzymatique de

l’Aspartate amino transferase (35,2 ± 3,9 U/L) et l’Alanine transaminase (78,6 ± 1,5 U/L) dans le

sérum des rats contaminés au chlorure de cadmium par la voie orale à la dose de 200 mg/L

pendant 4 semaine. L’augmentation de ces enzymes montre un dommage hépatique et pourrait

s’expliquer par le relâchement de ces enzymes du tissu vers le plasma due à l’altération de la

perméabilité membranaire. Lors de l’étude de Vinodini et al., (2014), ils ont associé ces

dommages à une nécrose due à la toxicité du cadmium. Ces travaux ont ainsi corroboré ceux de

Egwurugwu et al., ( 2007) qui avaient constaté une augmentation des transaminases chez des rats

traités au cadmium pendant 6 semaines à la dose de 200 mg/L. D’autres travaux traitent de la

toxicité du cadmium sur les paramètres hépatiques. Les rats traités au cadmium pendant 30 jours

par voie orale ont enregistré une augmentation des transaminases (ASAT= 46.00±4.56 U/L;

ALT=95,00±13,54 U/L) comparativement aux témoins (ASAT= 24,17±1,72 U/L; ALT=32,33±7,94

U/L) dans l'étude de Neera et al., (2013). Ces travaux ont montré que l'accumulation et la toxicité

du cadmium dépendent du temps et de la dose administrée (Milton et al., 2013).

Il en est de même chez les poissons où l’effet de la toxicité du cadmium a entrainé une

augmentation des transaminases. Cependant, cette augmentation de l'activité enzymatique des

27

transaminases en milieu aquatique est un marqueur de condition de stress et de l'exposition aux

polluants ( Zikić et al., 2001 ;Hannah et al., 2002).

II.9.2 –Toxicité rénale

Un taux important de la masse sanguine passe par les reins, les rendant ainsi extrêmement

vulnérables à l'effet cytotoxique de nombreux polluants tels que le cadmium, le plomb et le mercure

(Boujelbene et al., 2002). Durant leur expérience sur l'évaluation de la toxicité du sulfate de

cadmium (Asagba, et Obi, 2004), les rats Wistar censés être les témoins ont enregistré la présence

de cadmium dans les reins. Ce qui témoigne de la pollution des eaux et des aliments. Les reins sont

donc les principaux cibles après ingestion du cadmium (Wang et al., 2014) où 50 % du métal

s'accumule avec une demi-vie de 10 à 35 ans et crée des lésions rénales (Siddiqui ., 2010 ;

Poontawee et al., 2016).

Le cadmium est un agent hypertenseur. En effet, Olaiya et al., (2013) ont induit l'hypertension aux

rats avec du chlorure de cadmium (1mg/kg/jour pendant 4 semaines par voie orale).

De nombreux travaux ont été réalisés sur la toxicité rénale du cadmium. Pendant trois mois, les rats

ont consommé de l'eau enrichie au chlorure de cadmium (50 mg/L). Il ressort de cette étude que les

marqueurs biochimiques des rein (urée et créatine) ont significativement augmenté (Kowalczyk E.

et al., 2002). Ces auteurs ont ainsi pu démontrer qu'une exposition à long terme au cadmium

endommage les reins (Kowalczyk et al., 2002). Pendant 30 jours par contre lors de son étude sur

l'effet protecteur de l'ail, Siddiqui, (2010) a constaté une augmentation significative de la

creatininemie et de l'urémie chez les rats traités au cadmium à la dose de 0,6 mg/kg. Dans l'étude de

Asha et al., (2012), l'augmentation de l'urée et de la créatinine symbolise une altération de la

filtration glomérulaire. Ces travaux antérieurs ont été corroborés par Milton et al., (2013) qui ont

enregistré une augmentation de l'urémie (59,34±2,69 mg/dL) et de la créatininémie (2,27±0,16

mg/dL) comparativement aux témoin (37,21±1,75 pour l'urée et 1,08±0,04 pour la créatinine)

toujours chez les rats. Un taux élevé de l’urée dans le sang traduit un désordre rénal contrairement à

la créatinine dont l’augmentation traduit un disfonctionnement rénal selon Pratik et al., (2013).

Chez les cobayes, l'effet de la toxicité du cadmium est le même. En effet Obianime et al., (2011)

ont constaté une augmentation de la créatininémie (55,52±0,04 µmol/L) et de l'urémie (4,72±0,03

g/L) à la dose de 3 mg/kg CdCl2 par injection péritonéale pendant 120 heures.

28

III- Généralités sur les paramètres hématologiques

III.1- Les cellules de l’immunité

La santé se caractérise par l’équilibre et le bon fonctionnement de l’organisme. Cet équilibre

est rompu lorsque l’organisme est face à un corps étranger (métaux lourds, agents bactériens).

L’immunité est donc la capacité de l’organisme à se défendre contre ces corps étrangers: c’est la

réponse immunitaire. Cette réponse est essentiellement due à l'action des leucocytes dont il existe

différents types. Un premier groupe important de leucocytes est formé par les cellules phagocytaires

telles que les monocytes, les macrophages et les polynucléaires neutrophiles. Un deuxième groupe

important de leucocytes est constitué par les lymphocytes. Ces cellules sont à l'origine des réponses

immunitaires adaptatives car elles reconnaissent des microorganismes de façon spécifique, que

ceux-ci soient à l'intérieur des cellules de l'hôte ou à l'extérieur dans les liquides biologiques. Tous

les lymphocytes sont dérivés de cellules souches de la moelle osseuse, mais on distingue les

lymphocytes T, qui se différencient dans le thymus, et les lymphocytes B, qui se différencient dans

la moelle osseuse (Marlène, 2006). Après cette étape de maturation initiale, les lymphocytes B et T

quittent les organes lymphoïdes primaires sous-forme de lymphocytes B naïfs ou T naïfs, pour aller

à la rencontre de l’antigène dans les organes lymphoïdes secondaires que sont les ganglions

lymphatiques, les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses et la rate au sein desquels se

produisent les différentes coopérations cellulaires aboutissant à une orientation (ou polarisation) de

la réponse immune. Toutes ces étapes sont strictement contrôlées pour éviter un emballement du

système.

III.2-Formules globulaires

L'hémoglobine

L'hémoglobine (Hb) sanguine correspond à la quantité d'hémoglobine contenue dans 100 ml de

sang.

Elle varie en fonction du sexe et les valeurs normales sont:

• chez l'homme : 13 à 18 g/dl,

• chez la femme : 12 à 16 g/dl.

Le nombre de globules rouges

Il s'agit du nombre de globules rouges par mm3

. Les valeurs normales sont :

• chez l'homme : 4,2 à 5,7 Millions par microlitre,

29

• chez la femme : 4,0 à 5,3 Millions par microlitre.

L'hématocrite

Il s'agit de la répartition (exprimée en %) des globules rouges par rapport au plasma, la quantité de

globules blancs et de plaquettes ne rentrant pas en ligne de compte car en quantité très petite.

Lorsque l'hématocrite est égal à 40%, cela signifie que 100 ml de sang contient 40 ml de globules

rouges et 60ml de plasma.

Les valeurs normales sont :

• chez l'homme : 40 à 52%,

• chez la femme : 37 à 46%.

Le VGM (volume globulaire moyen)

Comme l'hématocrite correspond à un volume, si on divise l'hématocrite par le nombre de globule

rouge on obtient le volume moyen des globules rouges (Yesudass Thangam., 2015). C'est le

Volume Globulaire Moyen (VGM). Il est exprimé en µ3. Il s'agit d'une valeur moyenne, la taille des

globules rouges pouvant varier (anisocytose). Le VGM est normalement compris entre 80 et 100 µ3

Sous le seuil de 80, on parle de microcytose et au-dessus de 100 de macrocytose. Le VGM est

actuellement mesuré directement par les appareils automatiques lors d'un hémogramme. Ces

appareils vont mesurer le volume de plusieurs milliers de globules rouges ce qui permet d'obtenir

des ces mesures :

• Le VGM : moyenne arithmétique de ces volumes.

• L'indice de distribution des érythrocytes : l'automate va calculer la déviation standard autour de

cette moyenne et calculer l'indice de distribution qui varie normalement de 12 à 16 %. Au dessus de

16% se définit l'anisocytose.

La CCMH

La concentration corpusculaire (ou globulaire) moyenne en hémoglobine (CCMH) correspond à la

quantité d'hémoglobine contenu dans 100 ml de globules rouges. Ce paramètre est obtenu en faisant

le rapport entre Hémoglobine/Hématocrite (Yesudass Thangam., 2015). Il est exprimé en

gramme/100ml ou en %.

Les valeurs normales varient entre 32 et 36%.

Lorsque la CCMH est inférieure à 32%, on parle d'hypochromie. Au dessus on parle de

normochromie. Le taux maximal de la CCMH est de 38% (arrêt de la synthèse de l'hémoglobine

dans l'érythroblaste à partir de ce taux).

30

La TCMH

Paramètre moins utile, la teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine (TCMH) est calculée par le

rapport hémoglobine/nombre de globules rouges contenus dans 100 ml de sang. Elle est

normalement comprise entre 27 et 31 pg/GR.

Les réticulocytes

Ces cellules correspondent à des globules rouges très jeunes, visibles seulement avec certains

colorants. Le nombre de réticulocytes est le reflet de la production érythroblastique. Il est exprimé

en % avec des valeurs normales entre 0.5 et 1.5% des hématies (soit 25 000 à 75 000/ mm3). Ce

chiffre permet de connaître le caractère régénératif (réticulocytes élevés) ou arégénératif

(réticulocytes bas) d'une anémie.

III.3-Formule leucocytaire

Globules blancs

Le chiffre total de leucocytes

Le nombre normal des leucocytes varie entre 4 et 10 G/L (correspond à 4-10 x 109 / L ou 4000-

10000/mm3).

En dessous de 4000/mm3 on parle de leucopénie et au dessus de 10000/mm3 d'hyperleucocytose.

A l'état normal 5 types de leucocytes sont dans le sang et leur taux est souvent exprimé en % mais

la valeur absolue est plus importante (DESCAT., 2001).

• Les polynucléaires neutrophiles ont un rôle dans l'élimination par phagocytose des particules

étrangères en particulier les bactéries.

- Chiffres normaux : 2000 à 7500/mm3

• Les polynucléaires éosinophiles ont un rôle dans l'allergie et la lutte antiparasitaire.

- Chiffres normaux : 100 à 500/mm3

• Les polynucléaires basophiles ont un rôle dans l'hypersensibilité immédiate.

- Chiffres normaux : 0 à 150/mm3

• Les lymphocytes ont un rôle dans l'immunité cellulaire et humorale (synthèse d'anticorps).

- Chiffres normaux : 1500 à 4000/mm3

• Les monocytes ont un rôle dans la phagocytose et l'immunité.

- Chiffres normaux : 200 à 1000/mm3

31

Plaquettes

Les plaquettes sont utiles à l'hémostase primaire (clou plaquettaire). Leur taux habituel varie de 150

000 à 450 000 /mm3 (150 à 450 x 109/L ou 150 à 450 G/L). Sous la valeur de 150 G/L on utilise le

terme de thrombopénie ; au dessus de la valeur de 450 G/L on parle de thrombocytose (ou

d'hyperplaquettose) (DESCAT., 2001).

III.4- Valeurs usuelles de quelques paramètres hématologiques du sang chez le rat

Les recherches bibliographiques menées par Andreu., (2005) chez les rats ont conduit à la

détermination des valeurs usuelles de quelques paramètres sanguins consignées dans le tableau III

32

Tableau III : Valeurs de référence de quelques paramètres hématologiques chez le rat

(Andreu., 2005)

Paramètres Valeurs usuelles

Hématocrite 39-55 %

GR (106/mm3) 6-10

GB (103/mm3) 6-15

Neutrophiles % 13-26

Eosinophiles % 0-4

Lymphocytes % 65-85

Basophiles % 0-4

Monocytes % 0-4

Thrombocytes (103/mm3) 500-1 300

Hémoglobine (g/dl) 11-20

33

III.5 - Toxicité du cadmium sur quelques paramètres hématologiques

L'effet toxique de l'exposition au cadmium (Cd) sur le sang a été beaucoup étudié (Sherif et

Samir., 2010). En effet, lors de leur étude, Jelena et al., (2014) ont enregistré un taux élevé de

cadmium dans le sang des rats traités (0,16+0,06 µmol de Cd/Kg pour la dose de 5ppm et

0,52+0,16µmol de Cd/Kg pour la dose 50 ppm). A cette dose de 50 ppm, une augmentation des

Neutrophiles a été constatée et une diminution des lymphocytes a également été constatée. Dans le

sang, le cadmium se fixe à la membrane des érythrocytes entrainant ainsi, chez les animaux

l'anémie selon l'étude de Anju, ( 2012). Aux doses de 10 mg/kg et 20 mg/kg, une diminution de

l'hémoglobine et des hématies ont été observées (Fawzia., 2014 ; Wang et al., 2014). Cependant, à

la dose de 20mg/kg de cadmium, une augmentation des plaquettes a été observée. Pour ce auteur,

l'anémie due au cadmium a plusieurs causes à savoir que le cadmium aurait entrainé une déficience

en fer due à l'absorption gastrique, une anémie hémolytique due à la séquestration des globule

rouge dans la rate et un dommage des reins empêchant ainsi la production d'érythropoïétine

(hormone qui stimule la production des globules rouges). Toujours chez les rats, Sherif et Samir,

(2010) ont enregistré lors de leur travaux une augmentation des globules blancs (13.5 ± 0.43 K/UL)

comparativement aux témoins (7,21 ±0,34 K/UL) et une diminution des globules rouges (4,28 ±

0,93 K/UL) comparativement aux témoins (6,51±0,12 K/UL) chez les rats traités au cadmium. Une

diminution de l'hémoglobine a aussi été constatée (12.7 ±2.3 pour les traités et 19,18± 1,48 pour les

contrôles).

Chez les poissons, les effets sont les mêmes, à savoir que le cadmium a entrainé une

hematopathologie (Noor et al., 2009).

Même constat chez les poussins traités par gavage à l'acétate de cadmium (6,8 mg/ml) où il a été

constaté une diminution des érythrocytes, de l'hémoglobine et des plaquettes. Tandis qu'une

augmentation des leucocytes a été observée (Anju., 2012) pendant une durée expérimentale de 16

à 32 jours. Ces résultats montrent que le cadmium affecte le système immunitaire et les systèmes

hématopoïétiques.

34

IV- Généralité sur les paramètres histologiques

IV.1- Etude de la rate

IV.1.1- Formation de la rate

Au stade embryonnaire 12 jours (E12) de l'embryogenèse chez les souris, les facteurs de

transcription capsuline sont déjà exprimés aboutissant ainsi à la formation de la plaque

mésodermique splanchnique (SMP) qui est l'un des procédés de formation de l'axe asymétrique

gauche-droite. Le SMP, dérivé du mésoderme, est considéré comme un centre d'organisation qui

est, une initiation pour la formation de la rate. Lorsque la formation de la SMP est défectueuse,

comme cela se produit chez les souris qui sont déficientes en hémimélie dominante (DH) alors

aucune rate n’est formée (Green, 1967; Hecksher-Sorensen et al., 2004). Au stade 13,5 jours

(E13,5), les cellules lymphoïdes inducteur, qui sont identifiés comme étant phénotypiquement des

cellules CD4+, CD3 – , CD45+ sont déjà présentes dans la rate. Au stade 14,5 jours (E14,5), les

premières cellules qui colonisent la rate sont des progéniteurs érythroïdes et myéloïdes, après, les

premières cellules souches hématopoïétiques se logent dans la rate (Reina et Georg, 2005). Ces

cellules fournissent le signal inductif pour le développement des plaques de Peyer et le tissu

lymphoïde associé au nasopharynx (TLAN) et sont considérées comme étant crucial dans la

délivrance d'un signal similaire pour le développement des ganglions lymphatiques (Mebius, 2003).

Cependant, la formation de la rate dépend des interactions moléculaires qui sont distinctes

de celles impliquées dans la génération des ganglions lymphatiques et des plaques de Peyer

(Mebius, 2003).

IV.1.2- Structure de la rate

La rate est un organe lymphoïde secondaire volumineux, très vascularisé, logé dans le

quart supérieur gauche de l’abdomen, derrière l’estomac (Reina et Georg, 2005). Alors que les

ganglions lymphatiques sont spécialisés dans la capture des antigènes venant des tissus

environnants, la rate est spécialisée dans la filtration et la capture des antigènes présents dans le

sang (artère splénique) jouant ainsi le rôle d’immunosurveillance. Ainsi, elle peut répondre à des

infections systémiques. La rate est entourée d’une capsule qui envoie de nombreuses projections

(trabécules) vers l’intérieur pour former une structure compartimentée. Les compartiments sont de

deux types, la pulpe rouge et la pulpe blanche, séparés par une zone marginale diffuse (Figure 2).

La pulpe blanche correspond au tissu lymphoïde; elle est située pour l’essentiel autour

des branches de l’artère splénique, constituant un manchon lymphoïde périartériolaire, peuplé

essentiellement de lymphocytes T. La zone marginale (voir figure 1), localisée de façon

35

périphérique est riche en cellule B organisées en follicules lymphoïde primaires. Ces follicules

primaires se développent en follicules secondaires caractéristiques contenant des centres

germinatifs, où des cellules B entrent en division rapide et se différencient en plasmocytes

producteurs d’anticorps spécifiques. Cette diversité de cellules immunitaires dans la rate est

importante pour l’isolement et la mise en culture de ces dernières en vue d’application diverses

(Pabst., 1988 ; Dadoune et al., 2000). La pulpe rouge ressemble à une éponge pleine

d’érythrocytes et est le lieu de l’élimination des érythrocytes âgés ou abîmés (Reina et Georg,

2005).

La pulpe rouge est donc bien adaptée pour sa fonction de filtration du sang, mais

contient aussi des macrophages qui ont des propriétés spéciales pour la lutte contre les bactéries et

facilitant le métabolisme du fer. La position de plasmablastes dans la pulpe rouge ressemble à la

localisation de plasmablastes dans les cordons médullaires des ganglions lymphatiques, où la

production d'anticorps extrafolliculaire conduit à une entrée rapide de ceux-ci dans la circulation

sanguine.

36

Figure 2: Schéma de la rate. (Reina et Georg, 2005)

Les branches de l'artère splénique afférentes dans les artérioles centrales, qui sont recouverts par des

zones blanche. Les artérioles se terminent dans les cordons dans la pulpe rouge, d'où le sang se

heurte à des sinus veineux.

Artériole central

Zone marginale

Zone marginale

Capsule extérieure

avec trabécules

Zone des cellules T

Cordes

sinus veineux

Veine de collection

Artère splénique

afférente

37

IV.1.3- Rôle de la rate

Chez l’adulte, la rate fait partie intégrante du système lymphatique et du système vasculaire.

Ses fonctions principales sont la défense immunitaire par la fabrication d’anticorps à partir des

plasmocytes. Elle élimine aussi des micro-organismes provenant de la circulation sanguine et

participe à la destruction des cellules sanguines âgées ou anormales. La rate extrait le fer de

l’hémoglobine contenu dans les globules rouges qu’elle détruit et le garde en réserve (Hirazono et

al., 1995). Aussi, élimine-t-elle les pigments biliaires.

Chez certains mammifères, la rate stocke les cellules sanguines et les réintroduit dans le

système circulatoire selon les besoins de sorte à réguler le volume sanguin en cas d’hémorragie

(Hirazono et al., 1995). Ce qui entraine un changement anatomique de celui-ci soit par

rétrécissement du parenchyme tissulaire, soit par augmentation de son volume (splénomégalie).

Chez les rongeurs, c’est le même principe sauf que sur le plan anatomique, les rates sont

légèrement différentes de ceux des humains (Reina et Georg, 2005) (figure 3).

38

Figure 3 : Coupe longitudinale de la rate de souris et de l’Homme. (Reina et Georg, 2005) Contrairement aux souris, les humains ont une surface intérieure et une zone marginale externe, qui

est entourée par une grande zone périfolliculaire. Dans la zone périfolliculaire, certains vaisseaux

sanguins se terminent, et les terminaisons de ces capillaires sont gainées par les macrophages.

Zone marginale

Zone marginale

Souris Humain

Zone perifoliculaire

Zone des cellules T

Follicule

Follicule

Zone des cellules T

39

IV.1.4- Recyclage du fer par la rate

Les macrophages spléniques de la pulpe rouge interviennent dans le recyclage du fer. Ce

recyclage est une tâche importante, en conjonction avec ceux du foie (Knutson et Wessling-

Resnick, 2003). Les érythrocytes sont hydrolysés dans le phagolysosome des macrophages, à partir

desquels l'hème est libéré après la dégradation protéolytique de l'hémoglobine. L'hème est ensuite

catabolisée en biliverdine, monoxyde de carbone et fer ferreux (Fe2 +). Ensuite, le fer est soit libéré

à partir de cellules ou stocké (Maines, 1997; Reina et Georg, 2005). Le Fer qui n’est pas utilisé est

stocké sous forme de ferritine, qui est une protéine cytosolique.

IV.1.5- Orientation de la défense immunitaire

La fonction des cellules stromales dans la pulpe blanche de la rate ressemblent dans une

large mesure à la situation d'autres organes lymphoïdes secondaires tels que les ganglions

lymphatiques (Mebius et Kraal, 2005; Den Haan et al., 2012). Les cellules stromales jouent un

rôle important dans le support et l'orientation des lymphocytes et des cellules myéloïdes dans la

rate. En effet, une fois que les cellules lymphoïdes et myéloïdes pénètrent dans la pulpe blanche, ils

sont capables de migrer le long d'un réseau de cellules stromales. Les cellules réticulaires

fibroblastes (CRF) qui se prolongent tout au long de la zone des lymphocytes qui est reliée à la zone

marginale (Mueller et Ahmed, 2008; Den Haan et al., 2012) qui abrite en plus notamment des

lymphocytes particuliers. Ils migrent vers la pulpe blanche et regagnent la circulation sanguine.

En effet, les organes lymphoïdes secondaires (OLS) tels que la rate et les ganglions

lymphatiques (GLs) sont composés de 10% de cellules stromales « architectes » au milieu

desquelles se déplacent des lymphocytes. Après avoir séjourné environ 12 heures dans un OLS, les

lymphocytes rejoignent la circulation sanguine avant de rentrer dans un nouvel OLS. Ce processus

continuel permet d'organiser une immunosurveillance efficace de l'ensemble de l'organisme. Lors

d'une infection, les GLs qui drainent le site infectieux remplissent plusieurs fonctions: (i) ils filtrent

les antigènes, les cytokines et les cellules qui sont convoyés par la lymphe, (ii) ils accueillent un

grand nombre de lymphocytes naïfs afin de pouvoir sélectionner puis activer les rares lymphocytes

spécifiques du pathogène, (iii) ils favorisent les rencontres cellulaires nécessaires au développement

de la réponse immunitaire (interaction CPA/T ou lymphocytes B/T) et (iiii) ils réorganisent

rapidement leur structure et créent de nouveaux microenvironnements tels que les centres

germinatifs remplis de plasmocytes. Enfin, ces GLs retournent à un état quiescent lorsque la

réponse est terminée. Toutes ces fonctions sont assurées par les cellules stromales présentes dans les

GLs. Parmi celles-ci, les cellules folliculaires dendritiques (CFD) résident dans les follicules B alors

que les cellules fibroblastiques réticulaires (CFR) colonisent la zone T. Alors que les CFRs ont été

40

observées et décrites pour la première fois dans les années 1960, leurs fonctions n'ont commencé à

être élucidées que depuis peu. Les CFRs forment un réseau tridimensionnel sur lequel les

lymphocytes se déplacent dans la zone T, épousant lors de leur déplacement la forme des fins

prolongements cellulaires des CFRs. De plus, les CFRs sécrètent et s'enroulent autour d'un réseau

de protéines de matrice extra-cellulaire appelé « système de conduits » dont la fonction est

d'acheminer la lymphe dans la zone T des GLs. Enfin, les CFRs régulent l'homéostasie des

lymphocytes en leur fournissant des signaux de survie tels que l'IL-7, le SLC et l'ELC lorsqu'ils se

déplacent à leur surface.

La rate est très vascularisée et assure l'immunosurveillance des antigènes qui ont réussi à parvenir

dans le sang. C'est un « organe filtre » du sang (Den Haan et al., 2012). En plus, la rate est un

grand réservoir de monocytes. Ces monocytes jouent un rôle important dans les circonstances de

l'inflammation aiguë.

IV.1.6- Rôle de la rate dans la formation des globules rouges

Chez le fœtus, le rôle principal de la rate est la formation de globules rouges (érythropoïèse).

Elle cesse normalement d’assurer cette fonction après la naissance. Une reprise de cette fonction est

possible en cas d’insuffisance de la production des hématies par la moelle osseuse (Reina et Georg,

2005). De manière générale, l'hématopoïèse commence chez le rat, comme chez les autres espèces,

durant la gestation. Elle débute dès le huitième jour dans le sac vitellin, donc dans un tissu

extraembryonnaire. Le sac vitellin commence à libérer des érythroblastes dans la circulation

sanguine dès le dixième jour de gestation (Zucker, et al., 1995). L'hématopoïèse se poursuit alors

dans les tissus embryonnaires: elle apparaît dans le foie à partir du dixième jour puis dans la rate dès

le quinzième jour. La moelle osseuse commence à assurer son rôle hématopoïétique à partir du dix-

septième jour. La granulopoïèse est d'abord prédominante, puis à partir du dix-huitième jour

l'érythropoïèse se développe lentement jusqu'après la naissance (MacKenzie. et Eustis, 1990).

Pendant les premières semaines post-natales, l'hématopoïèse se poursuit dans la moelle tandis que,

dans le même temps, elle tend à décliner dans la rate et le foie. Ainsi l'érythropoïèse qui commence

à se développer dans la moelle seulement quelques jours avant la naissance s'amplifie

progressivement pour atteindre son maximum à la fin de la première semaine de vie puis ralentit

pour se stabiliser vers l'âge de 40 à 60 jours. Parallèlement, l'érythropoïèse splénique, déjà bien

établie pendant le développement embryonnaire, continue à augmenter pour atteindre également son

maximum 6 à 8 jours après la naissance, puis elle diminue progressivement jusqu'à disparaître vers

le quarantième jour (Carmichael et al., 1992). Cependant, la pulpe rouge splénique conserve

toujours des foyers d'hématopoïèse qui gardent la capacité de reprendre une activité

41

hématopoïétique en cas de besoin. C’est donc dire que la rate intervient dans l'hématopoïèse (Den

Haan et al., 2012). Aussi, la lymphopoïèse a-t-il lieu au niveau des follicules de Malpighi (pulpe

blanche) (Missana A., 2009).

V. Problématiques du cadmium en Côte d’Ivoire

V.1- Pollution environnementale

Les concentrations en Cadmium sont 5 à 127 fois plus importantes dans les décharges que

dans les sols (Traoré et al., 2014). La pollution environnementale au cadmium concerne surtout la

décharge d’Akouedo où a eu lieu de nombreuses études. En effet, cette décharge d’Akouedo est

connue pour sa menace en métaux lourds notamment au cadmium. Elle est classée au rang des

décharges sauvages dont le drainage naturel se fait vers la lagune Ebrié (baie de M’Badon), à moins

de 2,1 km. Ce rejet liquide en aval de la décharge génère un débit important (474 m3/j). En effet, le

lixiviat issus des déchets draine des métaux lourds (cadmium) et constitue une source potentielle de

pollution des eaux souterraines et de surface (Adjiri et al., 2008). Les populations se plaignent

généralement des mauvaises odeurs, de maladies (respiratoires, digestives, cutanées) (Adjiri et al.,

2008). Ainsi, l'étude menée par cet auteur, était de connaître les concentrations de métaux lourds

dans les lixiviats et le niveau de contamination du sol de la décharge d’Akouedo. Il ressort de cette

étude que le lixiviat est pauvre en métalloïde et en éléments trace (Adjiri et al., 2008), mais le sol

de la décharge présente de fortes concentrations en métaux lourds (9,87 ppm de cadmium). Ces

métaux lourds sont reconnus toxiques pour l’homme. La plupart des métaux lourds se concentrent

plus à une profondeur de 40 cm voire 400 cm en fonction des points de prélèvement. A ces

profondeurs, la concentration de cadmium allait de 1 à 8 ppm, voire 11,5 ppm (Kouassi et al.,

2006).

Par ailleurs, les métaux et métalloïdes associés à la phase aqueuse des sols peuvent être

transportés au travers de la Zone Non Saturée (ZNS) soit vers les plantes soit vers la nappe d’eau

souterraine (Adjiri et al., 2008). Wango et al. (2015) ont étudié la qualité chimique des sédiments

dans la baie d’Abouabou. C’est une baie périphérique d’une superficie de 3,90 km2 qui appartient à

la lagune Ebrié où il a été constaté une contamination au cadmium. Il ressort de leurs études que les

dosages géochimiques ont montré la présence de métaux lourds dont la distribution dans la baie est

fonction de la granulométrie des sédiments (Wango et al., 2015). L’étude réalisée par Kouassi et

al. (2006) avait pour objectif d’appréhender le mécanisme de migration verticale des métaux lourds

et leur impact sur l’environnement notamment sur la nappe phréatique. Ainsi, le mécanisme qui

gouverne la migration verticale des métaux lourds en profondeur dans le sol pourrait être

l’adsorption qui entraine une rétention desdits métaux sur la matière organique constituant ainsi un

42

risque potentiel de contamination de la nappe phréatique (Kouassi et al., 2006). Il est donc à

redouter quant à l’exposition des populations à la consommation des eaux de puits dans

l’environnement d’Akouédo, des produits maraîchers et vivriers cultivés sur le site de la décharge

(Adjiri et al., 2008). Pour la simple raison que cette accumulation des métaux lourds dans

l’environnement peut se répercuter sur la santé des êtres humains et des animaux (Koffi et

N’Guessan, 2015).

V.2- Pollution lagunaire au cadmium

Dans le golfe de Guinée, plusieurs études ont révélé une pollution des sédiments dans les

lacs, lagunes et rivières par les métaux lourds (Soro et al., 2009 ). La lagune Ebrié, constitue le

milieu lagunaire le plus vaste de la Côte d’Ivoire et le plus grand écosystème côtier de

l’Afrique de l’Ouest (Soro et al., 2009 ). Ces eaux de surface de manière générale ont les plus

fortes concentrations en cadmium (Yapi et al., 2014). Le cadmium (Cd) s’accumulent dans les

réseaux trophiques aquatiques et peut présenter une menace pour la santé humaine et la faune

(Koffi et N’Guessan., 2015). Les différentes baies (Banco, Biétry, Cocody et Marcory) sont les

réceptacles des effluents urbains, industriels et des eaux de ruissellement de la ville d’Abidjan

(Soro et al., 2009 ). Adjiri et al en 2008 ont analysé les échantillons dans la zone de déversement du

lixiviat dans la lagune Ebrié (baie de M’Badon), il ressort de cette étude que la décharge est une

source de contamination au cadmium de la lagune. Cette situation de la pollution de la lagune Ebrié

est due au fait que le grand collecteur de base dont les premières réalisations ont débuté en 1977

pour s'achever en 1984, part d'Abobo jusqu'à Port-Bouët pour se jeter en mer. Malheureusement, ce

collecteur de base ne possède pas assez de ramification. C'est dire que toutes les eaux usées de

Cocody, de Yopougon, de la Riviera et de Bingerville ne sont pas raccordées à ce collecteur de

base, par conséquent les eaux usées se déversent dans la lagune au lieu d'aller en mer (Adingra et

Kouassi, 2011). L’impact de l’industrialisation, de l’urbanisation et le lessivage des sols

environnants est aussi à la base de l’enrichissement des sédiments de la lagune Ebrié en

métaux lourds (Soro et al., 2009 ). Aussi, les populations traversent-elles les lagunes à l’aide

d’embarcations motorisées qui utilisent du carburant dont les résidus sont déversés dans les eaux.

Ces carburants contiennent du Cadmium (Traoré et al.,.2015). A ce propos, dans leur étude, Koffi

et N’Guessan., 2015, ont montré que les sédiments de la baie de Cocody sont très contaminés en

cadmium. A certaines concentrations, ces métaux lourds deviennent dommageables pour la santé

humaine (Kippre et Bodji, 2010). Il apparaît que les concentrations totales du cadmium dans les

sédiments de la baie de Cocody sont 8 fois plus élevées que les valeurs moyennes de la croûte

continentale terrestre (Koffi et N’Guessan., 2015). La baie d’Abouabou située en zone rurale n’en

est pas épargnée (Tableau IV).

43

Tableau IV: Niveau de teneur en Cadmium dans les eaux de surface et lagunes

Lagunes / Eau de surface Téneur en Cadmium Références

les sédiments de surface

des eaux de la lagune de

Fresco

0,50 à 1,33 ppm

Issola et al., 2009

lagune Aghien (Sud-Est

de la Côte d’Ivoire)

0,03 (mg/Kg)

Traoré et al., 2014

Eau de surface à la Sous-

préfecture de Hiré

(centre ouest de la Côte

d’Ivoire)

463* ( µg/g ) station P3

(Yapi et al., 2014).

Lagune Ebrié (Baie de

Cocody)

0,12 ( µg/g )

Marcellin et N’Guessan, 2015

Lagune Ebrié (Baie

d’Abouabou)

5,57 (mg/Kg)

Wango et al., 2015

*L’accumulation des contaminants métalliques dans les organismes aquatiques présente des effets toxicologiques sur les espèces, les

écosystèmes et les risques sanitaires à travers l’ingestion d’espèces comestibles (Yapi. et al., 2014)

44

En ce qui concerne la lagune de Fresco, elle est à l’abri des sources importantes de pollution

en métaux lourds et pourrait servir de référence pour caractériser une lagune côtière tropicale non

polluée (Issola et al., 2009). Néanmoins, les concentrations moyennes annuelles du cadmium dans

les sédiments de surface des eaux de cette lagune vont de 0,50 à 1,33 ppm (Issola et al., 2009). Ces

concentrations en métaux lourds de la lagune de Fresco sont largement inférieures à celles mesurées

dans la lagune Ebrié et dans d’autres lagunes en Afrique. En effet, les effluents chargés de métaux

et la lixiviation des résidus solides provenant des activités sont déversés directement dans

l’environnement (Yapi et al., 2014). Les pollutions d’origine métallique donc constituent un des

risques majeurs dans le monde actuel. C’est un problème d’actualité qui préoccupe toutes les

régions soucieuses de maintenir leur patrimoine côtier à un haut degré de qualité (Soro et al.,

2009) pour le bien-être des populations.

V.3- Risque sanitaire lié au cadmium en Côte d’Ivoire

V.3.1- Risque sanitaire lié à la culture maraîchère

Le maraîchage est devenu comme une solution aux problèmes d’approvisionnement en

légumes des populations aux alentours des grandes villes (Nantarie et al., 2015). Les maraîchers

qui manipulent ces produits délicats, constituent une main-d’œuvre, peu ou pas qualifiée

(Madjouma et al., 2009). Les légumes et les céréales sont les sources principales de cadmium

(Koffi et al., 2014) dans la mesure où une forte concentration des teneurs, surtout dans les feuilles

des gombos, corète potagère, épinard et aubergine ont été constatées par Nantarie et al. (2015). Des

études ont montré qu’en 2015 et 2020, plus de la moitié de la population mondiale vivra en zone

urbaine ou péri-urbaine (Kouassi et al., 2008). Ce qui a pour conséquence, la prolifération de

cultures maraichères. En effet, la ville d’Abidjan possède six importants sites de maraîchage. Selon

Kouassi et al. (2008), les sols maraîchers sont amendés avec de la fiente de volaille. Mais la

présence d’éléments traces dans la fiente représente une contrainte majeure à son utilisation en

agriculture. La fiente de volaille constitue une source d’enrichissement des sols maraîchers de la

ville d’Abidjan en métaux traces dont la biodisponibilité pourrait être favorisée par l’acidité des sols

(Kouassi et al., 2008). Selon une étude menée par Apata et al., (2014), ces fientes contiennent une

très forte concentration en cadmium. Les teneurs en Cd du sol maraicher ainsi enregistrées à

Cocody (3 mg/kg/ MS) sont plus élevées que celles enregistrées à Marcory (0,8 mg/kg/ MS).

Ces cultures présentent des risques sanitaires où les concentrations en Cd sont supérieures à la

valeur seuil (1mg/kg), mais comparativement proches de la teneur en Cd de la fiente utilisée à l’Ile

de la Réunion (0,55 mg/kg) soit 0,66 mg/kg/MS. La présence de Cd dans les fientes de volaille

45

traduit le niveau de contamination dans les feuilles de l’épinard (Spinacia oleracea) cultivé sur des

sols maraîchers de la ville d’Abidjan (Kouassi et al., 2008) et l’exposition des poulets à une

alimentation polluée au cadmium A ce propos, Nantarie et al., en 2015 ont suggéré de remplacer la

fiente de volaille par d’autres types de déjections animales, moins polluantes, ou par de la sciure de

bois. Mais ces sciures de bois, selon toujours Apata et al., (2014), sont très polluées en cadmium

(7,76 mg/Kg) donc ne constituent pas une solution de remplacement.

Les sols témoins loin des cultures maraîchères étaient aussi pollués en Cd, preuve de la

contribution des émissions atmosphériques sur la contamination des sols (Kouassi et al., 2008). Les

eaux de surface ne devraient non plus être utilisées pour l’irrigation agricole car contaminées aux

cadmium (Yapi. et al., 2014). Loin d’Abidjan, dans les zones d’Azaguié, Attinguié et Dabou, les

plantes de gombo, de corète potagère, d’épinard et d’aubergine ont des teneurs en Cd supérieures

aux seuils recommandés par la FAO pour la consommation humaine (Nantarie et al., 2015). Ces

résultats serviront de base aux politiques environnementales nationales visant à protéger les

populations, en ce sens que l'assimilation du Cd et son accumulation dans les tissus des végétaux

peuvent constituer des vecteurs de contamination en cas de consommation animale ou humaine

(Nantarie et al., 2015).

46

MATERIEL ET

METHODES

47

I- Matériel

I.1-Matériel biologique

Le matériel biologique soumis à notre étude était des rats de laboratoire de souche Wistar dont

l’âge varie entre 8 à 12 semaines avec un poids de 106±6g. Ces rats ont été acclimatés pendant une

semaine avant le début de la manipulation et nourris ad-libitum avec des granulés venant de la

société IVOGRAIN®. L’eau de robinet utilisée pour les abreuver dans des biberons lavés, a été

constamment renouvelée. Les cages contenant les animaux étaient nettoyées deux fois par semaine

par renouvèlement des copeaux de bois. L'animalerie était munie d'un système électrique contrôlant

les périodes d'obscurité et de lumière par action (arrêt ou marche) des lampes néons.

I.2-Matériel technique

I.2.1- Gros matériels

Le matériel technique utilisé pour mener à bien l’étude était composé des matériels usuels de

laboratoire. Les sangs totaux ont été d’abord centrifugés avec une centrifugeuse (ALC) afin

d’obtenir les sérums. Sous la hotte (STERILGARD Hood, The BAKER company, inc.), les

serums ont été aliquotés dans les conditions de biosécurité. Ces sérums ont ensuite été conservés

dans un congélateur (Samsung, Model N°: RZ90EERS).

Quant aux organes, ils ont été extraits avec des instruments à dissection et conservés dans le

congélateur (ELECTROLUXE, Model XFL-200).

Pour l’extraction de l’ADN, une étuve (J. P. SELECTA, N° de série: 0386485) a servi à incuber

les échantillons de la rate over night à 60° C en présence de la protéinase K (PROMEGA, Lot N°

0000158966 ; USA).

I.2.2- Matériels usuels utilisés dans le cadre de l’étude

Les consommables ci-dessous ont été utilisés pendant les manipulations:

La canule de gavage a servi à gaver les rats en raison de 1 ml par jour. Cette canule était fabriquée

à partir d’une seringue de 2 ml fixée à une sonde. Les rats étaient pesés avec la balance (DENVER

INSTRUMENT, SI-602, ALLAMAGNE).

Dans les conditions de biosécurité, les gants en latex ont permis de se protéger contre les infections,

les éventuelles contaminations et à la dissection des rats. Ces organes prélevés après dissection

grâce aux matériels de dissection ont été déposés dans des tubes Falcon (15 ml et 50ml). Quant au

sang, il à été prélevé dans des tubes secs pour le dosage des paramètres biochimiques

48

et dans des tubes EDTA pour réaliser l’hémogramme). Les Micropipettes (P100, P200, P1000) et

embouts (100µL, 200µL, 1000µL) ont servi à constituer les aliquotes. Après la dissection, les

papiers essuie-tout ont été utilisés pour le nettoyage de la paillasse.

I.2.3- Matériel pour la migration sur gel d’Agarose

Une micro-onde (COOKWORKS, ED85258S-F) a été utilisée pour la dissolution de la poudre

d’Agarose dans du Tris Borate EDTA (INVITROGEN, Lot N° 16006, Cat N° 15581-044) à chaud.

Et le moule a été utilisé pour couler le mélange préalablement obtenu dont le refroidissement donne

le gel. Pour la migration sur gel d’Agarose de l’ADN, une plaque d’électrophorèse avec son

générateur (marque consort) ont été utilisés. Après migration, l’appareil Gel doc (Gel Doc EZ

Imager, BIORAD, ALLEMAGNE) a servi à révéler voire observer les bandes d’ADN.

I.3- Réactifs et produits chimiques

I.3.1-Produits chimiques utilisé lors de l’extraction de l’ADN

La solution de lyse des cellules (10 mM Tris-HCl (Ph 8) ; 1.0 mM EDTA (Ph 8) ; 0.1 % SDS

(w/v)) a été utilisée pour la digestion des protéines à 60° toute la nuit en présence de Protéinase K

(PROMEGA, Lot N° 0000158966 ; USA). La poudre d’Agarose (PROMEGA, Lot N° 308131, Cat

N° V3125) a été utilisé pour la migration de l’ADN sur du gel (2%). Au préalablement dissoute

dans du Tris Borate EDTA (INVITROGEN, Lot N° 16006, Cat N° 15581-044) à chaud, utilisé à cet

effet.

I.3.2- Les produits chimiques pour la contamination des animaux, la conservation des

organes et la désinfection

Les réactifs et produits chimiques utilisés dans le cadre de notre étude étaient composés de

produits suivants: Le sulfate de cadmium (Lot 1.02027.0100) a été utilisé pour enrichir l’eau

distillée de sorte à constituer les différentes doses pour la contamination des rats. L’alcool et l’eau

de javel durant la manipulation étaient utilisés comme désinfectants. Après exposition des rats, le

formaldéhyde 10% a été utilisé pour la conservation des organes destinés aux coupes histologiques.

I.3.3- Réactifs pour le dosage biochimique

Les cassettes utilisées étaient des produits de marque «ROCHE» Ainsi, pour les marqueurs

du foie, l’ASTL (LOT N° 617642-01) a été utilisé pour le dosage de l’Aspartate aminotransférase

(AST) et l’ALTL (LOT N° 621149-01) pour le dosage de l’Alanine aminotransférase (ALT). Au

niveau des reins, l’UREAL (LOT N°620696-01) et CREJ2 (LOT N°613356-01) ont été utilisés

pour doser respectivement l’urée et la créatinine. Quant à l’évaluation de la fonction de la rate, le

49

CHOL2 (LOT N° 617447-01) et le BILI (LOT N° 61692801-01) ont été utilisés pour le doser

respectivement le cholestérol total et la bilirubine.

Le dosage des ions (sodium et chlore) s’est fait avec un ensemble des réactifs se trouvent dans

le kit appelé "SnapPak" qui a été fourni par Roche Diagnostics® (Mannheim, Allemagne).

II- Méthodes

II.1- Etude de la toxicité aiguë du sulfate de cadmium par la méthode 423 OCDE pour la

détermination de la DL50

C’est une méthode qui permet de déterminer l’intervalle de doses auquel appartient la dose

létale 50% (DL50) d’une substance. Une dose donnée de la substance est administrée par voie orale

à un groupe d’animaux. Dans cette méthode, la substance est testée dans un processus séquentiel

dans lequel trois animaux de même sexe (de préférence des femelles) sont utilisés à chaque étape.

II.1.1- Choix de l'espèce animale

Les rats femelles nullipares et non gravides ont été utilisés pour mener l’expérience. Elles

étaient âgées de 8 semaines environs. Elles ont été marquées pour permettre leur identification.

II.1.2- Préparation et contamination des animaux

Pour l’expérience, neuf (09) rats femelles ont été utilisés. Ces rats femelles ont été constitués

au hasard en lot de 03 rattes par cage dont les poids variaient entre 78 g et 100g. Les animaux ont

été contaminés par gavage. Le lot A a été exposé à une dose de 300 mg/kg de poids corporel de

sulfate de cadmium. Le lot B a été exposé à une dose de 50 mg/kg de poids corporel de sulfate de

cadmium. Enfin le lot C a été exposé à une dose de 50 mg/kg de poids corporel de sulfate de

cadmium selon le processus séquentiel.

A chaque lot de rattes, il a été administré par gavage et en une seule dose, 1ml de la solution

de sulfate de cadmium de concentration donnée, à l’aide d’une canule d’intubation surmontée d’une

seringue. Après gavage, les animaux ont été mis en observation pour une durée de 14 jours selon la

procédure OCDE 423 (Organisation de Coopération et de Développement Economique). Durant

cette période, ils ont été pesés avant le gavage à J0, puis une fois par semaine à l’aide d’une

balance de précision de marque DENVER INSTRUMENT, SI-602. Les troubles symptomatiques et

les mortalités ont été notés.

50

II.1.3- Préparation de la solution de sulfate de cadmium à administrer

Les rats ont été pesés par lot et la moyenne (P) pour chaque lot a été ainsi déterminée. Pour la

préparation de la solution de sulfate de cadmium, la formule ci-dessous a été utilisée (Michel.,

2011):

Avec

V : Volume à administrer par gavage (ml)

D : Dose à administrer (mg/Kg de poids corporel ou 0, 001 mg/g)

C : La concentration de la solution mère de Cd (mg/ml)

P : Poids de l’animal (g)

II.1.4- Détermination de la DL50

La DL50 limite est déterminée selon un processus séquentiel de la procédure OCDE 423 (Figure 4).

L’absence ou la manifestation de mortalité liée à l’administration orale du cadmium dans un groupe

ayant reçu une dose à une étape donnée détermine l’étape suivante, c’est à dire:

Arrêt de l’essai,

Administration de la même dose à trois animaux supplémentaires,

Administration de la dose immédiatement supérieure ou inférieure à trois animaux

supplémentaires.

La méthode OCDE 423 rend possible d’exercer un jugement concernant la classification de la

substance d’essai dans une classe de toxicité délimitée par des valeurs préalablement fixées de

DL50.

Les résultats permettent le classement des extraits dans le Système de classification globalement

harmonisé (SGH) de substances entraînant de la toxicité aiguë. Ainsi, ont été administrées aux lots

de rattes, les doses suivantes de sulfate de cadmium:

Lot A, 300 mg/Kg de poids corporel (pc),

Lot B, 50 mg/Kg pc,

Lot C, 50 mg/Kg pc.

D . P

V=

C

51

Figure 4: Diagramme synoptique de l’étude de la toxicité aigüe selon les recommandations

de l’OCDE (OCDE, 2001).

SGH

DL50

limite

mg/kg

de PC

52

II.2- Etude de la toxicité subaiguë du sulfate de cadmium

II.2.1- Choix et préparation des animaux d’expérience

Pour l’expérience, 60 rats dont 30 mâles et 30 femelles âgés de 8 à 10 semaines de souche

Wistar étaient utilisés. Ils ont été choisis au hasard et repartis en 6 lots de 5 rats par sexe. Le poids

moyens des mâles variait entre 104 et 112 g et celui des femelles variait entre 100 et 112 g. Le

choix des deux sexes pendant les expériences s’inscrit dans le contexte de l’étude de sorte à

apprécier l’effet du sulfate de cadmium sur les animaux de manière générale et de manière

spécifique sur chacun des deux sexes.

Les animaux ont été marqués à la queue de manière à les identifier de 1 à 5 au sein de

chaque lot. Ceci a permis de les suivre durant la période expérimentale. Toutefois, le marquage était

renouvelé chaque semaine pour ne pas qu’il s’efface afin d’éviter les erreurs d’identification.

II.2.2- Méthode d’administration des doses

Douze (12) Lots ont été constitués dont 6 Lots mâles et 6 Lots de femelles. Ces 12 lots ont été

repartis en 6 groupes (G) de 2 lots comprenant chacun, un lot mâle et un lot femelle (Tableau V).

G1 : Lot1 (mâles) et lot 1 (femelle) constituaient les lots témoins où les animaux recevaient

de l’eau distillée par gavage ( 1ml/Jour)

G2 : Lot 2 (mâles) et lot 2 (femelle) sont les lots où les animaux recevaient de l’eau distillée

enrichie au sulfate de cadmium (CdSO4) par gavage (1ml/Jour) soit à 1/50 ième de la DL50.

G3 : Lot 3 (mâles) et lot 3 (femelle) représentent les lots où les animaux recevaient de l’eau

distillée enrichie au sulfate de cadmium (CdSO4) par gavage (1ml/Jour) soit 1/40 ième de la

DL50 (Zienab et Heba, 2009).

G4 : Lot 4 (mâles) et lot 4 (femelle) constituaient les lots où les animaux recevaient de l’eau

distillée enrichie au sulfate de cadmium (CdSO4) par gavage ( 1ml/Jour) soit 1/30 ième de la

DL50. (Amal et Fawzy, 2013).

G5 : Lot 5 (mâles) et lot 5 (femelle) représentent les lots où les animaux recevaient de l’eau

distillée enrichie au sulfate de cadmium (CdSO4) par gavage (1ml/Jour) soit1/20 ième de la

DL50.

G6 : Lot 6 (mâles) et lot 6 (femelle) constituaient les lots où les animaux recevaient de l’eau

distillée enrichie au sulfate de cadmium (CdSO4) par gavage (1ml/Jour) soit1/10 ième de la

DL50.

53

La durée de traitement des rats au sulfate de cadmium était de 30 Jours (Layachi et Kechrid,

2013). Et le volume administré était de 1ml par jour chaque matin pendant la durée de traitement.

Chaque semaine, de nouvelles solutions étaient préparées en tenant compte du nouveau poids acquis

par animal par lot.

54

Tableau V: Répartition des doses de sulfate de cadmium administrées par groupes de lots

d’animaux

Groupes

Lots

Sexe

Doses

administrée

(mg/kg)

Nombre de

rat

poids moyens

(g)

Volume

administré

Durée de

l’expérience

(jours)

1

1

Males

0 mg/kg

5 109,86

1 ml

30

femelles

0 mg/kg

5 112,66

2

2

Males

1/50 ième de la

DL50 (4 mg/kg )

5 114,59

femelles

5 108,00

3

3

Males

1/40 ième de la

DL50( 5 mg/kg)

5 107,74

femelles

5 107,65

4

4

Males

1/30 ième de la

DL50( 6,66

mg/kg)

5 112,41

femelles

5 97,55

5

5

Males

1/20 ième de la

DL50( 10 mg/kg)

5 116,32

femelles

5 109,99

6

6

Males

1/10 ième de la

DL50(20 mg/kg )

5 101,04

femelles

5 110,96

Total 60

55

II.2.3- Sacrifice des animaux et prélèvement des organes

II.2.3.1- Prélèvement de sang

Les rats ont été mis à jeun 24h avant d’être sacrifiés le 30è jour de leur exposition au sulfate de

cadmium. Le sang de chaque rat a été recueilli immédiatement dans deux sortes de tube de

prélèvement:

Le tube sec a servi à recueillir le sang afin d’obtenir le sérum après centrifugation. Le sérum

ainsi obtenu a été conservé à -20°C pour le dosage des paramètres biochimiques (Figure 5).

Le tube EDTA a permis de recueillir le sang total qui a servi dans les 24h, à déterminer

l’hémogramme. Ces tubes remplis de sang, ont été transportés dans une glacière au

laboratoire pour la numération de la formule sanguine.

II.2.3.2- Prélèvement des organes

Juste après le prélèvement du sang, les organes ont été immédiatement prélevés (Bocquet,

2012), lavés avec de l’eau physiologique NaCl 0,9% ensuite pesés. Il s’agit de la rate, du foie, des

poumons, du cœur et des reins. Ces organes ont été conservés à -20° C. En ce qui concerne la rate,

organe cible de cette étude, elle a été conservée dans du formaldéhyde 10% pour les coupes

histologiques (Figure 5).

56

Figure 5: Schéma synoptique de la méthode de préparation des gavages, des études biologiques et anthropométriques (Diaby, 2014)

LOT 1

10 Rats dont 5

femelles et 5

Mâles

Lot témoin

recevant

uniquement que

de l’eau distillée

par gavage

LOT 2

10 Rats dont 5

femelles et 5 Mâles

Traité par gavage au

sulfate de cadmium

pendant 30 jours à la

dose de 1/50 de la

DL50 soit 4 mg/Kg

de poids corporel

LOT 3

10 Rats dont 5

femelles et 5 Mâles

Traité par gavage

au sulfate de

cadmium pendant

30 jours à la dose

de 1/40 de la DL50

soit 5 mg/Kg de

poids corporel

LOT 4

10 Rats dont 5

femelles et 5 Mâles

Traité par gavage

au sulfate de

cadmium pendant

30 jours à la dose

de 1/30 de la DL50

soit 6, 66 mg/Kg

de poids corporel

LOT 5

10 Rats dont 5

femelles et 5 Mâles

Traité gavage au

sulfate de cadmium

pendant 30 jours à

la dose de 1/20 de

la DL50 soit 10

mg/Kg de poids

corporel

LOT 6

10 Rats dont 5

femelles et 5 Mâles

Traité gavage au

sulfate de cadmium

pendant 30 jours à

la dose de 1/10 de

la DL50 soit 20

mg/Kg de poids

corporel

Dosage des paramètres

biochimiques : Transaminase

(ASAT, ALAT), Bilirubines Total,

Cholestérol total, urée-créatinine

Dosage des paramètres

hématologiques : NFS

Coupe histologique de la

rate des rats par lot pour

les tests

anatomohistopathologiques

SACRIFICE DES RATS AU TERME DES 30 JOURS DE CONTAMINATION AU SULFATE DE CADMIUM

Détermination de la

variation du poids des

organes

Toxicité génique

de l’ADN

57

II.2.3.3- Détermination de l’évolution de la masse des animaux et des organes

Les animaux et leurs organes ont été pesés à l’aide de la balance de précision DENVER

INSTRUMENT, SI-602. Le poids des animaux est obtenu à J0 (P0) avant toute administration, puis

chaque semaine sur 30 jours donnant donc le poids à Jn (Pn).

Pour les organes, ils ont été prélevés et pesés après le sacrifice des animaux donnant pour

chaque organe. Ainsi, le poids des organes des animaux traités a été comparé à celui des animaux

témoins.

L’expression du gain ou de la perte du poids des animaux ou des organes s’exprime en

pourcentage (P%), et est déterminé selon la formule suivante:

Pour chaque lot et chaque semaine de pesée, le pourcentage P (voir formule ci-dessus) est calculé

où Po représente le poids au jour (J0) du traitement et Pn le poids n jours après (Galtier., 1974)

II.2.3.4- Dosage des paramètres hématologiques

Le sang recueilli dans les tubes EDTA, a permis de déterminer l’hémogramme le même jour

avec le Sysmex-XN-1000.

Le sang total est recueilli dans les tubes à EDTA et transporté au laboratoire en moins de 6h

de temps pour analyse. Les tubes fermés sont ensuite placés sur le portoir à tubes et le contenu de

chaque tube est analysé. Dans la cuve à flux continu du Sysmex-XN-1000, chaque cellule passe

individuellement à travers le faisceau du laser semi-conducteur. L’ARN et l’ADN des cellules

réticulées sont spécifiquement colorés et émettent une fluorescence qui est détectée par l’appareil à

une longueur d’onde de 633nm. Ainsi plus de 30 000 cellules sont comptées à partir de chaque

échantillon. L’appareil Sysmex-XN-1000 est connecté à une imprimante graphique qui transcrit les

résultats sur papier.

Pn – P0

P% =

P0

58

Expression des résultats

Le nombre de cellules (nC) tels que les neutrophiles, les lymphocytes, les monocytes et les

éosinophiles est exprimé en pourcentage en fonction du nombre total des globules blancs (GB).

II.2.3.5- Méthode de dosage des paramètres biochimiques

Le sérum du sang recueilli dans les tubes secs est utilisé pour le dosage des marqueurs

biochimiques de certains organes vitaux (le foie, les reins et le cœur). Le dosage des paramètres

biochimiques a été réalisé à l’Institut Pasteur de Côte d’Ivoire à l’aide de l’automate Cobas Integra

400 Plus (Roche Diagnostics®, Allemagne) selon les principes suivants :

II.2.3.5.1- Dosage des marqueurs sériques du foie

II.2.3.5.1.1- Dosage de l’activité de l’Alanine Aminotransférase (ALAT/GPT)

La méthode de dosage a été développée par Wroblewski et La Due en 1956. Cette méthode

a ensuite été modifiée par Henry et al., (1960) et Bergmeyer et al., (1978) pour optimiser les

conditions du substrat et éliminer les réactions secondaires. Cette méthode est à présent la base de

nombreuses procédures nationales et internationales recommandées. Le réactif à l’ALAT est basé

sur les recommandations de l’International Federation of Clinical Chemistry (IFCC) (Bergmeyer et

al., 1986a).

La série des réactions impliquées dans le système de dosage est la suivante:

ALAT

L-Alanine + 2 Oxoglutarate Purivate + L-Glutamate

LDH

Pyruvate + NADH + H+ L-Lactate + NAD+

Le groupe amine est transféré enzymatiquement par l’ALAT présent dans l’échantillon à partir de

l’alanine vers l’atome de carbone du 2-oxoglutarate en produisant le pyruvate et du L-glutamate.

Le pyruvate est réduit en lactate par le LDH présent dans le réactif avec oxydation

simultanée du NADH en NAD+. La réaction est suivie en mesurant à 340 nm, la diminution de

nC (103 cellules/µl) = GB x %C

59

l’absorbance due à l’oxydation du NADH en NAD+. Cette diminution est proportionnelle à

l’activité de l’ALAT présent dans le spécimen.

Protocole expérimental

Dans un volume de 0,5 ml de milieu réactionnel préchauffé (2 à 3 min à 37 °C) contenant

du tampon Tris HCl à pH7,8 (100 mM), du L-alanine (500 mM), de l’α-cetoglutarate (15 mM), du

NADH (0,1 mM), du LDH (≥ 1428 U/l), et de l’azide de sodium (0,9%) est ajouté un volume de

0,05 ml de produit à doser (contrôle ou échantillon). Après agitation, les densités optiques qui sont

mesurées quatre fois toutes les minutes à l’aide de l’absorbance au spectrophotomètre à une

longueur d’onde λ égale à 340 nm, ont permis de déterminer l’activité enzymatique sérique.

L’activité enzymatique de SGPT s’exprime à partir de la valeur du facteur de SGPT

(FSGPT = 1745) et de celle de λ (λ égale 340 nm).

∆ DO

L’activité enzymatique des SGPT (en UI/l) = x 1745

λ

II.2.3.5.1.2- Dosage de l’activité de l’Aspartate Aminotransférase (ASAT/STGO)

La méthode de dosage est optimisée par Henry et al., (1960) et Bergmeyer et al., (1978). Cette

méthode est conforme aux recommandations de l’IFCC (Bergmeyer, 1986b) et repose sur le

principe selon le schéma réactionnel suivant:

ASAT

L-Aspartate + 2 Oxoglutarate Oxaloacétate + L-Glutamate

MDH

Oxaloacétate + NADH + H+ L-malate + NAD+

La diminution de l’absorbance mesurée à 340 nm est due à la conversion du NADH en NAD+.

Cette diminution est proportionnelle à l’activité de l’ASAT présent dans le spécimen.

Protocole expérimental

Dans un volume de 0,5 ml de milieu réactionnel préchauffé (2 à 3 min. à 37 °C) contenant

le tampon Tris HCl à pH 7,8, le L-aspartate (240 mM), α ceto glutarate (12 mM), le NADH (0,18

mM), le MDH (≥ 500 U/l), le LDH (≥ 1200 U/l) et de l'azide de sodium à 0,9 % est ajouté un

60

volume de 0,05 ml de produit à doser (contrôle ou échantillons). Après agitation, les densités

optiques qui sont mesurées quatre fois toutes les minutes à l’aide de l’absorbance au

spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 340 nm, ont permis de déterminer l’activité

enzymatique sérique.

L’activité enzymatique de SGOT est exprimée à partir de la valeur du facteur de SGOT,

(FSGOT = 1745) et celle de λ égale 340 nm.

∆ DO

L’activité enzymatique des SGOT (en UI/l) = x 1745

λ

II.2.3.5.2- Dosage des marqueurs sériques des reins

II.2.3.5.2.1- Dosage de la créatinine

Le dosage de la créatinine est faite par la méthode colorimétrique ou réaction de

Jaffé (Fabiny et Ertingshausen, 1971; Labbé et al., 1996)

En effet, en milieu alcalin, la créatinine donne avec l’acide picrique un complexe coloré

rouge orangé. La vitesse de développement de la coloration est proportionnelle à la concentration de

la créatinine qui est mesurable au spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 500 nm.

Ainsi, pendant 10 min le milieu réactionnel composé de 0,5 ml d’acide picrique (17,5

mmol/l) et de 0,5 ml d’hydroxyde de sodium (0,29 mol/l) est incubé à 37°C. Ensuite 0,10 ml de

produit à doser (étalon ou échantillons) est ajouté. Le mélange est agité, et après 30 et 90 secondes,

les absorbances respectives A1 et A2 de l’ensemble du milieu sont obtenues à partir de la densité

optique au spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 500 nm.

Expression des résultats

(A2 - A1) Echantillon

Concentration de la créatinine en mg/l = ---------------------------- X Concentration

étalon (A2 - A1) Etalon

Concentration étalon de créatinine = 20 mg/l

61

II.2.3.5.2.2- Dosage de l’urée

La méthode de dosage de l’urée selon Fawcett and Scott (1960) repose sur l’hydrolyse de

l’urée en anhydride carbonique et ammoniaque par l’uréase. Les ions ammoniums forment avec le

salicylate, le chlore et le nitroprussiate un complexe coloré bleu-vert appelé Indophénol. L’intensité

de la coloration qui est proportionnelle à la concentration de l’urée, est mesurable au

spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 600 nm.

0,5ml de réactif A contenant du salicylate de sodium (62 mmol/l), du nitroprussiate de

sodium (3,4 mmol/l), du tampon phosphate pH6,9 (20 mmol/l) et de l’uréase (>500 UI/ml),

additionné de 0,5 ml de réactif B contenant de l’hydrochlorite de sodium (7 mmol/l) et de

l’hydroxyde de sodium (150 mmol/l) sont mélangés pour constituer le milieu réactionnel

(1 ml). A ce milieu, est ajouté 0,01 ml de produit à doser (étalon ou échantillons). Après agitation

automatique et incubation à température ambiante (16 à 25°C) pendant 10 min, la densité optique

permet d’obtenir l’absorbance (Abs) du produit à doser en comparaison avec le blanc réactif au

spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 500 nm.

Expression des résultats

II.2.3.5.3- Dosage des marqueurs sériques de la rate

II.2.3.5.3-1- Dosage du cholestérol total

Le cholestérol libre ainsi que le cholestérol estérifié présents dans un échantillon, donnent

selon (Mehdioui et al., 2009), les réactions couplées écrites ci-dessous, un complexe coloré

quantifiable au spectrophotomètre à une longueur d’onde λ égale à 500 nm.

Abs Echantillon

Concentration de l’urée en g/l = -------------------------- X Concentration étalon Abs Etalon

Concentration étalon de l’urée = 0,5 g/l

62

Cholestérol estérase

Cholestérol ester + H2O Cholestérol +Acide gras

Cholestérol oxydase

Cholestérol + 1/2 H2O Cholestérone + H2O2

Peroxydase

2H2O2 + 4.Amino Antipyrine + Phénol Quinoneimine + 4 H2O

Protocole expérimental

Dans un volume de 1 ml de milieu réactionnel contenant du PIPES (acide pipérazine-1,4-

bis(éthane-2 sulfonique)) à 35 mmol/l, du cholate de sodium (0,5 mmol/l), du phénol (>28 mmol/l),

du cholestérolestérase (>0,2 UI/ml), du cholestérol oxydase (> 0,1 UI/ml), Peroxydase (> 0,8 UI/l),

4-Amino antipyrine (0,5 mmol/l), avec un pH 7,0, un volume de 0,01 ml de produit à doser (étalon

ou échantillons) est ajouté à l’ensemble de la préparation. Après agitation automatique et incubation

à température ambiante (16 à 25°C) pendant 10 min, la densité optique permet d’obtenir

l’absorbance (Abs) du produit à doser en comparaison avec le blanc réactif au spectrophotomètre à

une longueur d’onde λ égale à 500 nm.

Expression des résultats

II.2.3.5.3.2- Dosage de la bilirubine totale

La détermination de la bilirubine se fait par diazotation. La bilirubine est le produit de

dégradation de la biliverdine qui est produite à partir de l’hémoglobine à la suite de la destruction

des globules rouges. Cette bilirubine libre est liposoluble et toxique pour les neurones. Elle passe

alors, dans le foie qui la conjugue pour devenir bilirubine conjuguée hydrosoluble non toxique

éliminée par la bile.

La bilirubine provient de la destruction de l'hémoglobine et est présente en faible quantité

dans l’hémoglobine des globules rouges et particulièrement de l'hémoglobine dans la rate. Des

élévations de la bilirubine peuvent aussi être observées dans les cancers et atteintes de la rate.

Abs Echantillon

Concentration du cholestérol en G/L = ----------------------- X Concentration Etalon Abs étalon

Concentration étalon de cholestérol = 0,50 g/l

63

Principe

La bilirubine totale est dosée en présence de caféine selon une réaction de diazotation avec

l'acide sulfanilique diazoté.

Protocole expérimental

La bilirubine est dosée chez un sujet à jeun depuis 10 heures environ. Le prélèvement se fait

sur le sérum ou le plasma recueilli sur héparinate de lithium qui peuvent être congelés à moins 20°C

pendant 3 mois. Il est conseillé d'éviter de traiter les échantillons hémolyses, contaminés ou ayant

subi plus d'une décongélation. Il faut séparer le plus rapidement possible le sérum ou le plasma du

culot globulaire (dans les 2 heures qui suivent le prélèvement). Le prélèvement doit être protégé de

la lumière. Il peut être conservé 8 heures à l'abri de la lumière à température ambiante.

Ce sont des coffrets commercialisés dont il faut suivre le protocole fixé par le fabricant. Ils

contiennent en général quatre réactifs qui sont les suivants : Réactif 1 (Acide sulfanilique 5 g/1),

Réactif 2 (Nitrite de sodium 1 g/1), Réactif révélateur 3 (Caféine 50 g/1 + Acétate de sodium 125

g/1 + Benzoate de sodium 75 g/1), Réactif 4(Tartrate de sodium et de potassium 175 g/1) et l’Etalon

(titre donné par le fabricant n = X x rng/1). L'étalon doit être conservé à l'abri de la lumière après

avoir été reconstitué. La lecture des densités optiques (DO) des spécimens se fait à 600 nm.

Expression des résultats

Avec n = Concentration de l'étalon bilirubine en mg/1.

DO échantillon- DO blanc échantillon x n

Concentration de bilirubine totale (mg/l) = ---------------------------------------------------- DO étalon- DO blanc étalon

64

II.2.3.5.4- Méthode de dosage des ions

Les électrolytes que sont le sodium et le chlorure ont été dosés simultanémént par

l’Analyseur d’électrolytes® 9180 fourni par les laboratoires Roche Diagnostics GmbH (Mannheim,

Allemagne). Cet appareil possède six électrodes sodium, calcium ionisé, chlorure, potassium et

lithium ainsi qu’une électrode de référence. Cet appareil permet de doser les électrolytes (Na, Ca,

K, Cl, et Li) dans le sang total, le plasma, le sérum, l’urine dialysée et l’urine. L’Analyseur

d’électrolytes® 9180 fonctionne selon le principe des mesures d’électrodes sélectives d’ions (ISE)

afin de déterminer avec précision les valeurs des électrodes.

Principe

Le principe de l’analyseur d’électrolytes 9180 repose sur la comparaison d’une valeur

inconnue à une valeur connue pour le calcul des valeurs de l’électrolyte du spécimen. En fait, une

membrane sélective d’ions déclenche une réaction déterminée avec l’électrolyte correspondant du

spécimen.

Protocole expérimental

Le dosage des ions Na+ et Cl- a été réalisé avec l’analyseur d’électrolytes® 9180. Pour ce

faire, 100 à 150 µl de sérum (spécimen) ont été prélevés dans un tube capillaire. La porte

d’aspiration de l’analyseur a été relevée et l’aiguille d’aspiration est plongée dans le tube capillaire.

Après fermeture de la porte, les résultats du spécimen sont affichés et imprimés.

II.2.3.6- Tests anatomohistologiques

A la fin des 28 jours d’expérimentations, tous les animaux utilisés dans l’étude ont fait l’objet

d’une étude anatomohistologique pratiquée sur les rates des rats conservées dans du formol 10%. La

méthode utilisée est la technique de l’inclusion à la paraffine (Hould, 1984).

II.2.3.7- Evaluation de la toxicité génique par la détection de l’apoptose

II.2.3.7.1- Méthode d’extraction de l’ADN de la rate

Dans chaque lot d’animaux contaminés au cadmium, une partie des rates prélevées a été

coupée et introduite dans les cryotubes de 2 ml. Pour chaque cryotubes, 500 µL de tampon de lyse

et 5 µl de proteinase K ont été ajoutés. L’ensemble a été homogénéisé et incubé à 60 °C pendant

65

toute la nuit (De la Fuente et al., 2002 ; Krichah et al., 2003 ). Après la phase de digestion, les

cryotubes ont été centrifugés à 14 000 tours/min pendant 5 minutes. Les surnageants ont été

récupérés dans d’autres cryotubes contenant de l’isopropanol (500 µl ) en vue de précipiter l’ADN

par centrifugation à 14 000 tours/min pendant 5 minutes. Les culots pour chaque cryotube ont été

ensuite récupérés et les surnageants jetés. A ce culot, 500 µl d’alcool (70 %) ont été ajoutés pour le

lavage. L’ensemble est homogénéisé et centrifugé à 14 000 tours/min pendant 1 minute.

Soigneusement, les surnageants ont été versés et l’ADN obtenu a été séché et suspendu à nouveau

dans 100 µl de tampon d’élution (pH 7,6).

II.2.3.7.2- Méthode de préparation du gel d’Agarose

Pour le principe, la poudre d’Agarose est dissoute dans un tampon (TBE) à chaud. En

refroidissant, le mélange polymérise et forme un gel. Ce gel est donc utilisé pour faire migrer les

acides nucléiques. Cette migration est facilitée par l’utilisation de courant électrique généré par un

générateur de faible intensité 60 mV pendant 90 mn (De la Fuente et al., 2002).

Pour la préparation du gel, le moule et le peigne ont été placé sur une surface plane et

régulière dans un support adapté à cet effet. Pendant ce temps, la poudre d’Agarose a été déjà pesée

selon la concentration du gel. Elle est introduite dans un Erlen Meyer contenant 50 ml de TBE. Le

mélange est porté à ébullition pendant 2 minutes au four micro-onde. Après les 2 minutes,

l’Agarose est complètement dissoute. Le mélange est tiédi et 3µl de BET y sont ajoutés.

L’ensemble est homogénéisé doucement et coulé dans le moule. Le gel ainsi obtenu est refroidi à

température ambiante pour faciliter sa solidification et le peigne est ensuite retiré. Enfin, le gel est

placé dans la cuve d’électrophorèse contenant du TBE après dépôt de l’ADN dans les puits. C’est la

phase de migration.

II.2.3.7.3- Evaluation du polymorphisme de l’ADN par migration sur le gel d’Agarose 1%

L’ADN de la rate isolé a été mis dans les puits sur du gel d’Agarose en fonction des

concentrations de sulfate de cadmium utilisées pour traiter les animaux. Ensuite, le gel a été placé

dans la cuve d’électrophorèse contenant du TBE. La migration a été possible grâce à un générateur

de faible intensité (60 mV) connecté à la cuve par les bornes + et – pendant 90 minutes. Après la

migration, la lecture des bandes d’ADN a été faite grâce à l’appareil Gel doc (marque BioRad) par

rapport au témoin, et leur poids moléculaire est déterminé grâce au marqueur de poids moléculaire.

66

II.2.8- Méthode d’analyse statistique

L’exploitation des résultats a été faite en fonction des moyennes, des écart-types et des

variances. Ainsi, pour tout rat mis en expérimentation,

- Il a été fait des pesées des animaux à J0 avant l’administration du sulfate de cadmium

ainsi que des prélèvements sanguins et des pesées d’organes des témoins à J30

donnant X0 et P0.

- Des pesées d’animaux ont été faits chaque semaine et celles des organes à J30

donnant Pn ainsi que des prélèvements sanguins des animaux traités notés Xn.

Les tests statistiques et les graphes ont été faits grâce à un logiciel informatique d’analyses

statistiques nommé grapPhad.Prism.V5.01. Les données ont été analysées avec ANOVA One-

Way. Le test non paramétrique de Dunnett a été utilisé pour la comparaison de la variance des

témoins à celle des autres lots ainsi que de la comparaison de la variance des paramètres à J0 par

rapport aux autres jours.

La différence entre deux variances était significative, si p < 0,05.

67

RESULTATS

ET

DISCUSSION

68

I- Résultats

I.1- Détermination de la toxicité aigüe et subaigüe

I.1.1- Détermination de la toxicité aigüe par la méthode 423 OCDE

Le lot A a été gavé avec une dose de 300 mg/Kg de poids corporel (pc) de sulfate de

cadmium. Trente minutes plus tard, elles étaient calmes et quelques temps après, elles suffoquaient.

Vingt heures plus tard soit le lendemain, deux sont mortes et trois jours plus tard, la dernière est

morte avant la durée d’observation de 14 Jours (Tableau VI).

Ainsi, selon le méthode OCDE 423, après ce constat, le deuxième lot (B) de trois rats femelles ont

été gavées avec une dose de 50 mg/Kg de poids corporel de sulfate de cadmium échelle

immédiatement inférieure à 300 mg/Kg et observées pendant 14 Jours. Une mortalité a été constatée

(Tableau VI). Enfin, un troisième lot (C) de 03 rats femelles a été utilisé pour répéter la deuxième

expérience Il a été constaté également une mortalité (Tableau VI). Et selon le système de

classification globalement harmonisé (SGH), le cadmium est classé dans la catégorie 3 des

substances toxiques dont la DL50 est située entre 50 et 300 mg/Kg pc.

Le poids des rats mis en expérimentation n’a pas varié significativement en passant de

100,68 ± 5,99 à 103,45 ± 4,54 g/kg pc pour le lot B et de 100,92 ± 3,03 à 105,62 ± 1,60 g/kg pc de

J0 à J14 (Tableau VI).

69

Tableau VI: Impact du sulfate de cadmium sur les rats et détermination de l’intervalle de la

dose létale 50% (DL50).

Lots A

(300 mg/kg pc)

B

(50 mg/kg pc)

C

(50 mg/kg pc)

jours Poids

moyen (g)

mortalité Poids

moyen (g)

mortalité Poids

moyen (g)

mortalité

J0 78,43 ±

6,71

0

100,68 ±

5,99

0

100,92 ±

3,03

0

J1 77,29 2 - 0 - 0

J2 0 1 - 0 - 0

J3 0 - - 0 - 0

J7

0

- 95,16 ±

3,62

0

103,93 ±

7,60

0

J14

0

- 103,45 ±

4,54

1

105,12 ±

1,60

1

Intervalle de

DL50

50 mg/kg pc˂ DL50 ˂300mg/kg pc soit DL50=200 mg/kg pc

70

I.1.2- Etude de la toxicité subaiguë du sulfate de cadmium

Le comportement des rats présentait les caractères suivants : perte de poil dès la première

semaine, calme, dépérissement visible pour les rats exposés à 10 mg/Kg de poids corporel de

cadmium et ceux exposés 20 mg/Kg chez les mâles comme chez les femelles. Les animaux traités

au cadmium mangeaient et buvaient peu proportionnément à la dose d’exposition. Les animaux

urinaient peu sans pour autant faire d’hématurie.

Les témoins (Mâles et Femelles) mangeaient et buvaient abondamment.

Selon le tableau VII, aucune mortalité n’a été constatée chez les femelles lors de l’expérimentation.

Cependant, à la dose de 20 mg/Kg pc, deux mortalités ont été observées chez les mâles. Par

conséquent la dose maxima tolérée (DMT) chez les mâles a été de 10 mg/kg pc quand celle des

femelles a été de 20 mg/kg pc. En ce qui concerne la dose minima mortelle (DMM), elle a été de

20 mg/Kg pc chez les mâles et supérieure à 20 mg/Kg pc chez les femelles.

71

Tableau VII: Détermination de la dose maximale tolérée par la méthode de Galtier., (1974)

modifiée

LOT 1 2 3 4 5 6

DOSE (mg/Kg pc) 0 4 5 6,66 10 20

Mortalité Mâles 0 0 0 0 0 2

Femelles 0 0 0 0 0 0

Dose

maximale

tolérée

Dose

minimale

mortelle

Mâles =10 mg/Kg

Femelles =20 mg/Kg

Mâles =20 mg/Kg

Femelles >20 mg/Kg

72

I.1.2.1- Action du cadmium sur le poids des rats

I.1.2.1.1- Effet dose-réponse du cadmium sur le poids corporel des rats

Le sulfate de cadmium a induit, en général, une diminution du poids des rats males testés par

rapport aux rats mâles témoins (J7=115,244±4,96g; J14=130,598±8,27g; J21=142,088±12,11g;

J30=148,03±11,93g). Ainsi, selon la figure 6, cette diminution a été significative pour les rats du lot

2 aux J21 (128,106±5,84g ; p˂0,05) et J30 (129, 922±7,37g; p˂0,05), du lot 3 à J21

(127,116±7,13g; p˂0,05), du lot 4 aux J14 (115,034±2,95g; p˂0,05), J21 (122,084±3,56g; p˂0,05)

et J30 (129, 922±4,05g; p˂0,05), du lot 5 depuis le J14 (110, 470±11,17g; p˂0,001), J21

(114,582±7,76g; p˂0,0001) jusqu’au J30 (116,306±7,68g; p˂0,0001) et du lot 6 depuis le J7

(102,634±8,61g; p˂0,001) jusqu’au J30 (110,577±6,16g; p˂0,0001). Le taux de diminution du

poids des animaux mâles a été dose-dépendant et plus élevé au niveau des animaux du lot 6 à J30

(25,30%; p˂0,0001) (Figure 6).

Les rats femelles ont aussi connu une diminution de leur poids par rapport au lot témoin

(J7=117,446±2,32g; J14=130,986±5,10g; J21=135,108±4,74g; J30=140,822±5,49g). Selon la figure

7, cette diminution a été significative pour le lot 2 aux J7 (104, 104±2,58g; p˂0,0001) et J14

(113,016±5,71g; p˂0,001), le lot 3 à J7 (106,848±3,02g; p˂0,001), le lot 5 aux J7 (103,312±3,95g;

p˂0,0001) et J14(108,846±9,78g; p˂0,001) et le lot 6 depuis le J7 (95,472±6,64g; p˂0,0001)

jusqu’au J30 (103,924±5,43g; p˂0,0001). Chez les femelles, cette diminution du poids n’a pas été

dose-dépendante, toutefois, elle est restée très élevée au niveau du lot 6 avec un taux important à

partir de J7 et J14 (figure 7).

Selon les tableaux VIII et IX, le sulfate de cadmium a entrainé un ralentissement du taux de

croissance chez tous les animaux. Chez les mâles comme chez les femelles, ce ralentissement du

taux de croissance a été significatif au lot 5 à la dose de 10 mg/kg à J7, J14, J21 et J30 ainsi qu’au

lot 6 à la dose 20 mg/kg à J7, J14, J21 et J30.

73

100

120

140

160

180

LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20mg/Kg)

Jours

0 7 14 21 30

Poid

s (g

)

Figure 6: Effet dose-réponse du cadmium sur le poids des rats mâles

Niveau de significativité : *p˂0,05; **p˂0,01; ***p˂0,0001

100

120

140

160

180

LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20mg/Kg)

Jours

0 7 14 21 30

Po

ids

(g)

Figure 7: Effet dose-réponse du cadmium sur le poids des rats femelles

Niveau de significativité : *p˂0,05; **p˂0,01; ***p˂0,0001

74

Tableau VIII : Pourcentage d’évolution du taux de croissance chez les rats mâles

Niveau de significativité : *p˂0,05; **p˂0,01; ***p˂0,0001

Tableau IX: Pourcentage d’évolution du taux de croissance chez les rats femelles

Niveau de significativité : *p˂0,05; **p˂0,01; ***p˂0,0001 ; (-) pour diminution

Doses

(mg/Kg)

Jours

Témoins

4

5

6,66

10

20

J7

15,41 ±

11,97 %

9,41 ±

7,62%

8,90 ±

6,78%

8,75 ±

6,95%

7,32±

6,02%*

2,79 ±

1,99%**

J14

15,43 ±

11,98%

13,61 ±

11,02 %

15,39 ±

11,73%

6,29 ±

5,00%

3,64 ±

2,99% *

1,59 ±

1,13%**

J21

11,49 ±

8,92%

4,90 ±

3,96 %

2,55 ±

1,94%

6,97 ±

5,54%

3,93 ±

3,24%*

0,02 ±

0,01%**

J30 5,85 ±

4,55%

2,13 ±

1,72%

9,08 ±

6,92%

7,87 ± 6,26

%

1,74 ±

1,43%*

2,08 ±

1,49%**

Doses

(mg/Kg)

Jours

Témoins

4

5

6,66

10

20

J7

16,15 ±

11,92%

4,08 ±

3,11%

6,91 ±

5,26%

15,45 ±

10,66%

3,25 ±

2,53%*

-4,70 ±

3,69 %**

J14

16,17 ±

11,99 %

8,81 ±

6,72%

11 ±

8,37%

9,42 ±

6,49%

5,43 ± 4,22

%*

0,93 ±

0,73 %**

J21

12,04 ±

8,92 %

15,96 ±

12,19%

0,85 ±

0,64%

8,26 ±

5,70%

1,24 ± 0,97

%*

4,28 ±

3,35 %**

J30 10,90 ±

8,08%

0,41 ±

0,3%

5,95 ±

4,52%

5,31 ±

3,66%

7,79 ± 6,10

%*

3,46 ±

2,72 %**

75

I.1.2.1.2- Effet comparé de l’action de la dose médiane et de la forte dose du sulfate de

cadmium sur les deux sexes de rats

A la dose médiane (6,66 mg/Kg), l’action du cadmium sur les deux sexes n’est pas

significative (Figure 8). Cependant, l’effet de perte de poids est constaté.

Concernant la plus forte dose (20 mg/Kg), la figure 9 montre une différence significative

(p˂0,05) de perte de poids quant à l’action similaire du sulfate de cadmium chez les deux sexes. Le

cadmium a agi de la même manière à la forte dose sur les deux sexes.

76

TEMOIN

MALES

TEMOIN

FEMELLE

DOSE (6,66 m

g/Kg) M

âles

DOSE (6,66 m

g/Kg) F

emelles

0

50

100

150

200

Poid

s (g

)

Figure 8: Effet comparé du cadmium sur le poids des mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)

TEMOIN

MALES

TEMOIN

FEMELLE

DOSE (20 m

g/Kg) M

âles

DOSE (20 m

g/Kg) F

emell

es

0

50

100

150

200

Poid

s (g

)

Figure 9: Effet comparé du cadmium sur le poids des mâles et femelles à la

forte dose (20 mg/Kg)

77

I.1.2.2- Action du sulfate de cadmium sur le poids moyen des organes

I.1.2.2.1- Effet de la toxicité du cadmium sur le poids du foie

I.1.2.2.1.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen du foie chez les rats Wistar

males

La figure 10 montre l’effet de la toxicité du cadmium sur le poids moyen du foie chez les rats

mâles. Comparativement aux témoins (5524.66 mg ± 370.54), le sulfate de cadmium a entrainé une

diminution significative du poids moyen du foie chez les rats traités à savoir : 4925,00 mg ± 295,39

pour la dose 5 mg/kg ; 4170,50± 224.15 pour la dose 6,66 mg/kg. Cependant, les autres doses ont

enregistré une diminution non significative 5030,66 mg ± 392,88 pour la dose 4 mg/kg ; 5272,33

mg ± 293,50 pour la dose 10 mg :kg ; 4984,00 mg ± 408,28 pour la dose 20 mg :kg de cadmium.

Cet effet de la toxicité du sulfate de cadmium n’est pas dose-dépendant.

I.1.2.2.1.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen du foie chez les rats Wistar

femelles

Chez les femelles, le figure 11 montre l’effet du cadmium sur le poids moyen du foie. Les lots

traités (4108,25 mg ± 242,31 pour la dose 4 mg/kg ; 3778,25 mg ± 474,018 pour la dose 5 mg/kg ;

3998,2 mg ± 570,29 pour la dose 6,66 mg/kg; 4021.00 mg ± 733.53 ; pour la dose 10 mg/kg ;

4095.00 mg ± 392.77 pour la dose 20 mg/kg) ont enregistré une diminution non significative du

moyen du foie comparativement aux témoins 4397,4 mg ± 275.49. Cette diminution n’est pas dose-

dépendant.

78

LOT1 (T

emoin

)

LOT 2

(4 m

g/Kg)

LOT 3

(5 m

g/Kg)

LOT 4

(6,6

6 mg/K

g)

LOT 5

(10 m

g/Kg)

LOT 6

(20 m

g/Kg)

0

2000

4000

6000

LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

*

***

Dose de sulfate de cadmium (mg/Kg) par lot

P

oids

du

foie

des

rat

s m

ales

(m

g)

Figure 10: Effet du sulfate de cadmium sur le poids du foie chez les rats Wistars mâles

Figure 11 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids du foie chez les rats Wistars

femelles

LOT1 (T

emoi

n)

LOT 2

(4 m

g/Kg)

LOT 3

(5 m

g/Kg)

LOT 4

(6,6

6 mg/K

g)

LOT 5

(10

mg/

Kg)

LOT 6

(20

mg/

Kg)

0

1000

2000

3000

4000

5000LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

Dose de sulfate de cadmium (mg/Kg) par lot

Po

ids

du

fo

ie

des

rat

s fe

mel

les

(m

g)

79

I.1.2.2.2-Effet de la toxicité du cadmium sur le poids moyen des reins

I.1.2.2.2.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen des reins chez les rats

Wistar mâles

La toxicité du cadmium sur le poids moyen des reins est montrée par la figure 12. En effet, le

cadmium a entrainé une diminution significative du poids moyen des reins (403,33 mg ± 19,39 pour

la dose 6,66 mg/kg ; 376,66 mg 4,50 pour la dose 20 mg/kg) comparativement aux témoins (472,8

mg ± 54,12). Cependant, aux autres doses, cette diminution est non significative (434,25 mg ±

35,17 pour la dose 4 mg/kg ; 441,40 mg ± 29,97 pour la dose 5 mg/kg ; 443,75 mg ± 27,14 pour la

dose de cadmium de 10 mg/kg). L’observation a montré que l’effet n’est pas dose-dépendant.

I.1.2.2.2.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen des reins chez les rats

Wistar femelles

La figure 13 montre l’effet du cadmium sur le poids moyen chez les femelles traitées à différentes

doses. Comparativement aux témoins (422,4 mg ± 26.93), le cadmium a entrainé une diminution

significative du poids moyen des reins observés aux doses 6,66 mg/kg, 10 mg/kg ; 20 mg/kg qui ont

pour poids moyens respectifs 348,8 mg ± 20,92 ; 360,60 mg ± 26.62 ; 358,2 mg ± 27.47.

En ce qui concerne les doses 4 mg/kg avec pour poids moyen 390,5 mg ± 9,11 et 5 mg/kg avec pour

poids moyen 385,75 mg ± 22,57, la diminution est non significative.

Chez les mâles comme chez les femelles, l’effet de diminution a été léger aux faibles doses et

considérable aux fortes doses. Dans le même temps, il n’était pas dose-dépendant.

80

Figure 12 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids des reins chez les rats Wistars mâles

Figure 13 : Effet du sulfate de cadmium sur le poids des reins chez les rats Wistars femelles

LOT1

(Tem

oin)

LOT 2

(4 m

g/K

g)

LOT 3

(5 m

g/K

g)

LOT 4

(6,6

6 m

g/K

g)

LOT 5

(10

mg/

Kg)

LOT 6

(20

mg/

Kg)

0

200

400

600LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

*****

Dose de sulfate de cadmium (mg/Kg) par lot

Po

ids

des

rein

s

des

rat

s m

ales

(m

g)

LOT1 (T

emoin

)

LOT 2

(4 m

g/Kg)

LOT 3

(5 m

g/Kg)

LOT 4

(6,6

6 mg/K

g)

LOT 5

(10 m

g/Kg)

LOT 6

(20 m

g/Kg)

0

100

200

300

400

500LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

*** ** ***

Dose de sulfate de cadmium (mg/Kg) par lot

Poi

ds d

es r

eins

des

rat

s fe

mel

les

(m

g)

81

I.1.2.2.3- Action du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la rate chez le rat

I.1.2.2.3.1- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la rate chez les rats

Wistar males

La figure 14 montre l’impact du sulfate de cadmium sur le poids de la rate chez les mâles.

Le sulfate de cadmium a entrainé une diminution dose non dépendante du poids de cet organe chez

les lots traités. Cette diminution a été significative (p<0,05) pour la dose de 6,66 mg/kg pc (256,33

± 18,77 mg) et pour la dose de 20 mg/kg pc (263,00 ± 32,53 mg) par rapport au poids moyen du lot

témoin (320,66 ± 13,43 mg) (Figure 14).

I.1.2.2.3.2- Effet du sulfate de cadmium sur le poids moyen de la rate chez les rats

Wistar femelles

La figure 15 montre l’effet du sulfate de cadmium sur le poids de la rate caractérisé par une

diminution du poids de cet organe. En effet, comparativement aux témoins, le poids moyen de la

rate des lots traités a diminué de façon dose non dépendante. A l’instar des mâles, la diminution du

poids de la rate a été significative (p<0,05) aux doses de 6,66 mg/kg pc (254,40 ± 61,90 mg) et de

20 mg/kg (258,8 ± 38,42 mg) pc chez les rats de femelles par rapport au lot témoin (326,2 ± 18,43

mg) (Figure 15).

82

LOT1 (0 m

g/Kg)

LOT 2 (4 m

g/Kg)

LOT 3 (5 m

g/Kg)

LOT 4 (6,66 m

g/Kg)

LOT 5 (10 m

g/Kg)

LOT 6 (20 m

g/Kg)

0

100

200

300

400LOT1 (0 mg/Kg)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

**

Dose de sulfate de cadmium (mg/Kg) par lot

Poid

s de

rate

des

rats

mal

es (m

g)

Figure 14: Effet du sulfate de cadmium sur le poids de la rate chez les rats Wistar mâles

LOT1 (Tem

oin)

LOT 2 (4

mg/K

g)

LOT 3 (5

mg/K

g)

LOT 4 (6

,66 m

g/Kg)

LOT 5 (1

0 mg/K

g)

LOT 6 (2

0 mg/K

g)0

100

200

300

400LOT1 (Temoin)

LOT 2 (4 mg/Kg)

LOT 3 (5 mg/Kg)

LOT 4 (6,66 mg/Kg)

LOT 5 (10 mg/Kg)

LOT 6 (20 mg/Kg)

* *

Dose de sulfate de sulfate de cadmium (mg/Kg)

Poid

s de

la ra

te d

es ra

ts fe

mel

les

(mg)

Figure 15: Effet du sulfate de cadmium sur le poids de la rate chez les rats Wistar femelles

83

I.1.2. 3 - Action du sulfate de cadmium sur les marqueurs biochimiques des organes

I.1.2. 3.1- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction hépatique

Le tableau X montre que le sulfate de cadmium a induit une élévation de l’activité de

l’Aspartate aminotransferase et l’alanine transaminase chez les mâles. Cependant, cette

augmentation a été très significative (p˂0,0001) à 20 mg/Kg pc (1025,5 ± 66,04 UI/L) par rapport

au témoin (316,76 ± 60,03 UI/L) pour l’AST. Quant à l’ALT, son activité enzymatique a été aussi

augmentée significativement (p˂0,0001) chez les rats mâles aux doses de 10mg/kg pc (74,47 ±

9,05) et 20 mg/kg pc (161,40 ± 1,13 UI/L) par rapport au témoin (42,66 ± 9,79 UI/L). Par contre, à

la dose de 5 mg/kg pc, le sulfate de cadmium a induit une diminution de l’activité aussi bien de

l’ALT (37,60 ± 10,37) que de l’AST (223,2 ± 35,18 UI/L) du lot 3 par rapport au témoin (Tableau

X).

Chez les rats femelles, à l’instar des rats mâles, le sulfate de cadmium a induit une

augmentation de l’activité des deux enzymes. Cependant, cette augmentation a été significative

pour l’ALT seulement à 10 mg/kg pc (60,18 ± 12,34 UI/L; p˂0,05) et à 20 mg/kg pc (77,64 ± 17,80

UI/L; p˂0,0001) par rapport au témoin (307,82 ± 34,77 UI/L) selon le Tableau XI. Il convient de

constater aussi, que la concentration de 5 mg/kg pc a entrainé une diminution de l’activité de ces

deux enzymes chez les rats femelles avec une différence significative (p˂0,01) pour l’AST (228,75

± 15,20 UI/L) et non significative pour l’ALT (39,75 ± 2,05) par rapport au témoin (Tableau XI).

L’action du sulfate de cadmium sur les marqueurs biochimiques du foie (AST et ALT) n’est

pas dose-dépendante aussi bien chez les rats mâles que chez les rats femelles.

Le figure 16 montre que la dose médiane (6,66 mg/Kg de poids corporel) n’a pas induit de

variation significative de l’activité de l’AST. En revanche, l’activité enzymatique de l’ALT a été

significativement augmentée chez les animaux mâles (p< 0,01) que femelles (p< 0,05) par rapport

au témoin selon la figure 17. Par ailleurs, la forte dose de 20 mg/Kg pc a entrainé une augmentation

significative (p< 0,0001) de l’activité de l’ALT au niveau des deux sexes (Figure 19). Mais, cette

forte dose n’a induit qu’une augmentation (p< 0,0001) de l’activité de l’AST que chez les mâles

(Figure 18).

84

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 4

mâles

(6,6

6 m

g/kg

)

Lot 4

fem

elles (6

,66

mg/

Kg)

0

100

200

300

400

AS

TL

(U

I/L

)

Figure 16: Effet comparé d’ASLT chez les

mâles et femelles à la dose médianes (6,66

mg/Kg)

Figure 18 : Effet comparé d’ASLT chez les

mâles et femelles à la plus forte dose (20

mg/Kg)

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 4

mâl

es (6

,66

mg/

kg)

Lot 4

fem

elle

s (6,

66 m

g/K

g)

0

20

40

60

80

** *

AL

TL

(U

I/L

)Figure 17: Effet comparé d’ ALTL chez les

mâles et femelles à la dose mediane (6,66

mg/Kg)

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 6

mâles

(20

mg/

kg)

Lot 6

fem

elle

s (2

0 m

g/K

g)

0

50

100

150

200

***

***

AL

TL

(U

I/L

)

Figure 19: Effet comparé d’ALT chez les

mâles et femelles à la dose forte (20 mg/Kg

Tem

oin mâles

Tem

oin femelles

Lot 6 m

âles

(20 mg/kg

)

Lot 6 fe

melles (2

0 mg/Kg)

0

500

1000

1500

***

AS

TL

(U

I/L

)

85

Tableau X: Effet du cadmium sur les marqueurs du foie chez les rats mâles

MALES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT 3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

AST (UI/L) 316,76 ± 60,03

374,4 ± 57,23

223,20± 35,18*

339,7±54,76 352 ± 48,74 1025,5 ± 66,04***

ALT

(UI/L)

42,66 ± 9,79 50,62± 20,09 37,60± 10,37 58,6 ±,61 74,47±9,05*** 161,4 ± 1,13***

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

Tableau XI : Effet du cadmium sur les marqueurs du foie chez les rats femelles

FEMELLES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT 5

(10mg /Kg)

LOT 6 (20mg /Kg)

AST

(UI/L)

307,82± 34,77

334,400± 3,81

228,75± 15,20**

315,53.± 7,87 324,02± 33,30 333,160± 51,83

ALT

(UI/L)

40,17± 1,88 54,00 ± 12,44

39,75 ± 2,05 54,72±9,05 60,18 ± 12,34* 77,64± 17,80***

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

86

I.1.2.3.2- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction rénale

L’administration du sulfate de cadmium a induit une augmentation du taux de l’urée chez les

rats mâles aux doses de 10 mg/kg pc (0,51 ± 0,06 g/L; p˂0,01) et 20 mg/kg pc (0,49 ± 0,02 g/L;

p˂0,05) (Tableau XII) ainsi que chez les femelles à 20 mg/k pc (0,52 ± 0,08 g/L; p˂0,05)

(Tableau XIII) par rapport respectivement aux lots témoins mâle (0,38 ± 0,06 g/L) et femelle (0,39

± 0,01 g/L). Par contre quelle que soit la dose de sulfate de cadmium administrée, aucun lot

d’animaux (mâle et femelle) n’a connu de variation significative du taux de créatinine (Tableaux

XII et XIII). Le sulfate de cadmium a entrainé donc une augmentation de l’urée aux fortes doses

chez tous les rats sans perturber le taux sérique de la créatinine.

L’action comparée du métal à la concentration médiane (6,66 mg/kg pc) sur les animaux des

deux sexes, montrée sur la figure 20 indique un niveau d’augmentation similaire de l’urémie

(p˂0,05) aussi bien chez le mâle que chez la femelle (Figure 20). Quant à la forte dose de 20 mg/kg

pc, elle a induit une augmentation du taux de l’urée plus forte chez la femelle (p˂0,01) que chez le

mâle (p˂0,05) (Figure 21). Cependant, les doses médiane (6,66 mg/kg pc) et forte (20 mg/kg pc)

du sulfate de cadmium ont induit une augmentation non significative de la créatininémie aussi bien

chez les mâles que chez les femelles par rapport aux témoins (Figure 22 et 23).

.

87

Tableau XII: Effet du cadmium sur les marqueurs des reins chez les rats mâles

MALES

Paramètres

LOT 1

(Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT 3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

Urée (g/L)

0,38± 0,06 0,40±0,06 0,42± 0,06

0,47±0,04 0,51 ± 0,06** 0,49 ± 0,02*

Créatinine

(mg/L)

5,4± 0,54

6 ± 1

4,9±1,57 6 ± 1 5,5 ± 0,58 6,33± 1,15

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

Tableau XIII: Effet du cadmium sur les marqueurs des reins chez les rats femelles

FEMELLES

Paramètres

LOT 1

(Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT3

(5mg /Kg)

LOT 4

(6,66mg /Kg)

LOT 5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

Urée (g/L)

0,39± 0,01

0,39± 0,06

0,39± 0,05

0,47±0,06

0,48± 0,09

0,52± 0,08*

Créatinine

(mg/L)

4,75± 0,96

6,5 ± 2,38

5± 1,41

6,2 ± 0,44

5,4± 0,55

5,2± 0,84

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

88

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 4

mâl

es (6

,66

mg/

kg)

Lot 4

fem

elle

s (6,

66 m

g/K

g)

0.0

0.2

0.4

0.6

* *

Uré

e (g

/L)

Figure 20: Effet comparé de l’urémie chez

les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)

Temoin

mâle

s

Temoin

fem

elles

Lot 4 m

âles (

6,66 m

g/kg)

Lot 4 fe

mell

es (6

,66 m

g/Kg)

0

2

4

6

8

Cré

atin

ine

(mg/

L)

Figure 22: Effet comparé de la créatinémie

chez les mâles et femelles à la dose médiane

(6,66 mg/Kg)

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 6

mâl

es (2

0 m

g/kg

)

Lot 6

fem

elle

s (2

0 m

g/K

g)

0.0

0.2

0.4

0.6**

*

Uré

e (

g/L

)Figure 21: Effet comparé de l’urémie chez

les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)

Temoin

mâle

s

Temoin

fem

elles

Lot 6 m

âles (

20 mg/k

g)

Lot 6 fe

mel

les (2

0 mg/K

g)0

2

4

6

8

Cré

atin

ine

(mg/

L)

Figure 23: Effet comparé de la créatinémie

chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)

89

I.1.2.3.3- Evaluation de l’action du cadmium sur la fonction splénique

Le tableau XIV montre une diminution de la bilirubine chez les mâles de manière

significative comparativement au témoin. Par rapport au témoin (2,43µmol/L±0,68), la diminution

significative est induite au niveau du lot 6 (0,21 ± 0,09 µmol/L ; p˂0,0001) et du lot 4 (1,76 ±0,27

µmol/L ; p˂0,01). A l’instar des mâles, le taux de bilirubine a été diminué par le sulfate de cadmium

de façon significative à toutes les doses chez les animaux femelles par rapport aux témoins (1,62 ±

0,21 µmol/L). Ainsi, selon le tableau XV, la diminution maximale est obtenue avec la dose de 4

mg/kg pc (0,99 ± 0,13 µmol/L ; p˂0,0001) et la diminution minimale avec 20 mg/kg pc (1,16 ± 0,41

µmol/L ; p˂0,05).

Pour ce qui concerne le cholestérol, aucune variation significative n’a été observée aussi

bien chez les mâles (Tableau XIV) que chez les femelles (Tableau XV) par rapport aux valeurs

témoins.

Les figures 24 et 26 montrent que le cadmium entraine une diminution de la bilirubine chez

les deux sexes à la dose médiane (6,66 mg/Kg) et à la dose forte (20 mg/Kg) de la même manière

comparativement aux témoins.

Quant au cholestérol, en ce qui concerne l’action comparée, les figures 25 et 27 montrent que le

cadmium a entrainé une diminution de la cholestérolémie chez les femelles exposées aux doses de

6,66 mg/Kg pc (p˂0,0001) et 20 mg/Kg pc (p˂0,05). Chez les mâles, comparativement au témoin, il

n’a pas été constaté de variation du taux de cholestérol total avec la dose de 20 mg/kg pc (Figure

27). Cependant la dose de médiane (6,66 mg/kg pc), le sulfate de cadmium a induit une diminution

significative (p˂0,01) de la cholestérolémie comparativement aux témoins mâles (Figure 25).

90

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 4

mâl

es (6

,66

mg/

kg)

Lot 4

fem

elle

s (6,

66 m

g/K

g)

0

1

2

3

***

Bil

irub

ine

(µm

ol/

L)

Figure 24: Effet comparé de la bilirubine

chez les mâles et femelles à la dose médiane

(6,66 mg/Kg)

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

melles

Lot 6

mâles

(20

mg/

kg)

Lot 6

fem

elles (2

0 m

g/Kg)

0

1

2

3

***

**

Bil

irubin

e (

µm

ol/

L)

Figure 26: Effet comparé de la bilirubine

chez les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)

Temoi

n m

âles

Temoi

n fe

mel

les

Lot 4

mâl

es (6

,66

mg/

kg)

Lot 4

fem

elle

s (6,

66 m

g/K

g)

0.0

0.5

1.0

1.5

***

**

Cho

lest

ero

l (g

/L)

Figure 25: Effet comparé du cholestérol chez

les mâles et femelles à la dose médiane (6,66

mg/Kg)

Tem

oin m

âles

Tem

oin fe

melles

Lot

6 m

âles

(20 m

g/kg

)

Lot

6 fe

melles (2

0 m

g/Kg)

0.0

0.5

1.0

1.5

*

Cho

leste

rol

(g/L

)

Figure 27: Effet comparé du cholestérol chez

les mâles et femelles à la dose forte (20

mg/Kg)

91

Tableau XIV: Effet du cadmium sur la bilirubine et le cholestérol chez les rats mâles

MALES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT 3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

BIL

(µmol/L)

2,43±0,68

1,03± 0,7**

1,60± 1,30

1,76± 0,27 1,46 ± 0,29 0,21± 0,09***

CHOL

(g/L)

0,946± 0,06 0,96± 0,22

0,72± 0,09 0,88± 0,06 0,91± 0,22 0,97± 0,38

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

Tableau XV: Effet du cadmium sur la bilirubine et le cholestérol chez les rats femelles

FEMELLES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT 5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

BIL

(µmol/L)

1,62 ± 0,26

0,99 ± 0,13***

1,08 ± 0,08**

1,09 .± 0,09** 1,14 ± 0,01** 1,16 ± 0,41*

CHOL

(g/L)

0,66 ± 0,10 0,72 ± 0,13

0,85 ± 0,33 0,63 ± 0,09 0,73 ± 0,17 0,54 ± 0,11

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

92

I.1.2.3.4 -Evaluation de l’action du cadmium sur les paramètres hématologiques

I.1.2.3.4.1 -Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée érythrocytaire

(Globules rouges, hémoglobine, hématocrite, MCV, MCH, MCHC)

Les valeurs des globules rouges, de l’hémoglobine, des hématocrites (Tableau XIX) ont été

significativement diminuées (p˂0,0001) chez les femelles comme chez les mâles. Chez les mâles, la

diminution des globules rouges est plus significative (p˂0,0001) à la dose 5 mg/kg (7,06 ±

0,97.106/µl) et chez les femelles à la dose 20 mg/kg (7,38 ± 0,45.106/µl) comparativement aux

témoins (mâles: 8,75 ± 0,51. 106 /µl ; femelles : 8,37 ± 0,17. 106/µl).

Pour l’hémoglobine, cette diminution a été plus significative (p˂0,0001) à la dose 20 mg/kg

(Mâles: 12± 2 g/dl; Femelles: 14 ±1 g/dl) comparativement aux témoins (mâles: 16 ± 1 g/dl;

femelles : 16± 1 g/dl). Cependant chez les femelles, cette diminution a été également significative

aux autres doses (4; 5; 6,66; 10mg/kg) (Tableau XVI).

Pour l’hématocrite, la diminution constatée a été significative à la dose 5 mg/kg chez les

mâles (38± 15 % ; p˂0,05) et 20 mg/kg chez les femelles (41.±5 % ; p˂0,0001) comparativement

aux témoins (mâles: 52± 4 %; femelles : 50± 4%) (Tableau XVI).

Les MCV et des MCH n’ont pas connu de variation significative chez les mâles

contrairement aux femelles dont les valeurs ont été diminuées significativement (p˂0,0001) au lot 3

(5mg/kg) et au lot 5 (10mg/kg) par rapport au lot témoin (Tableau XVI).

L’effet du sulfate de cadmium sur la numération glomérulaire n’est pas dose-dépendant.

I.1.2.3.4.2 -Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée leucocytaire

(Globules blancs, neutrophiles, monocytes, lymphocytes)

Les globules blancs ont subi une augmentation significative à partir des concentrations

supérieures à 4mg/kg pc aussi bien chez les rats mâles que chez les rats femelles comparativement

aux témoins (mâles: 7000 ± 1301 cel/µl; femelles : 6290± 891 cel/µl) (Tableau XVI). Cette

augmentation significative (p˂0,0001) est très importante pour les lots à la forte dose de 20 mg/kg

pc (mâles: 14965 ± 559 cel/µl; femelles : 14105± 3967 cel/µl) et est dose-dépendante chez les

mâles, mais non chez les femelles. Par ailleurs, cette augmentation significative (p˂0,0001) est

aussi constatée sur le tableau XIX au niveau des lymphocytes (mâles : 6095 ± 728.103 cel/µl;

femelles : 5945± 841.103 cel/µl), des monocytes (mâles : 975.± 64.103 cel/µl; femelles : 554.±

175.103 cel/µl) et des neutrophiles (mâles : 9080 ±1018.103 cel/µl; femelles : 8609 ± 2746.103

cel/µl).

93

I.1.2.3.4.3 -Effets du sulfate de cadmium sur les plaquettes sanguines

Le cadmium a entrainé une diminution des plaquettes sanguines chez les rats mâles

comparativement aux témoins (Tableau XVI). Cette diminution est plus significative aux lots 3

(mâles: 689 ± 448 µl, p˂0,001) et au lot 5 (mâles: 763 ±195µl, p˂0,001) comparativement aux

témoins (mâles: 1255 ± 210 µl). Contrairement aux femelles, la diminution constatée est non

significative (Tableau XVI). .

94

Tableau XVI: Effet du cadmium sur la Formule globulaire chez les rats

Paramètres sexes LOT 1 (Témoin) LOT 2 (4mg /Kg) LOT 3 (5mg /Kg) LOT4 (6,66mg /Kg) LOT5 (10mg /Kg) LOT6 (20mg /Kg)

Globules Blancs (µl) Mâle

Femelle

7000± 1301

6290± 891

9175± 92

8790± 212

9840± 1230*

8090.± 778

11645± 3132***

9455± 403

14037 ± 868***

11680± 3790**

14965 ± 559***

14105± 3967***

P. Neutrophiles (µl) Mâle

Femelle

6230± 608

5195± 983

6560. ± 641***

5450± 468

6450.± 1188***

7600.± 14*

8805± 474***

5430± 106

9080.± 1018***

5887± 490

7320.± 1004

8609.± 2746***

Monocytes (µl) Mâle

Femelle

435.± 35

123± 49

243 ± 45**

325 ± 35**

183.± 29***

250.± 56

720 ± 156***

423 ± 31***

500 .± 99

460.±14***

975.± 64***

554.± 175***

Lymphocytes (µl) Mâle

Femelle

2240 ± 823

2810± 396

2067.± 159

4507±782*

2915.± 332

3867± 480

6095 ± 728***

5945± 841***

4810 ± 792***

3483.± 1369

4350 ± 961***

3729.± 992

Globules Rouges (106 /µl)

Mâle

Femelle

8,75 ± 0,51

8,37± 0,17

8,21 ± 0,21

8,32± 0,11

7,06 ± 0,97**

8,45± 0,37

7,54±0,81

8,07 ±0,26

7,70± 0,98

8,50 ± 0,71

7,65± 0,66

7,38 ± 0,45**

Hémoglobine (g/dl)

Males

Femelle

16± 1

16± 1

14 ± 2

14 ± 0**

13±3

14±1**

15 ±0

14 ±1**

14± 1

14 ±1**

12± 2**

14 ±1**

Hématocrite (%)

Mâle

Femelle

52± 4

50± 4

51± 6

48± 3*

38± 15*

49± 3

53± 3

47± 3

49± 5

49± 6

50.± 1

41.± 5**

Plaquettes (103 /µl)

Mâle

Femelle

1255 ± 210

876 ±80

1057± 73

842± 286

689 ± 448**

860± 116

1076 ± 95

846± 149

763 ±195**

1006±262

1086 ± 35

818± 57

MCV (fl)

Mâle

Femelle

60±1

62±2

59±2

59±2

61±5

59±1

58±2

59±0

59±5

62±6

55±3

56±1**

MCH (pg)

Mâle

Femelle

17±1

19±1

18±1

17±1**

18±4

17±1**

19±4

17±1**

17±1

16±0***

17±4

17±1**

MCHC (g/dl)

Mâle

Femelle

29±1

30±1

30±2

29±2

29±4

30±1

29±1

29±2

30±2

30±2

31±5

31±2

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

95

I.1.2.3.5- Toxicité du cadmium sur les ions sériques (Sodium, Potassium et Chlore)

Chez les mâles

Le tableau XVII montre l’effet de la toxicité du cadmium sur les ions (Sodium, Potassium et

Chlore) chez les mâles. Au niveau du sodium, une augmentation significative (p<0,05) a été

constatée au lot 2 (136,20 mEq/l ± 5,35), au lot 4 (137,33 mEq/l ± 3,05), au lot 5 (137,5 mEq/l ±

2,08), et au lot 6 (135,66 mEq/l ± 4,72) comparativement aux témoins (134,4 mEq/l ± 1,81).

Cependant, à la dose de 5 mg/kg pc lot 3 (126,0 mEq/l ± 10,81), une diminution a été constatée.

Au niveau du chlore, une diminution significative (p<0,05) au lot 2 (101,8 mEq/l ± 2,05), au lot 3

(101,5 mEq/l ± 2,65), au lot 4 (103,33 mEq/l ± 0,57), au lot 5 (102,50 mEq/l ± 0,57) et au lot 6

(104,66 mEq/l ± 1,15) a été constatée comparativement aux témoins (105,2 mEq/l ± 2,16 ). Quant

au potassium, une augmentation non significative (p>0,05) au lot 2 (12,44 mEq/l ± 0,60), au lot 3

(12,06 mEq/l ± 0,50), au lot 4 (12,60 mEq/l ± 0,40) et au lot 5 (12,43 mEq/l ± 1,09 ) a été

constatée comparativement aux témoins (12,04 mEq/l ± 1,45). Par contre toujours au niveau du

potassium, une diminution non significative a été observée au lot 6 (11,60 mEq/l ± 0,52).

Chez les femelles

Le tableau XVIII montre la toxicité du cadmium sur les ions (Sodium, Potassium et Chlore)

chez les femelles. Ce tableau que le cadmium a entrainé une augmentation significative du sodium

(p<0,05) au lot 2 (136,2 mEq/l ± 1,30), au lot 3 (136,0 mEq/l ± 0,81), au lot 4 (137,33 mEq/l ±

3,05), au lot 5 (137,2 mEq/l ± 2,86) et au lot 6 (138,0 mEq/l ± 3,93) comparativement aux témoins

(132,8 mEq/l ± 3,11). Chez les femelles, le chlore a subi une diminution significative (p<0,05) au

niveau des lots (2,3,4,5 et 6) respectivement 101,8 mEq/l ± 2,05 ; 101,5 mEq/l ± 2,65 ; 101,5 mEq/l

± 2,65 ; 103,2 mEq/l ±3,83 ; 101,6 mEq/l ± 2,70 et 103,4 mEq/l ± 1,95 comparativement aux

témoins (106,4±1,51). Au niveau du potassium, une diminution non significative a été constatée

chez les femelles au lot 2 (10,66 mEq/l ± 1,95), au lot 3 (10,53 mEq/l ± 0,45), au lot 4 (10,00 mEq/l

± 1,19), au lot 5 (10,96 mEq/l ± 0,98) et au lot 6 (9,06 mEq/l ± 0,95) comparativement aux témoins

(10,8 mEq/l ± 2,15).

96

Tableau XVII: Effet du cadmium sur les ions chez les rats mâles

MALES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT 3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

Sodium

(mEq/l)

134,4 ± 1,81 136,20 ± 5,35 126,0 ± 10,81 137,33 ± 3,05 137,5 ± 2,08 135,66 ± 4,72

Chlore

(mEq/l)

105,2 ± 2,16

103,00 ± 1,87 103,33 ± 1,15 103,33 ± 0,57 102,50 ± 0,57* 104,66 ± 1,15

Potassium

(mEq/l)

12,04 ± 1,45 12,44 ± 0,60 12,06 ± 0,50 12,43 ± 1,09 12,60 ± 0,40 11,60 ± 0,52

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

Tableau XVIII: Effet du cadmium sur les ions chez les rats femelles

FEMELLES

Paramètres

LOT 1 (Témoin)

LOT 2

(4mg /Kg)

LOT3

(5mg /Kg)

LOT4

(6,66mg /Kg)

LOT 5

(10mg /Kg)

LOT 6

(20mg /Kg)

Sodium

(mEq/l)

132,8 ± 3,11

136,2 ± 1,30 136,0 ± 0,81 138,2 ± 2,86* 137,2 ± 2,86 138,0 ± 3,93*

Chlore

(mEq/l)

106,4±1,51

101,8 ± 2,05* 101,5 ± 2,65* 103,2±3,83 101,6 ± 2,70* 103,4 ± 1,95

Potassium

(mEq/l)

10,8 ± 2,15 10,66 ± 1,95 10,53 ± 0,45 10,00 ± 1,19 10,96 ± 0,98 9,06 ± 0,95

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

97

I.1.2.3.6- Impact tissulaire du cadmium sur la rate chez les rats

I.1.2.3.6.1 - Action du sulfate de cadmium sur le tissu splénique Chez les rats mâles

Les figures 28 A1, A2, A3, A4, A5 et A6 montrent l’effet du cadmium sur le tissu splénique

chez les mâles. Chez les témoins (Figure 30 A1), l’architecture de la coupe tissulaire de la rate est

normale, avec la pulpe blanche, la pulpe rouge et la zone marginale visibles. Cependant, les

animaux traités ont vu leur architecture splénique modifiée et cela en fonction des doses.

A la dose de 4 mg/kg pc, l’architecture est peu modifiée avec les pulpes blanche et rouge

peu distinctes (Figure 28 A2). Ces mêmes observations sont faites à la dose 5 mg/kg accompagnée

de dépôts de fer (Figure 28 A3). Par ailleurs, à la dose de 6,66 mg/kg, l’artère splénique est

discrètement modifiée, la zone marginale est discrètement désorganisée, les capillaires et le sinus

veineux sont dilatés avec apparition d’une thrombose artérielle (Figure 28 A4). La dose de 10

mg/kg pc a entrainé une dilatation des capillaires et du sinus veineux accompagnés de congestion et

d’une désorganisation architecturale (Figure 28 A5). Quant à la dose de 20 mg/kg pc de sulfate de

cadmium, elle a entrainé une désorganisation structurale avec apparition d’un œdème, d’une

endothelite avec l’artère splénique thrombosée (Figure 28 A6).

I.1.2.3.6.2 -Action du sulfate de cadmium sur le tissu splénique Chez les rats femelles

Les figures 29 B1, B2, B3, B4, B5 et B6 montrent l’effet du sulfate de cadmium sur les

tissus spléniques chez les femelles. Chez les témoins (0 mg/kg pc), l’architecture splénique est

intacte car la pulpe blanche et la pulpe rouge ainsi que la zone marginale sont visibles (Figure 29

B1). En ce qui concerne les rats traités, l’effet toxique du cadmium est bien visible et varie en

fonction des doses. C’est ainsi qu’à la dose de 4 mg/kg pc, une modification architecturale est

observée (Figure 29 B2). Cette modification est également visible à la dose 5 mg/kg pc avec

congestion vasculaire suivie de dépôt de fer (Figure 29 B3). A la dose 6,66 mg/kg, l’artère

splénique est peu modifiée (Figure 29 B4). Mais à la dose 10 mg/kg, les observations faites sont

caractérisées par des dépôts de fer, des désorganisations architecturales, la congestion et

l’hémorragie (Figure 29 B5). A la forte dose (20 mg/kg pc), une forte désorganisation

architecturale est constatée avec une dilatation de veinules (Figure 29 B6).

98

Figure 28A1/HEx10: Pulpe rouge ( ) et pulpe blanche ( ) dictincts (Architecture

normale)

Figure 28 A2/HE x 10: architecture peu modifiée ( )

Figure 28 A3 /HE x 10: Dépôts de fer ( ) et modification de l'architecture

R

R

B

B

99

Figure 28 A4 /HE x 10: Artères spléniques discrètement modifiée ( ), thrombose artérielle ( )

Figure 28 A5/ HE x 25 : capillaire dilaté ( ) , congestion vasculaire ( ) et une dilatation du

sinus veineux ( )

Figure 28 A6/ HE x 10 : Désorganisation structurale, œdème ( ), endothelite et une thrombose

de l’artère splénique

Figure 28A : Toxicité tissulaire du sulfate de cadmium sur la rate chez les mâles (Gx10)

A1 : chez le témoin (0 mg/kg pc) A4 : à la dose de 6,66 mg/kg pc

A2 : à la dose de 4 mg/kg pc A5 : à la dose de 10 mg/kg pc

A3 : à la dose de 5 mg/kg pc A6 : à la dose de 20 mg/kg pc

100

Figure 29 B1/HE x 10: Pulpe rouge ( ) et pulpe blanche ( ) dictincts (Architecture

normale)

:

Figure 29 B2/HE x 10: Désorganisation architecturale ( )

Figure 29 B3 /HE x 10 : Modifiaction architecturale ( ), congestion vasculaire et depot de fer (

)

R

B

B R

101

Figure 29 B4 /HE x 10: Architecture peu modifiée ( )

Figure 29 B5/ HE x 10: HE x 10 dépôts de fer ( ), désorganisation architecturale, congestion et

hémorragie ( )

Figure 29 B6/ HE x 10 : Désorganisation architecturale ( ) avec dilatations de veinules ( )

Figure 29B: Toxicité tissulaire du cadmium sur la rate chez les femelles (Gx10)

B1 : chez le témoin B4 : à la dose de 6,66 mg/kg pc

B2 : à la dose de 4 mg/kg pc B5 : à la dose de 10 mg/kg pc

B3 : à la dose de 5 mg/kg pc B6 : à la dose de 20 mg/kg pc

102

I.1.2.3.7- Action du sulfate de cadmium sur l’ADN splénique

La figure 30 montre l’effet du sulfate de cadmium sur la dégradation de l’ADN.

Chez les mâles, la génétoxicité a été observée à la dose de 4 mg/kg pc où la fragmentation était

constatée entre 100 et 200 pb et à la dose de 5 mg/kg pc au niveau de 400 pb qui étaient les plus

faibles doses. Par contre, aux fortes doses, qui ont été 10 et 20 mg/kg pc, le sulfate de cadmium n’a

induit aucun effet sur l’ADN de la rate.

Chez les femelles, la dégradation de l’ADN a été observée aux plus faibles doses de 4 mg/kg

pc au niveau de 300 pb, 5 mg/kg pc au niveau de 100 et 300 pb, 6,66 mg/kg pc au niveau de 100 et

300 pb et à la dose de 10 mg/kg pc entre 100 et 200 pb. A la dose de 20 mg/kg pc, l’effet

génétoxique n’a été constaté.

En conclusion, l’effet génétoxique du sulfate de cadmium sur la rate chez les rats n’a été

observé qu’avec les faibles concentrations (4 et 5 mg/kg pc) chez les mâles. Cependant, à la dose

de 10 mg/kg pc, aucun effet génétoxique n’a été observé chez les mâles contrairement aux femelles.

103

400 pb

Figure 30: Profil électrophorétique de l’ADN splénique

soumis à l’action du sulfate de cadmium

100 pb

200 pb

300 pb

400 pb

100 pb

200 pb

300 pb

400 pb

104

II- Discussion

Les travaux réalisés ont permis de situer la DL50 dans l’intervalle 50 à 300 mg/kg selon le

système global d’harmonisation. Cependant, selon la procédure OCDE 423, la DL50 limite de 200

mg/kg pour le sulfate de cadmium a été retenue lors du test de toxicité aigüe menée pendant 14

jours. Ce qui est presque similaire à l’étude de Silve-Mamyg., (1971) qui a trouvé une DL50 de 202

mg/kg. Par contre, par rapport aux espèces, chez les poissons (Clarias gariepinus ), elle est de

46,11 mg/L pour le sulfate de cadmium avec les limites inférieure et supérieure de confiance

respectives de 37,34 mg/L et 52,23 mg/L à 95% ( Guedenon et al., 2011). La dose létale varie

également en fonction des sels de cadmium. A savoir qu’elle est de 88 mg/kg chez les rats pour le

chlorure de cadmium selon Onwuka et al., ( 2010) et de 90 mg/kg selon l'étude de Amal et

Fawzy., ( 2013) par la méthode OCDE 420 pour le même chlorure de cadmium. Pour l’acétate de

cadmium, elle est de 68 mg/kg observée chez les poussins.(Anju ., 2012).

Les rats ont été traités avec du sulfate de cadmium par gavage pendant 30 Jours à 1/50ième ,

1/40ième, 1/30ième, 1/20ième, 1/10ième de la DL50 correspondant à différentes doses respectivement 4;

5; 6,66 ; 10 et 20 mg/Kg de poids corporel.

. L'exposition par voie orale est importante pour l'évaluation de la toxicité du cadmium (Wang et

al., 2014). Pour la population, la principale voie de contamination au cadmium sont les aliments

contaminés, l'eau et la fumée de cigarette (Jarup, 2002 ; Wang et al., 2014). L’étude expérimentale

réalisée a montré que le sulfate de cadmium entraine des pertes de poids et un ralentissement de la

croissance. Cela peut s’expliquer par le fait que les rats traités au cadmium mangeaient peu

comparativement au témoin constaté lors de l’étude de Wang et al., (2014) en fonction de la dose

d’exposition. Et selon Sajjad et al., (2014), le cadmium a entrainé des pertes d’appétit chez les rats.

Aussi, la disponibilité de l’aliment est-elle un facteur important dans la prise de poids (Layachi &

Kechrid., 2012). Ces auteurs pensent que la perte de poids peut être due à une augmentation de la

dégénération des lipides, des protéines et des nutriments. En clair, le cadmium entraine une

perturbation des secrétions endocriniennes (Wang et al., 2014). En effet, il existe une corrélation

entre la perte de poids corporel et la concentration de cadmium dans l'hypothalamus et l'hypophyse

chez les animaux traités au cadmium (Sajjad et al., 2014). Pour plusieurs auteurs, d’autres facteurs

peuvent expliquer cette perte de poids. Chez les cobayes, la perte constatée lors de l'exposition au

cadmium 5 mg/Kg s'expliquerait par des dommages du système glucocorticoïde, hormone

essentielle dans la régulation du glucose et dans le métabolisme des lipides et protéines

(Mouhamed et Azab., 2014) nécessaire à la perte et au gain de poids. Pour Barbier et al., (2004),

le cadmium inhibe la réabsorption de calcium éventuellement et cela conduit à une ostéoporose

105

affaiblissant ainsi les os caractérisée par des fuites calciques par bio mimétisme (Chakroun et

Faidi., 2013). La toxicité du cadmium entraine une altération du statut antioxydant favorisant ainsi

la production de radicaux libres dans les tissus entrainant des poids anormaux chez les rats (Deepti

et al., 2010).

Ces résultats de perte de poids constatée, lors de l’études, sont en accords avec ceux de

Simonytė et al., (2003) où les souris ont été abreuvées avec de l'eau enrichie au chlorure de

cadmium (10 mg/L) pendant 8 semaines. Des pertes de poids, des faiblesses et des mortalités ont été

constatées. En effet, à partir de la dose de 0,15 mg/Kg, le sulfate de cadmium est considéré comme

dose pathologique lors de l'étude de Berroukche et al, (2014). Dans cette étude, ils ont montré une

perte de poids similaire à la nôtre où la plus faible concentration était 4 mg/Kg de poids corporel.

Les rats Sprague-Dawley (SD) contaminés avec du chlorure de cadmium à différentes doses 0; 1;

2,5; 5; 10; 20 mg/kg par gavage pendant 28 jours ont eu une diminution de poids (Wang et al.,

2014). Et aucune mortalité n'a été constatée selon eux. Quant aux rats albinos contaminés à 0,55 et

2,19 mg/L, des pertes de poids ont été aussi observées (Zienab et al., 2009). Chez les lapins, une

diminution de poids a été constatée lors de la quatrième et cinquième semaine d’exposition à 1,5

mg/Kg de poids corporel au chlorure de cadmium (Sajjad et al., 2014). La cadmium ne joue aucun

rôle physiologique à ce jour, mais est dangereux et dommageable pour l’organisme lors d’une

longue exposition à faible ou forte dose (Zienab et al., 2009).

Le foie, les reins et la rate sont les organes importants dans le métabolisme, dans la

désintoxication, dans le stockage et dans l'excrétion des substances chimiques et de leurs

métabolites (AL-Gehan., 2013). Les travaux réalisés par Jelena et al., 2014 ont enregistré une

concentration de cadmium dans le sang, dans la rate, dans les reins et dans le foie.

Les résultats obtenus ont montrés une diminution significative du poids de ces organes vitaux (foie,

rein et rate) comparativement aux témoins. L’atrophie des organes vitaux pourrait s’expliquer par

l’atrophie cellulaire et./ou une diminution de la multiplication cellulaire dûe au fait que le cadmium

affecte l'activité, la prolifération, la différentiation cellulaires et entraine par conséquent l'apoptose

des cellules ( Onwuka., 2010) par activation de la caspase 3 (Jacquillet et al., 2006; Nasim et al.,

2014). La diminution de poids du foie et des reins pourrait aussi s'expliquer par la perte de poids

corporel selon AL-Gehani., 2013 lors de leurs travaux.

Ces travaux réalisés donc par AL-Gehan., (2013) où les rats traités avec 50 mg /L de Cd sont

similaires aux résultats obtenus quant à l'effet toxique du cadmium sur les organes vitaux.

BERROUKCHE et al., (2014), ont constaté après la pesée des organes prélevés (foie et reins),

une diminution de leurs poids et celle de leurs poids relatifs. Cependant, une diminution non

106

significative comparativement au témoin du poids des organes (foie et reins) a été constatée chez les

rats dans l'étude de WANG et al., 2014, sous l'action du cadmium. Selon plusieurs travaux

antérieurs, le cadmium endommage les organes vitaux tels que le foie, les reins et la rate (Haki et al

. 2005).

Les résultats de l’étude ont montré une augmentation significative de l’activité

enzymatique de l’Aspartate amino transferase et l’Alanine transaminase dans le sérum des rats

contaminés au sulfate de cadmium comparativement au lot témoin chez les mâles comme chez les

femelles. L’augmentation de l’activité ces enzymes traduit une lésion hépatique et pourrait

s’expliquer par la fuite des enzymes du tissu vers le plasma due à l’altération de la perméabilité

membranaire (Layachi & Kechrid., 2012). D’autres études antérieures ont montré que le cadmium

entraine la modification de l'activité de plusieurs enzymes dont les mécanismes peuvent être

expliqués par la phosphorylation, l’adenylation, l’ADP-ribosylation et l’oxydation des groupement

thiol confirmant alors le dommage du foie (Neera et al., 2013). Allant dans le même sens, pour

Hannah et al., (2002), l'augmentation des aminotransaminases est due à une accumulation du métal

dans le foie entrainant ainsi des dommages et un relâchement des enzymes dans le sang.

Dans son étude, Nashwa, (2013) met en évidence deux voies caractérisant l’hépato toxicité

du cadmium. D'un côté il provoque une inflammation et de l'autre, il détruit directement les cellules

du foie. Pour Mouhamed et Azab. (2014), l’inflammation est la réponse à une intoxication au

cadmium caractérisée par le taux élevé de globules blancs. Cette affirmation est confirmé par

Fahim et al., (2012) qui au delà ont montré que l’inflammation aboutit à des dommages du foie et

des reins. Les résultats de Nashwa, (2013) sont accord avec l'augmentation de l'aspartate

aminotransferase et l'alanine aminotransferase lors de leur étude de l’évaluation de la toxicité du

cadmium chez les rats albinos dans le traitement des intoxications au cadmium. Dans leurs études

Egwurugwu et al., (2007), ont montré que les rats Wistar exposés à 200 mg/L ont eu une élévation

similaire des transaminases comparativement aux rats témoins. Chez les poissons exposés à une

contamination au cadmium, les résultats similaires quant à l'augmentation de l'aspartate amino

transferase et alanine amino transférase ont été observés (Jisha et al., 2013). Il en était de même

chez les poulets exposés à une concentration de 100 ppm de cadmium (Bharavi et al., 2011). Le

même constat a été observé chez les cobayes contaminés à 5 mg/Kg de cadmium lors de l’étude de

Mouhamed et Azab, (2014).

Le taux d'accumulation des métaux lourds chez les animaux varie en fonction des espèces et en

fonction des individus dans la population. Il dépend du sexe, de l’âge, de la taille et de

l'alimentation (Cicik et Engin., 2005). Par ailleurs, selon encore certains chercheurs, la toxicité du

107

cadmium varie aussi selon le sexe (Haki et al., 2005).

En général, la pollution des sols agricoles est le fait des engrais phosphatés entrainant ainsi une

accumulation de cadmium dans les plantes précisément dans les grains et les légumes (Egwurugwu

et al., 2007). Le cadmium est un biotoxique de la pollution environnementale qui s'accumule dans

les tissus principalement dans le foie, les reins, la moelle osseuse, les organes reproductifs et dans le

système immunitaire (Egwurugwu et al., 2007). Par ailleurs, l'organe majeur impliqué dans la

toxicité du cadmium est le foie (Neera et al., 2013); ce qui est confirmé par les expériences de

Sandrita et al., (2003) dans lesquelles les souris contaminées avec 10 mg/L de cadmium ont

enregistré 0,032 µg/g et 0,12 µg/g de cadmium respectivement dans le foie et les reins.

Le cadmium est un agent néphrotoxique, mais il peut également entrainer des modifications

hépatiques démontrées par les résultats obtenus. Le cadmium est un agent néphrologique connu. Il

entraine un disfonctionnement tubulaire du rein et une diminution de la filtration glomérulaire

conduisant ainsi à une défaillance rénale rapportée par Fahim et al., (2012). Cette défaillance de la

fonction rénale est évaluée par la mesure de la créatinine et l'urée. Ainsi, les résultats obtenus lors

de l’étude ont montré que pour les deux sexes, l'urémie a augmenté de manière significative

comparativement aux témoins. Cependant, ces résultats obtenus au cours de l’étude, ont montré que

l’augmentation de la créatinémie n’est pas signification (p > 0,05) chez les femelles comme chez les

mâles. Ces résultats corroborent ceux de Fahim et al, (2012) et de Wang et al, (2014 dans lesquels

aucune créatinémie n'a été observée après un traitement au cadmium pendant 28 Jours.

L’augmentation de l’urémie est significative tandis que celle de la créatinémie reste non

signification observée aussi lors de l’étude de Wang et al., (2014) .

L'augmentation de l’urémie (ASAGBA et al., 2004) pourrait témoigner d'un dommage de la

fonction glomérulaire rénale (Boujelbene et al., 2002).

Cette augmentation de l’urémie ou de la créatinémie s’expliquerait par le fait que le cadmium

entraine la production des espèces réactif de l'oxygène (ERO) dans les cellules du tubule proximal

où il se dépose (Gonick, 2008). Le stress oxydatif ainsi que les troubles de la défense antioxydants

sont donc la cause majeure de la nephrotoxicité du cadmium (Poontawee et al., 2016) entrainant

ainsi la diminution du taux de filtration glomérulaire caractérisé par une diminution de la capacité

de réabsorption tubulaire (Poontawee et al., 2016) et l’apoptose selon Gonick., (2008). Au niveau

cellulaire et à faible dose, le cadmium entraine une atrophie tubulaire et une altération des cellules

épithéliales des tubules (Gonick, 2008).

Des travaux antérieurs similaires sont en accord avec les résultats obtenus lors de leurs travaux

expérimentaux. Les résultats de Poontawee et al., (2016) sont en accord avec une augmentation de

la créatinémie et de l'urémie chez les rats Wistar lors de leurs études d’exposition au cadmium à la

108

dose de 2 mg/kg pendant quatre semaines. Abdel-Moneim et Ghafeer., (2007) ont également eu les

mêmes résultats relatifs à l'augmentation de l'urémie et de la créatinémie dans le lot contaminé par

injection à 0,5 mg/kg de Cd pendant 4 semaines dans leur étude sur le traitement des intoxications

au cadmium par le miel. Pour eux, cette augmentation est un indicateur de disfonctionnement rénal.

L'augmentation de l'urémie traduit quelques dommages rénaux; c’est un marqueur d'exposition

aigüe. Quant à la créatinémie, son augmentation est le signe que les reins ont perdus toutes leurs

fonctions (Abdel-Moneim et Ghafeer., 2007). C’est la preuve que l’exposition des rats au

cadmium dans cette étude a été très dévastateur pour les mâles et les femelles car ayant une urémie

élevée signe d’une exposition aigue.

Les métaux lourds tels que le plomb, le mercure et cadmium sont connus pour causer des

problèmes de santé publique. En ce qui concerne le cadmium, il est casi-présent et très toxique pour

les vertébrés et les animaux aquatiques (Radhakrishnan, 2010). Le cadmium dans le sol passe

dans l'eau et s'accumule dans les plantes et dans les os. Il est éliminé par l'urine mais cette

élimination est lente (Kadriye, 2015).

Il est important de savoir que la rate, le foie, et la moelle osseuse sont des organes

érythropoiétiques. Cependant, ils sont la cible du cadmium (Oluwafemi et al., 2014). En plus, la

rate est le siège des réactions immunitaires. Ces fonctions de la rate ont permis d’utiliser les

paramètres hématologiques pour évaluer la toxicité du cadmium car l'altération de ces paramètres

est un indicateur précoce de la toxicité des polluants sur les tissus (Paprikar & Sharma., 2003).

Les résultats obtenus ont montré une diminution des globules rouges, de l’hémoglobine et

des hématocrites à la fois chez les femelles comme chez les mâles de manière significative par

rapport aux témoins. Même constat fait par Fawzia et al, (2014) chez les rats femelles gestante

contaminées au chlorure de cadmium. Cette diminution est considérée comme une anémie rapportée

par Horiguchi (2007). L'anémie est une importante expression de la toxicité du cadmium. Elle

pourrait donc s'expliquer par une augmentation de la destruction des globules rouges et en même

temps une diminution de leurs synthèse. En effet, les métaux, en s'accumulant dans la rate, le foie et

les reins, inhibent l'activité érythropoïétique en endommageant la synthèse de l'érythropoïétine qui

est une hormone secrétée par les reins dont le rôle est la stimulation des globules rouges

(Oluwafemi et al., 2014). Le cadmium perturbe donc le système hématopoïétique (Shim et al.,

2008; Fahim et al., 2012). Ainsi, pour Hounkpatin et al, (2013), le cadmium cause des désordres

sanguins. Dans leur étude sur l'effet combiné de la toxicité du cadmium et du mercure, ils ont

constaté une diminution de l'hémoglobine et une diminution en MCHC symbolisant une anémie

hypochrome et macrocytaire. Dans le même sens, Anju (2012) suggère une déficience en fer qui

pourrait contribuer à l'anémie chez les poulets traités au cadmium lors de son étude. Les résultats

109

des études antérieures sont similaires à ceux obtenus dans cette étude. Ces résultats corroborent

avec ceux de Oluwafemi et al., (2014) sur le traitement de l'intoxication au cadmium par Irvingia

montrant une diminution de l'hémoglobine, de l’hématocrite, des globules rouges, MCV, MCH et

MCHC signe caractéristique de l’anémie chez les rats.

Au niveau de la formule leucocytaire, les résultats obtenus, ont également montré une

augmentation du taux des globules blancs de manière significative comparativement au témoin.

L’augmentation de ces cellules sanguines témoigne d’un état inflammatoire général (Fahim et al.,

2012) dû aux dommages causées par la toxicité du cadmium (Alex & Lawrence., 2013). Ce qui

pourrait s’expliquer par la stimulation du système immunitaire entrainant ces augmentations (Alex

& Lawrence., 2013). Ces résultats corroborent ceux de Jelena et al., (2014) qui ont constaté une

augmentation significative des leucocytes du sang périphérique, des neutrophiles par rapport au

témoin sur des rats traités par injection intra-peritoniale à 1mg/kg pendant 48 heures au Cadmium.

Aussi, Gabol et al., (2014) et Borane (2013) ont-ils constaté une augmentation des globules blancs

et une diminution des globules rouges après administration du cadmium aux doses respectives de 20

µg/kg aux poulets domestiques et de 1,248 ppm aux poissons. Egalement chez les amphibiens en

fonction des doses d'expositions (0,25 ; 0,50 ; 1,00 et 2,00 mg/l), Alex et Lawrence, (2013) ont

constaté une augmentation du taux des leucocytes. Cependant, l’effet du cadmium constaté n’est

pas dose-dépendant. Ce constat peut s’expliquer par le fait que le taux d'accumulation des métaux

lourds chez les animaux varie en fonction des espèces et des individus dans la population. Il dépend

du sexe, de l’âge, de la taille et de l'alimentation (Bedii & Engin., 2005; Haki et al., 2005). Ainsi,

les changements physico-morphologiques du sang dus aux effets toxiques du cadmium sont un

indicateur de l'altération de la qualité de l'environnement et peuvent servir comme bio-indicateur

d’exposition aux toxiques dans le cadre d’une étude d’évaluation environnementale (Padmanaban

et Mohan, 2013).

La bilirubine est le produit de la dégradation des hématies vieillis ou abimés. Ces hématies vont

libérer le hème et la globine (Basso et al., 1991). Dans le foie, la bilirubine se lie à d'autres

molécules avant d'être éliminée dans la bile. Les résultats obtenus ont montré une diminution

significative de la bilirubine comparativement aux témoins chez les mâles comme chez les femelles.

Ce résultat est réconforté dans les travaux sur la corrélation entre bilirubine totale et le cadmium où

Zeneli L et al, (2009) ont constaté que le taux élevé de cadmium dans le sang est due à la cigarette

et à la fumée des charbons qui inhibent la synthèse de la bilirubine. D’où la similarité avec les

résultats obtenus.

Cette diminution de la bilirubine pourrait s'expliquer par une anémie (Zeneli et al., 2009)

provoquée par le cadmium.

110

L'équilibre des électrolytes est essentiel pour la fonction normale des cellules et des organes

(Olaiya et al., 2013). Ainsi, les travaux réalisés ont montré une augmentation significative du

sodium chez les mâles comme chez les femelles comparativement aux témoins. En ce qui concerne

le potassium, chez les mâles, une augmentation non significative a été constatée. En revanche

toujours au niveau du potassium, chez les femelles, une diminution non significative a été constatée.

Quant au chlore, une diminution significative a été constatée lors des travaux réalisés chez les deux

sexes. Les tests d'électrolytes permettent d'évaluer la fonction rénale selon Olaiya et al., (2013).

Selon plusieurs rapports, les perturbations d'électrolyte sont dues à la toxicité de cadmium dans

les tubules rénaux (Åkesson et al., 2005). Sur ce, la rétention du sodium caractérisée par son

élévation lors de l’étude est l'un des effets connus du cadmium sur des fonctions de rein, causant

cependant l'hypertension (Zerfaoui et al., 2014). En revanche, les pertes principales de sodium

mènent à un abaissement significatif de la pression osmotique, et donc à une perte de l'eau ou de

déshydratation (Soetan et al., 2010 ).

Des travaux similaires sont en accord avec les résultats obtenus. En effet, dans son étude, Olaiya

et al.,( 2013) ont constaté une augmentation du sodium sanguin chez les rats qui ont été rendu

hypertendus avec du cadmium. Cependant, le chlore et le potassium n'ont eu aucune variation

significative. Egalement, une augmentation de sodium et du potassium ont été constatées chez les

rats traité au cadmium par Nasim et al., (2015) lors de leur activité de recherche sur l'effet

protecteur du zinc et magnésium contre la toxicité au cadmium. Dans l'étude de Zerfaoui et al.,

(2014) où les rats ont reçu 10 mg/kg de cadmium par jour, pendant 8 jours, pour ce qui concerne

les électrolytes, le cadmium n’a eu aucun effet toxique sur le sodium, le chlore et le potassium

sérique

L’apoptose ou mort cellulaire programmé joue un rôle principal dans le développement et

l'homéostasie du système immunitaire (De La Fuente et al., 2002). Les résultats obtenus ont

montré une fragmentation de l’ADN des cellules de la rate chez les rats Wistar traités au cadmium.

Ce résultat pourrait s’expliquer par le fait que le cadmium affecte l'activité, la prolifération, la

différentiation cellulaires et entraine l'apoptosis des cellules ( Onwuka., 2010) par activation de la

caspase 3 (Jacquillet et al., 2006; Nasim et al., 2014). L’apoptose observée lors de l’étude est

constatée à faible dose chez les mâles comme chez les femelles. Néanmoins, il est à noter qu’à des

concentrations plus élevées de l'exposition au Cd, la biosynthèse de l'ADN, de l'ARN et des

protéines pourrait être inhibée (Luevano et Damodaran., 2014). Dans leur étude, De La Fuente et

al., (2002) ont constaté que le cadmium a induit l'apoptose au niveau des cellules lymphoïdes du

sang périphérique chez les donneurs sains. Même observation faite par Krichah et al., (2003) où il

111

a été donné de constater que le cadmium a induit l'apoptose des thymocytes chez les rats traités par

injection intrapéritonéale pendant 4 jours. L’effet est généralisé. En ce sens que chez les souris,

Gathwan et al., (2012) ont observé l'apoptose au niveau des cellules du foie à la dose de 10 mg/kg

de cadmium pendant 21 jours.

La rate est un organe important du système immunitaire circulatoire et donne

l'interprétation importante concernant la toxicité de la substance entrant dans le corps (Dwivedi,

2015). Elle est aussi le siège de la production d'anticorps circulant (METCALF et al., 1966).

Les résultats histopathologiques obtenus ont montré que le cadmium affecte

l’architecture structurale splénique des rats contaminés caractérisée par un dépôt de fer, un sinus

veineux, une congestion, une hémorragie et un œdème. Ces résultats sont similaires aux travaux de

Mohammed et Karkaz, (2015) sur la transformation histologique provoquée par le cadmium et le

cuivre dans leurs travaux sur l’effet de la toxicité tissulaire splénique aux doses de 0,0025 µg

Cd/animal/Jour et 0,005 µg Cd/animal/Jour. Une dose même modérée du Cd, à 15 mg/L, est

suffisante pour générer des lésions prolifératives et des foyers de néoplasie au niveau des

différents tissus chez le rat Wistar constatés par BERROUKCHE et al., (2014). D’autres études

antérieures sont similaires aux travaux réalisés. A savoir que, l’examen histologique, chez les rats

exposés au Cd, a révélé des désorganisations cellulaires, des atypies cyto-nucléaires et des

nécroses au niveau des tissus hépatiques et rénaux rapportés par BERROUKCHE et al. (2014)

portant sur l’évaluation de l'effet du sulfate de cadmium en présence du zinc chez les rats Wistar.

Chez les cobayes, l'effet de la toxicité d'acétate de plomb et de chlorure de cadmium sur les

paramètres histopathologiques a été étudié par Randa et al., (2012) et il ressort que ces métaux

endommagent principalement les reins et le foie. Cependant, le disfonctionnement rénal (Diaby et

al., 2016) affecte les autres organes notamment la rate qui intervient dans la fonction

immunologique (Mohammed et Karkaz., 2015). Chez les Tilapia exposés au cadmium, Pirarat

et al. (2008) ont observé dans la rate un élargissement du tissu ellipsoïdale, l'agrégation de cellules

melano-macrophage, la dégénérescence vacuolaire et le capillaire œdémateux. Les résultats de nos

travaux aux fortes doses corroborent ceux de David et Kartheek, (2015) qui ont constaté chez les

poissons, lors de leur étude sur la toxicité du cyanure de sodium, une hemosidérose (un dépôt de

fer) qui pourrait s'expliquer par une forte destruction des erythrocytes dans la rate.

L’histopathologie splénique constatée lors de cette étude est une action généralisée du cadmium.

L'étude histopathologie rénale de Kaplan et al. (2009) a non seulement confirmé mais également a

montré que le cadmium affecte d’autres tissus notamment les tubules proximaux.

La pollution aux métaux lourds est un problème environnemental important. Leurs effets

toxiques et leur accumulation dans toute la chaîne alimentaire causent des problèmes sérieux au

112

niveau écologique et sanitaire (Kadukova et Vircikova, 2005). Ainsi, la nourriture peut être

considérée comme la plus importante source d'exposition et de pénétration de cadmium dans

l’organisme (Mohammed et Karkaz, 2015 ). Aussi, à travers une autre voie, le Cd pénètre-t-il

dans notre organisme par inhalation, puis absorbé au niveau des intestins, il est véhiculé par

le sang jusqu’à être déposé dans les organes produisant ainsi des effets biochimiques,

histologiques ou morphologiques qui se traduisent par des altérations spécifiques de l’ organe

(Moussavo, 2010). Ces effets toxiques varient selon l’intensité, la voie, la fréquence et la durée de

l’exposition. Egalement, en fonction de l’espèce, du sexe, de l’âge et de l’état de santé des

populations exposées (Moussavo, 2010). L' accumulation donc de cadmium dans l’organisme a

une incidence importante concernant sa toxicité chronique, ses effets cancérogènes (Berroukche

et al., 2014) et ses dommages sur les différents tissus (Fernandez et al., 2003).

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Les travaux réalisés sur l’exposition des rats au sulfate de cadmium à différentes doses (4; 5;

6,66; 10 et 20 mg/kg de poids corporel) ont permis de constater l’effet dévastateur de celui-ci. Ces

doses expérimentales ont été fixées à partir de la DL50 (200 mg/kg pc) déterminées par la méthode

OCDE 423.

Pendant 30 jours, les rats traités au cadmium à ces différentes doses ont enregistré des

pertes de poids corporel et ont vu leur urémie considérablement augmentés; ce qui entrainerait par

conséquent, un dysfonctionnement rénal. Les observations faites ont montré que cet effet toxique

est pareil chez les mâles comme chez les femelles.

Il en est de même pour les transaminases qui ont augmenté considérablement montrant ainsi

le caractère hépatotoxique du cadmium chez les rats exposés.

Au niveau de la rate, les travaux réalisés ont montré une toxicité splénique due à une

diminution du taux de bilirubine causée par la destruction des hématies.

Le sulfate de cadmium a entrainé aussi une inflammation caractérisée par une forte augmentation

des globules blancs et une anémie.

Quant au niveau tissulaire réalisé sur la rate, l’observation histologique de l’effet toxique du

cadmium a montré une désorganisation structure, une congestion, une dilatation des veines, un

dépôt de fer, une thrombose et un œdème chez les rats traités.

L’étude de la génétoxicité du cadmium a montré que le cadmium induit une fragmentation

de l’ADN de la rate (apoptose).

Ce travail de thèse permet de comprendre que les constats observés chez les rats exposés au

cadmium pourraient être les risques encourus par les populations exposées de façon chronique dans

un environnement pollué.

113

Les objectifs assignés au cours de cette étude ont été atteints. Cependant, des perspectives

restent à venir pour mieux étudier le sulfate de cadmium.

En perspective, nous souhaiterions,

A court terme, déterminer la teneur en cadmium dans les denrées à grande consommation

souvent exposées à l’air libre tels que les poissons fumées, l’attiéké et le poisson thon en

Côte d’ Ivoire. Aussi souhaiterions-nous étudier l’effet de la pollution des décharges en Côte

d’Ivoire sur la santé des populations riveraines.

A moyen terme, nous comptons :

- Etudier l’expression des gènes qui interviennent dans le phénomène d’apoptose à savoir les

caspases.

- Déterminer l’effet du cadmium sur le cycle cellulaire à travers son action sur la protéine P53

A long terme, incorporer le bilan métallique (bilan cadmique) aux analyses de routine de

laboratoire.

114

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131

ANNEXES

132

PUBLICATIONS

Diaby Vandjiguiba, Arsène Moussan Adon, Mireille Dosso, Adou Francis Yapo.

Problématiques du cadmium en Côte d'Ivoire: Pollution environnementale et risque sanitaire.

2016. <hal-01294085>. HAL Id: hal-01294085 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-

01294085.1-11 pages

PUBLICATIONS 1

Problematiques du cadmium en Cote d’Ivoire: Pollution

environnementale et risque sanitaire

Diaby Vandjiguiba, Arsene Moussan Adon, Mireille Dosso, Adou Francis Yapo

To cite this version:

Diaby Vandjiguiba, Arsene Moussan Adon, Mireille Dosso, Adou Francis Yapo. Problematiquesdu cadmium en Cote d’Ivoire: Pollution environnementale et risque sanitaire . 2016. <hal-01294085>

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1

Problématiques du cadmium en Côte d’Ivoire: Pollution environnementale et risque

sanitaire

Issues of cadmium in Ivory Coast: Environmental pollution and health risk

DIABY* Vandjiguiba 1, ADON Arsène Moussan

1, YAPO Adou Francis

2, Dosso Mireille

1

1 Institut Pasteur de Côte d’Ivoire

01 BP 490 ABIDJAN 01 2 Université Felix Houphouet Boigny de Côte d’Ivoire

01 BPV 34 Abidjan 01

*Correspondant : vandjiguiba@yahoo.fr Résumé

La pollution au cadmium est très inquiétante en Côte d’Ivoire. Des études menées par les

chercheurs ivoiriens dans le cadre de la surveillance environnementale ont permis

d’appréhender l’état de la pollution des sédiments (5,57 mg/Kg), des sols maraichers (3

mg/kg/ MS). Ce sol ainsi pollué au cadmium affecte les plantes de gombo, de corète potagère,

d’épinard et d’aubergine. Les viandes importées sont même contaminée à savoir le foie (0,3

μg/kg et 65 μg/kg de poids frais) et surtout les rognons. Les coquilles des œufs n’en sont pas

épargnées car contaminées au cadmium. Et la liste de cette pollution est longue. Ces teneurs

en Cd sont supérieures aux seuils recommandés par la FAO pour la consommation humaine.

Les sources de cette pollution sont malheureusement du fait de l’activité humaine. C’est donc

un véritable problème de santé publique.

Mots-clés : cadmium, pollution, contamination, santé publique

abstract

Cadmium pollution is very worrying in Ivory Coast. Studies by Ivorian researchers in the

supervisory framework of environmental monitoring have helped to understand the state of

pollution of the sediment (5,57 mg / kg), the market garden soils (3 mg / kg / MS). This soil

polluted with cadmium and affects okra plants, Jew's mallow, spinach and eggplant. Imported

meat is contaminated even know the liver (0,3 mg / kg and 65 mg / kg wet weight) and

especially the kidneys. Egg shells are not spared. And the list is long of this pollution. These

levels are higher than the Cd levels recommended by FAO for human consumption. The

sources of this pollution is unfortunately related to human activity. It is a real public health

problem.

Keyword: cadmium, pollution, contamination, public health

2

Introduction

Les métaux lourds (plomb, mercure, arsenic, cadmium…) sont des polluants

engendrés pour la plupart du temps par l'activité humaine. Ils ont un fort impact toxicologique

sur les végétaux, les produits de consommation courante et sur l'homme [1]. Du point de vue

scientifique et technique, les métaux lourds sont définis comme des éléments métalliques

ayant une densité supérieure à 5 g /cm3 [2] et un numéro atomique supérieur à 11.

La contamination des écosystèmes aquatiques par ces métaux lourds demeure un sérieux

problème d’environnement de plus en plus inquiétant surtout à cause des affections notées sur

les populations qui y sont exposées [3]. En ce qui concerne le cadmium, il est présent de

façon importante dans certains aliments, comme les fruits de mer, les abats, certaines céréales

(riz, blé…), les champignons, les légumes et dans une moindre mesure, dans le poisson, les

fruits et la viande [4]. Plusieurs études menées sur les mammifères ont montré qu’il cause des

dommages génétiques, la mutation des gènes, la cassure de l'ADN, des dommages

chromosomiques et une perturbation de la réparation de l'ADN [5]. D’autres études

expérimentales ont montré également que le cadmium cause des atteintes testiculaires et

diminue la fertilité chez les mâles [4]. C’est fort de tout cela que nous avons fait cet article

bibliographique dont l’objectif est d’attirer l’attention sur la problématique du cadmium en

Côte d’Ivoire. Pour atteindre cet objectif, nous nous sommes basés sur les travaux réalisés par

les chercheurs dans le domaine de la surveillance environnementale en Côte d’Ivoire

notamment sur le cadmium.

1Problématiques du cadmium en Côte d’Ivoire

1 1 Pollution environnementale Les concentrations en Cadmium sont 5 à 127 fois plus importantes dans les décharges que

dans les sols [6]. La pollution environnementale au cadmium concerne surtout la décharge

d’Akouedo où a eu lieu de nombreuses études. En effet, cette décharge d’Akouedo est connue

pour sa menace en métaux lourds notamment au cadmium. Elle est classée au rang des

décharges sauvages dont le drainage naturel se fait vers la lagune Ebrié (baie de M’Badon), à

moins de 2,1 km. Ce rejet liquide en aval de la décharge génère un débit important (474 m3/j).

En effet, le lixiviat issus des déchets draine des métaux lourds (cadmium) et constitue une

source potentielle de pollution des eaux souterraines et de surface [7]. Les populations se

plaignent généralement des mauvaises odeurs, de maladies (respiratoires, digestives,

cutanées) [7]. Ainsi, l'étude menée par Oi Adjiri et al., en 2008 [7] était de connaître les

concentrations de métaux lourds dans les lixiviats, de connaître le niveau de contamination du

sol de la décharge d’Akouedo. Pour ce faire, les échantillons de lixiviats ont été prélevés sur

le site de la décharge, dans la zone de confinement des lixiviats (marre de lixiviats) et à la

zone de déversement du lixiviat dans la lagune Ebrié (baie de M’Badon). Il ressort de cette

étude que le lixiviat est pauvre en métalloïde et en éléments trace [7]. Mais que le sol de la

décharge par contre présente par ailleurs de fortes concentrations en métaux lourds (9,87 ppm

de cadmium). Ces métaux lourds sont reconnus toxiques pour l’homme. La plupart des

métaux lourds se concentrent plus à une profondeur de 40 cm voire 400 cm en fonction des

points de prélèvement. A ces profondeurs, la concentration de cadmium allait de 1 à 8 ppm

voire 11,5 ppm [8]. Par ailleurs, les métaux et métalloïdes associés à la phase aqueuse des sols

peuvent être transportés au travers de la Zone Non Saturée (ZNS) soit vers les plantes soit

vers la nappe d’eau souterraine [7]. Ted Edgard WANGO et al., 2015 [9] ont étudié la qualité

chimique des sédiments dans la baie d’Abouabou. C’est une baie périphérique d’une

superficie de 3,90 km2 qui appartient à la lagune Ebrié où il a été constaté une contamination

au cadmium. Il ressort de leurs études que les dosages géochimiques ont montré la présence

de métaux lourds dont la distribution dans la baie est fonction de la granulométrie des

3

sédiments [9]. L’étude réalisée par Kouassi et al ., 2006 [8] avait pour objectif d’appréhender

le mécanisme de migration verticale des métaux lourds en profondeur et leur impact sur

l’environnement notamment sur la nappe phréatique. Ainsi, le mécanisme qui gouverne la

migration verticale des métaux lourds en profondeur dans le sol pourrait être l’adsorption qui

entraine une rétention desdits métaux sur la matière organique constituant ainsi un risque

potentiel de contamination de la nappe phréatique [8]. Il est donc à redouter quant à

l’exposition des populations à la consommation des eaux de puits dans l’environnement

d’Akouédo, des produits maraîchers et vivriers cultivés sur le site de la décharge [7]. Pour la

simple raison que cette accumulation des métaux lourds dans l’environnement peut se

répercuter sur la santé des êtres humains et des animaux [10].

1 2 Pollution lagunaire au cadmium

En Afrique, notamment dans le golfe de Guinée, plusieurs études ont révélé une pollution

des sédiments dans les lacs, lagunes et rivières par les métaux lourds [11]. La lagune Ebrié,

constitue le milieu lagunaire le plus vaste de la Côte d’Ivoire et le plus grand

écosystème côtier de l’Afrique de l’Ouest [11]. Ces eaux de surface de manière générale

ont les plus fortes concentrations en cadmium [12]. Le cadmium (Cd) s’accumule dans les

réseaux trophiques aquatiques et peut présenter une menace pour la santé humaine et la

faune [10]. Les différentes baies (Banco, Biétry, Cocody et Marcory) sont les réceptacles des

effluents urbains, industriels et des eaux de ruissellement de la ville d’Abidjan [11]. Oi Adjiri

et al en 2008 [7] ont analysé les échantillons dans la zone de déversement du lixiviat dans la

lagune Ebrié (baie de M’Badon), il ressort de cette étude que la décharge est une source de

contamination au cadmium de la lagune. Cette situation de la pollution de la lagune Ebrié est

dûe au fait que le grand collecteur de base dont les premières réalisations ont débuté en 1977

pour s'achever en 1984, part d'Abobo jusqu'à Port-Bouët pour se jeter en mer.

Malheureusement, ce collecteur de base ne possède pas assez de ramification. C'est dire que

toutes les eaux usées de Cocody, de Yopougon, de la Riviera et de Bingerville ne sont pas

raccordées à ce collecteur de base, par conséquent les eaux usées se déversent dans la lagune

au lieu d'aller en mer [13]. Accentuant ainsi, l’impact de l’industrialisation, de

l’urbanisation et le lessivage des sols environnants qui est aussi à la base de

l’enrichissement des sédiments de la lagune Ebrié en métaux lourds [11]. Aussi, les

populations traversent-elles les lagunes à l’aide d’embarcations motorisées qui utilisent du

carburant dont les résidus sont déversés dans les eaux. Ces carburants contiennent du

Cadmium [14]. A ce propos, dans leur étude, Marcellin K. Y. et N’Guessan L. K., en 2015

[10], ont montré que les sédiments de la baie de Cocody sont très contaminés en cadmium. A

certaines concentrations, ces métaux lourds deviennent dommageables pour la santé humaine

[15]. Il apparaît que les concentrations totales du cadmium dans les sédiments de la baie de

Cocody sont 8 fois plus élevées que les valeurs moyennes de la croûte continentale

terrestre [10]. La baie d’Abouabou située en zone rurale n’en est pas épargnée (Voir Tableau

1). En ce qui concerne la lagune de Fresco, elle est à l’abri des sources importantes de

pollution en métaux lourds (Yacoub ISSOLA et al., 2009) et pourrait servir de référence pour

caractériser une lagune côtière tropicale non polluée [16]. Néanmoins, les concentrations

moyennes annuelles du cadmium dans les sédiments de surface des eaux de cette lagune vont

de 0,50 à 1,33 ppm [16]. Ces concentrations en métaux lourds de la lagune de Fresco sont

largement inférieures à celles mesurées dans la lagune Ebrié et dans d’autres lagunes en

Afrique. En effet, les effluents chargés de métaux et la lixiviation des résidus solides

provenant des activités sont déversés directement dans l’environnement [12]. Les pollutions

d’origine métallique donc constituent un des risques majeurs dans le monde actuel. C’est

un problème d’actualité qui préoccupe toutes les régions soucieuses de maintenir leur

patrimoine côtier à un haut degré de qualité [11] pour le bien-être des populations.

4

Tableau 1 : Niveau de teneur en Cadmium dans les eaux de surface et lagunes

Lagunes / Eau de

surface

Teneur en Cdmium Références

lagune Aghien

(Sud-Est de la Côte

d’Ivoire)

0,03 (mg/Kg)

[6]

les sédiments de

surface des eaux de

la lagune de Fresco

0,50 à 1,33 ppm

[16]

Lagune Ebrié (Baie

de Cocody)

0,12 ( µg/g )

[10]

Lagune Ebrié (Baie

d’Abouabou)

5,57 (mg/Kg)

[9]

Eau de surface à la

Sous-préfecture de

Hiré

(centre ouest de la

Côte d’Ivoire)

463* ( µg/g ) station P3

[12]

*L’accumulation des contaminants métalliques dans les organismes aquatiques présente des effets toxicologiques sur les

espèces, les écosystèmes et les risques sanitaires à travers l’ingestion d’espèces comestibles [12]

2 Risque sanitaire lié au cadmium en Côte d’Ivoire

2 1 Risque sanitaire lié à la culture maraîchère

En Afrique, le maraîchage est devenu comme une solution aux problèmes

d’approvisionnement en légumes des populations aux alentours des grandes villes [17]. Les

maraîchers qui manipulent ces produits délicats, constituent une main-d’œuvre, peu ou pas

qualifiée [18]. Les légumes et les céréales sont les sources principales de cadmium [19] dans

la mesure où une forte concentration des teneurs, surtout dans les feuilles des gombos, corète

potagère, épinard et aubergine ont été constatées par Nantarie et al., 2015 [17]. Des études ont

montré [20] qu’en 2015 et 2020, plus de la moitié de la population mondiale vivra en zone

urbaine ou péri-urbaine [20]. Ce qui a pour conséquence, la prolifération de cultures

maraichères. En effet, la ville d’Abidjan possède six importants sites de maraîchage. Selon

Kouassi J. K. et al., 2008 [20], les sols maraîchers sont amendés avec de la fiente de volaille.

Mais la présence d’éléments traces dans la fiente représente une contrainte majeure à son

utilisation en agriculture. La fiente de volaille constitue une source d’enrichissement des sols

maraîchers de la ville d’Abidjan en métaux traces dont la biodisponibilité pourrait être

favorisée par l’acidité des sols [20]. Selon une étude menée par Apata et al., en 2014 [21], ces

fientes contiennent une très forte concentration en cadmium (Voir Tableau 2). Les teneurs en

Cd du sol maraicher ainsi enregistrées à Cocody (3 mg/kg/ MS) sont plus élevées que celles

enregistrées à Marcory (0,8 mg/kg/ MS). Ces cultures présentent des risques sanitaires où les

concentrations en Cd sont supérieures à la valeur seuil (1mg/kg), mais comparativement

proches de la teneur en Cd de la fiente utilisée à l’Ile de la Réunion (0,55 mg/kg) soit 0,66

mg/kg/MS. La présence de Cd dans les fientes de volaille traduit le niveau de contamination

5

dans les feuilles de l’épinard (Spinacia oleracea) cultivé sur des sols maraîchers de la ville

d’Abidjan [20] et également l’exposition des poulets à une alimentation polluée au cadmium

(Voir Tableau 3). A ce propos, Nantarie et al., en 2015 [17] suggèrent de remplacer la fiente

de volaille par d’autres types de déjections animales, moins polluantes, ou par de la sciure de

bois. Mais ces sciures de bois, selon toujours Apata et al., en 2014 [21], elles sont très

polluées en cadmium (7,76 mg/Kg) donc ne constituent pas une solution de remplacement

(Voir Tableau 4). Les sols témoins loin des cultures maraîchères étaient pollués en Cd ce qui

est un indice de la contribution des émissions atmosphériques sur la contamination des sols

[20]. Les eaux de surface non plus ne devraient pas être utilisées pour l’irrigation agricole car

contaminées au cadmium [12]. Loin d’Abidjan, dans les zones d’Azaguié, Attinguié et

Dabou, les plantes de gombo, de corète potagère, d’épinard et d’aubergine ont des teneurs en

Cd supérieures aux seuils recommandés par la FAO pour la consommation humaine [17]. Ces

résultats serviront de base aux politiques environnementales nationales visant à protéger les

populations [12] en ce sens que l'assimilation du Cd et son accumulation dans les tissus des

végétaux peuvent constituer des vecteurs de contamination en cas de consommation animale

ou humaine [17].

Tableau 2: Teneurs en cadmium déterminés dans les différents substrats analysés [21].

Type de matériels

Lieu de provenance Teneurs en cadmium

(mg/Kg)

Fiente prélevée sur les

marchés des différentes

communes d'Abidjan

Abobo gare

Adjamé marché

yopougon siporex

Cocody Angré marché

cocovico

Treichville marché

koumassi marché

9,26 ± 0,01

9,52 ± 0,01

8,97 ± 0,03

9,33 ± 0,02

9,27 ± 0,01

9,24 ± 0,02

Valeurs limites selon la

CEE (mg /Kg)

1mg/Kg

6

Tableau 3: Teneurs en cadmium déterminés dans les différents substrats analysés [21].

Type de matériels

Lieu de provenance Teneurs en cadmium

(mg/Kg)

Aliments de poules

Adzopé

Agnibilékro

Azaguié

Bingerville

Dabou

Divo

6,44 ± 0,03

5,46 ± 0,02

4,47 ± 0,02

6,64 ± 0,02

6,76 ± 0,02

6,55 ± 0,01

Valeurs limites selon la

CEE (mg /Kg)

1mg/Kg

Valeurs limites selon la CEE

(mg /Kg)

Tableau 4 : Teneurs en cadmium déterminés dans les différents substrats analysés [21].

Type de matériels

Lieu de provenance Teneurs en cadmium

(mg/Kg)

copeaux de bois

Adzopé

Agnibilékro

Azaguié

Bingerville

Dabou

Divo

7,05 ± 0,02

6,43 ± 0,02

9,13 ± 0,01

7,85 ± 0,02

8,66 ± 0,02

7,75 ± 0,01

Valeurs limites selon la

CEE (mg /Kg)

1mg/Kg

Valeurs limites selon la CEE

(mg /Kg)

7

2 2 Risque sanitaire lié à la protéine animale

Une fois transférés à l’être humain par la voie digestive, les métaux lourds se combinent aux

composés organiques soufrés de notre organisme pour engendrer de graves troubles [19]. Les

enjeux des métaux lourds sont principalement sanitaire, à côté de cela leur persistance dans le

milieu naturel, leur caractère bio-accumulateur dans l’environnement et enfin leurs effets sur

la santé [19]. En Côte d’Ivoire, la contamination métallique a attiré l’attention de nombreux

chercheurs [12]. L’exposition à long terme de la population ivoirienne en éléments traces

métalliques (ETM) toxiques (Cd, Hg, Pb) dans les viandes et abats importés a été évaluée par

Koffi M. K. et al., 2014 [19]. A savoir que les éléments traces métalliques y existent. Dans le

foie importé, la teneur en cadmium était de 0,3 μg/kg et 65 μg/kg de poids frais. Le rognon

était selon ses résultats l’organe qui accumule le plus les différents métaux. En effet,

l’alimentation reste la source majeure d’exposition aux métaux lourds de la population

générale non professionnellement exposée et non fumeuse [19]. La teneur donc des abats en

cadmium reflète parfaitement le cadmium que l'animal trouve dans son alimentation et son

environnement [19]. Ce qui a été démontré par la présence de métaux lourds dans les

fourrages vendus dans les marchés à bétail d’Abidjan expliquant le fait que ces fourrages sont

pour la plupart recueillis aux abords de la route [15]. Les teneurs en cadmium variaient de

0,006 ppm sur le site d’Akouedo et Faya à 0,031 ppm sur le site d’Abobo belle ville et Coco

service [15]. La source de contamination au cadmium des fourrages est due aux émissions de

fumée des véhicules et aux émissions industrielles qui se déposent sur le sol et absorbées par

les plantes [15]. 20% à 60% du Cd total mesuré dans les végétaux provenaient directement du

dépôt atmosphérique de ce métal à la surface des feuilles [17; 22]. Ces plantes servant de

nourriture (foins) pour les bétails [19]. La présence même en faible quantité de métaux lourds

(teneurs inférieures aux normes maximales admises) dans les fourrages vendus sur les

marchés à bétail d’Abidjan est toujours à craindre pour la santé humaine [15]. Aussi, les

farines animales utilisées pour nourrir le bétail sont-elles fabriquées à bases de déchets de

poissons eux-mêmes contaminées depuis la chaîne alimentaire marine [19].

En Côte D’Ivoire, dans le secteur avicole, la production fournit entre 500 à 550 millions

d’œufs par an [21]. Cependant, les fientes présentes sur les coquilles des œufs contiennent

du cadmium. Ce qui montre le risque toxicologique, aux conséquences graves, auquel

sont exposés les vendeurs et les consommateurs d’œufs à coquilles contaminées [21].

2 3 Risque sanitaire lié au milieu aquatique

L’accumulation des contaminants métalliques dans les organismes aquatiques présente des

effets toxicologiques sur les espèces, les écosystèmes et les risques sanitaires à travers

l’ingestion d’espèces comestibles [21]. Cependant, les facteurs de bioconcentration montrent

que le Cadmium provient en partie des eaux et des sédiments [14]. Le poisson contient

seulement de petites quantités de cadmium alors que les crustacés et les mollusques peuvent

accumuler de plus grandes quantités [19]. Dans les écosystèmes lagunaires côtiers, les métaux

lourds (le cadmium) peuvent être associés aux sédiments et sont susceptibles d’être relargués

dans l’eau [6]. La contamination métallique donc au cadmium des sédiments constitue un

danger pour l’eau, les espèces vivantes et pour la santé de l’homme [6]. En effet, les

concentrations moyennes en cadmium observées dans les sédiments de la lagune Aghien (0,03

mg/Kg) ont été constatées et sont inférieures à celles déterminées dans les sédiments de la

lagune Ebrié (5,57 mg/Kg) en Côte d’Ivoire [9]. Parmi les sources de cette pollution, il

ressort entre autre que la lagune est le lieu d’aisance pour les populations riveraines.

Concentrés dans les excrétions, les métaux lourds finissent leur parcours dans

l’environnement aquatique [6]. D’où l’étude de Abou TRAORE et al., en 2015 [14], ayant

déterminé la concentration en Cadmium des crevettes variant de 0 à 0,26 mg/kg. Cette teneur

en Cd est supérieure à la norme de Union Européenne (0,05 mg/kg) selon ces mêmes

auteurs. Ce métal peut provoquer des effets indésirables sur la vie aquatique et sont transmis

8

à l’homme à la suite de la consommation de produits halieutiques contaminés qui causent

une détérioration sérieuse de la santé [14].

2 4 Risque sanitaire lié à la consommation d’eau potable

La pollution au cadmium constitue un problème d’actualité qui préoccupe toutes les régions

soucieuses de maintenir leur patrimoine hydrique à un haut degré de [12]. La capitale

économique de la Côte d’Ivoire est uniquement alimentée par les eaux souterraines du

Continental Terminal qui représentent 68% de la production d’eau potable nationale [6]. Pour

pallier le déficit en eau potable, la lagune Aghien est-elle pressentie pour venir en appoint aux

champs de captage existants. Des études ont démontré que ces eaux de surface sont

contaminées en cadmium 0,03 mg/Kg/MS [6]. Diverses sources anthropiques peuvent être à

l’origine de l’alimentation de ces lagunes en métaux lourds à savoir les déchets liquides

constitués des eaux usées, des déchets solides mal gérés [6], des effluents chargés et la

lixiviation des résidus solides provenant des activités [12]. Les sédiments sont des réservoirs

de polluants susceptibles d’être relargués dans l’eau [6]. Dans la lagune Aby à Adiaké, le

concentration en cadmium a été évaluée sur les poissons notamment les tilapias

(Sarotherodon melanotheron), il ressort de cette étude que ces poissons sont contaminés à

savoir 1,19–5,18 µg/g dans les muscles et 0,07–1,32 et 0,12–1,25 µg/g dans les branchies et

le foie [23]. Tel est le risque auquel les humains sont exposés en consommant ces eaux [14].

Dans la Sous-préfecture de Hiré, zone minière (centre ouest de la Côte d’Ivoire), les teneurs

en cadmium sont largement supérieures aux valeurs limites fixées par l’OMS pour les eaux de

consommation et d’irrigation [12]. Il y a donc des risques de contamination métallique de la

population. Le phénomène de lixiviation des roches et sédiments serait l’une des causes de la

forte présence du cadmium dans les eaux de surface dans cette région de la Sous-préfecture de

Hiré [12].

CONCLUSION

La population ivoirienne est exposée à un potentiel problème de santé publique au cadmium.

C’est l’occasion d’attirer l’attention des professionnels de la santé afin que le profil métallique

du cadmium soit incorporé dans les examens sanguins. Au niveau des décideurs, cette

pollution du fait de l’homme doit être réglementée de sorte à assainir l’environnement pour

les générations futures.

9

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DIABY Vandjiguiba, YAPO Adou Francis, ADON Arsène Mousan, DOSSO Mireille,

DJAMA Allico Joseph., 2016. Renal, Hepatic and Splenic Biotoxicity of Cadmium Sulphate

in the Wistar Rats. International Journal of Environmental Science and Toxicology Research,

4(6):103-110,

PUBLICATIONS 2

International Journal of Environmental Science and Toxicology Research (ISSN: 2408-7262) Vol. 4(6) pp. 103-110, July, 2016 Available online http://www.internationalinventjournals.org/journals/IJESTR Copyright ©2016 International Invention Journals

Full Length Research Paper

Renal, Hepatic and Splenic Biotoxicity of Cadmium Sulphate in the Wistar Rats

DIABY Vandjiguiba 1,2*, YAPO Adou Francis2, ADON Arsène Mousan1, DOSSO Mireille1,3, DJAMA Allico Joseph2,3

1Cellular unit of biology, Institute Pasteur de Cote d’Ivoire, 01 BP 490 Abidjan 01, Côte.d'ivoire

2Laboratory of Pharmacodynamics-Biochemical, UFR Biosciences, University of FELIX Houphouet Boigny-Abidjan

(Côte.d'ivoire), 22 BP 582 Abidjan 22. 3Department of Medical and Fundamental Biochemistry Institute Pasteur de Cote d’Ivoire, 01 BP 490 Abidjan 01.

Received 8 July, 2016; Accepted 18 July, 2016

Heavy metals (lead, mercury and cadmium) cause problems of public health. Studies undertaken in Côte d'Ivoire within the framework of the environmental monitoring made it possible to apprehend the state of the cadmium pollution of the sediments, of the market garden grounds. Six (6) batches of rats Wistar males and females were made up. These rats were contaminated with cadmium sulfate by daily during 30 days with various proportion respectively 4; 5; 6.66; 10 and 20 mg/kg body weight (bw). The rats were weighed each week. At the end of the experiment, the serum was used for proportioning of the enzymes and of the substrates using Cobas C311 ROCHE HITACHI. Work completed made it possible to determine the LD50 of cadmium sulfate which is of 200 mg/kg bw. The weight of the rats of the batches treated with cadmium decreased significantly compared to the batch untreated (control). Transaminases, creatinine and the urea were increased significantly (p<0.05) when the bilirubin and cholesterol were decreased at the two sexes. However, the effect on cholesterol is not significant. Cadmium caused liver and kidney dysfunction and it decreased the weight of rats of both sexes. Keywords: Cadmium, Biochemical markers of kidneys, Biochemical markers of liver and spleen.

. INTRODUCTION Heavy metals (lead, mercury, arsenic, cadmium…) are pollutants generated for most of the time by the human activity. They have a high toxicological impact on the plants, the products for current human consumption and on man (Amir et al., 2014).

These heavy metals remain a serious problem of environment more and more worrying especially because of the affections noted on the populations which are exposed (Oumar et al., 2014). With regard to cadmium, it is present in a significant way in certain food, like the seafood, meat offal, certain cereals (rice, corn…), mushrooms, vegetables and to a lesser extent, *Corresponding Author Email: vandjiguiba@yahoo.fr

in fish, the fruits and meat (Pascal et al., 2010). In Côte d'Ivoire, the Cadmium concentrations are 5

to 127 times more significant in the discharges than in the grounds according to Traoré et al. (2014). Environmental pollution with cadmium relates to especially the rubbish dump garbage of Akouedo (Abidjan, Côte d'Ivoire) where place of many studies had. Indeed, this discharge of Akouedo is known for its heavy metal threat in particular with cadmium. It is classified with the row of the wild discharges whose natural drainage is done towards the lagoon Ebrié (bay of Me Badon), to less than 2.1 km. This liquid rejection downstream from the discharge generates a significant flow (474 m3 /days). Indeed, the lixiviat resulting from waste drains heavy metals (cadmium) and constitutes a potential source of underground pollution waters and surface (Adjiriet et al., 2008). The populations generally

104 Int. J. Environ. Sci. Toxic. Res. complain about the bad smells, of diseases (respiratory, digestive, cutaneous) and the ground of the discharge contains a high heavy metal concentration (9.87 cadmium ppm) (Adjiriet et al., 2008). In addition, metals and metalloids associated with the aqueous phase with the grounds can be transported through Unsaturated Zone (ZNS) either towards the plants, or towards the underground sheet of water (Adjiriet et al., 2008). It is thus to fear as for the exposure of the populations to the consumption of water of well, of the market-gardening and food products cultivated on the site of the discharge. For the simple reason that this accumulation of heavy metals in the environment can be reflected on the health of the human beings and the animals (Yao and Kouassi, 2015). Several studies undertaken on the mammals showed that it causes genetic damage, the change of genes, the break of the ADN (IARC, 1993). Different experimental studies also showed that cadmium causes testicular attacks and decreases the fertility in males (Pascal et al., 2010).

This is the reason why our study is focused on cadmium sulfate biotoxicity in Wistar rats. MATERIAL AND METHODS

Material

Biological material

The biological material is the serum of rats male and female of Wistar weighing 106 ± 6g and old from 8 to 12 weeks. The rats were placed in cages furnished with litters of shaving of which revival was done each week. They were acclimatized before the beginning of handling. Chemical Products The cadmium sulfate used for the tests was dehydrated salt (MERCK), and of serial number 1.02027.0100.

Methods

Preparation of the cadmium sulfate solution The rats were weighed by batch and the average (P) for each batch was thus determined. For the preparation of the cadmium sulfate solution, the formula below was used (Michel, 2011): V: Volume to be managed or with gaver (ml) D: Proportion to manage (mg/Kg body weight or 0. 001 mg/g)

C: Concentration of the solution (mg/ml) The quantity of cadmium sulfate to be weighed was thus given. This quantity was deposited in a tube falcon and was supplemented to 10 ml with water distilled to constitute the cadmium sulfate solution. For an amount of 300 mg/Kg or 0.3 mg/g of body weight and for an average weight of 78g, C = 0.3mg/g x 78g = 23.4 mg/ml i.e. 23.4 powder mg of 1ml cadmium for 1ml

Thus, for a final cadmium sulfate solution of 10 ml, it will be necessary to weigh 234 mg. Study of acute toxicity by method 423 OECD Method 423 OECD allowed to determine the lethal amount 50% (DL50) of cadmium sulfate managed by way oral examination with the rats. Study of the subacute toxicity of cadmium sulfate Identification of the animals Each batch consists of the same animal’s sex and appreciably equal weights. The animals were marked with the tail by batch and inside each batch in order to identify them during the experimentation. Methodologies of cramming Twelve (12) Batches of five (5) rats were made up including 6 male groups and 6 groups of females. The Groups 1 of males and females constituted the control groups where the animals received distilled water (1ml/day). Groups 2, 3, 4, 5 and 6 of each sex received respectively 1/50

th, 1/40

th, 1/30

th, 1/20

th and 1/10

th of the

DL50 of the cadmium sulfate solution. They are the treated groups.

The duration of treatment of the rats with cadmium sulfate was 30 Days (Layachi, 2012) and managed volume was of 1ml per day each morning throughout treatment. Weighing of the rats, taking away of blood and experimental techniques The rats were weighed the first day (D0) of the experimentation before the force-feeding and were weighed each week (D7, D14, D21, D30). For each batch and each week of weighing, the percentage P (see formula below) is calculated where Po represents the weight at the day 0 (D0) of the treatment and Pn weight

C= D . P V

n days after (Galtier, 1974)

After the period of exposure (30 Days) to cadmium

sulfate, the rats were sacrificed. The blood of each rat was collected immediately in the sample dry tube which was used to obtain the serum after centrifugation with 3000 rpm during 5min for the biochemical parameters with the automat Cobas C311 ROCHE HITACHI at the Pasteur Institute of Abidjan (Côte d’ Ivoire). Statistical analyses of the data Statistical analysis and layout of the curves were undertaken with GraphPad Prism V5.01 software (Washington, USA). Groups of data were compared one-way analysis of variance (ANOVA). Due to the small population size, the non-parametric Dunnett test was performed to compare assess difference between the control group and the other groups. Differences were considered statistically significant at p < 0.05. RESULTS Determination of the DL50 by Method 423 OECD According to the system of classification harmonized overall (SGH), cadmium is classified of category 3 whose DL50 is located between 50 and 300 mg/kg body weight (bw). Thus, the limiting DL50 is fixed at 200 mg/kg bw. Subacute Toxicity of Cadmium Sulfate Symptomatology, Evaluation of Mortality and Determination of Maximum Tolerated Dose The behavior of the rats presented the following characters: loss of hair as of the first week, calm, deceleration of the more visible growth for the rats exposed to 10 mg/Kg bw of cadmium and those exposed 20 mg/Kg in the males as in the females. The animals treated with cadmium ate and drank little proportionally with the amount of exposure. The animals did not make a hematuria but they urinated little. The control animals (Male and Female) ate and drank abundantly.

In the females, no mortality was noted. On the other hand at the males, in batch 6 (20 mg/Kg bw), two mortalities were noted. Therefore, the maximum tolerated dose to the males was 10 mg/Kg bw and for the females, it was 20 mg/Kg bw, according to the method of Galtier, (1974) modified.

DIABY et al. 105 Effect of Cadmium on the Body Weight of the Rats Generally, the cadmium sulfate reduced the body weight of the males rats tested compared to the control males rats that weighed D7 = 115.244 ± 4.96g; D14 = 130.598 ± 8.27g; D21 = 142.088 ± 12.11g; D30 = 148.03 ± 11.93g. Thus, according to figure 1, this reduction was significant for the rats of batch 2 in D21(128.106 ± 5.84g; p<0.05) and D30 (129. 922 ± 7.37g; p<0.05), of batch 3 in D21 (127.116 ± 7.13g; p<0.05), of batch 4 in D14 (115.034 ± 2.95g; p<0.05), D21 (122.084 ± 3.56g; p0,05) and J30 (129. 922 ± 4.05g; p<0.05), of batch 5 since D14 (110. 470 ± 11.17g; p<0.001) until D30 (116.306 ± 7.68g; p<0.0001) and of batch 6 since D7 (102.634 ± 8.61g; p<0.001) until D30 (110.577±6.16g; p<0.0001). The rate in body weight reduction of the male animals is dose-dependent and this reduction is high to the animals of batch 6 in D30 (25.30%; p<0.0001) (Figure 1).

The females rats also knew a reduction in their body weight compared to the control batch that weighted D7 = 117.446 ± 2.32g; D14 = 130.986 ± 5.10g; D21=135.108 ± 4.74g; D30=140.822 ± 5.49g. According to figure 2, this reduction was significant for batch 2 in D7 (104.104 ± 2.58g; p<0.0001) and D14 (113.016 ± 5.71g; p<0,001), batch 3 in D7 (106.848 ± 3.02g; p<0.001), batch 5 in D7 (103.312 ± 3.95g; p<0.0001) and D14 (108.846 ± 9.78g; p<0.001) and batch 6 since D7 (95.472 ± 6.64g; p<0.0001) until D30 (103.924 ± 5.43g; p<0.0001). In the females, this reduction in the body weight is not dose-dependent, but remains very high in female animals from D14 to D30 at about 25% (figure 2).

Cadmium sulfate induced a slowdown in the growth of animals Action of Cadmium on the Hepatic Function Table I as well shows an increase in the activity of the ALT in the males as in the females compared to the control batches (male: 42.66 ± 9.796 UI/L and female: 40.17± 1.88 UI/L). This increase is significant in the males rats for batches 2 (70.62±20.09 UI/L; p<0.001), batch 5 (74.47±9.05 UI/L; p<0.0001) and batch 6 (161.4 ± 1.13 UI/L; p<0.0001). In the females, the increase in the activity of the ALT is significant for the batches 5 (60.18 ± 12.34 UI/L; p<0.0001) and batch 6 (77.64± 17.80 UI; p<0.0001).

As for the AST, the concentration of 5mg/kg bw induced a significant reduction in the activity as well in the males (223.2± 35.18UI/L; p<0.05) that in the females (228.75± 15.20 UI/L; p<0.001) compared to the activity at the control rats (male: 316.76 ± 60.03 UI/L; females: 307.82± 34.77 UI/L). The high concentrations did not induce a significant variation of the AST activity in female rats, whereas in the males, this high concentration (batch 6: 20mg/kg bw) induced a

Pn

Po

X100 P=

hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj

106 Int. J. Environ. Sci. Toxic. Res.

Figure 1. Effect of cadmium on the body weight of male rats Significance level:* = p<0.05;** = p<0.001;*** = p<0.0001 with n = 5

Figure 2. Effect of cadmium on the body weight of female rats Significance level:* = p<0.05;** = p<0.001;*** = p<0.0001 with n = 5

Table 1. Effect of cadmium sulfate on the liver enzymes in the rats

Sex Male Female

Parameter ASTL (UI/L) ALTL (UI/L) ASTL (UI/L) ALTL (UI/L)

LOT 1 (Témoin) 316.76 ± 60.03 42.66 ± 9.796 307.82± 34.77 40.17± 1.88

LOT 2 (4mg /Kg) 352 ± 48.74 70.62 ± 20.09** 334.40± 3.81 54.00 ± 12.44

LOT3 (5mg /Kg) 223.2± 35.18* 37.60± 10.37 228.75± 15.20** 39.75 ± 2.05

LOT 4 (6.66mg /Kg) 339.7±54.76 58.6 ±0.61 315.53.± 7.87 54.72±9.05

LOT 5 (10mg /Kg) 374.4 ± 57.23 74.47±9.05*** 324.02± 33.30 60.18 ± 12.34*

LOT 6 (20mg /Kg) 1025.5± 66.04*** 161.4 ± 1.13*** 333.16± 51.83 77.64± 17.80***

Significance level:¶* = p<0.05;¶** = p<0.001;¶*** = p<0.0001 with n = 5

100

120

140

160

180

batch 1 (control)

batch 2 (4 mg/Kg)

batch 3 (5 mg/Kg)

batch 4 (6.66 mg/Kg)

batch 5 (10 mg/Kg)

batch 6 (20mg/Kg)

Days

0 7 14 21 30

100*)/( PoPn

bo

dy

wei

ght

(g)

100

120

140

160

180

batch 1 (control)

batch 2 (4 mg/Kg)

batch 3 (5 mg/Kg)

batch 4 (6.66 mg/Kg)

batch 5 (10 mg/Kg)

batch 6 (20mg/Kg)

Days

0 7 14 21 30

100*)/( PoPn

bo

dy w

eig

ht

(g)

significant increase (1025.5 ± 66.04 UI/L; p<0.0001) (Table I) The AST and ALT activities were dose-dependent in male rats, but on the other hand, the ALT activity was not significantly varied for the female rats. Action of Cadmium on the Renal Function The tested concentrations induced a non-significant increase in creatinin in the rats regardless of sex from the values in the control groups (Table 2). However, according to table II, the high concentrations (6.66; 10 and 20 mg/kg bw) induced respectively a significant increase in urea in the males rats (0.50 ± 0.06 g/L, p<0,001; 0.51 ± 0.06 g/L, p<0.001 and 0.498 ± 0.025 g/L, p<0.0001). However, only the high concentration (20mg/kg bw) induced a significant increase in the females (0.524 ± 0.08 g/L; p<0.05) compared to the control groups values (male: 0.38 ± 0.06 g/L and female: 0.3914± 0.01 g/L). The change of renal function both in male and female rats, is correlated to the variation of the value of the urea Action of Cadmium on the Splenic Function ¶ The rate of total bilirubin was decreased significantly for all the test concentrations (4; 5; 6.66;; 10 and 20 lg/kg bw) both in the male rats (1.35 ± 0.7g/L; p<0.0001; 1.60 ± 0.31 g/L; p<0.001; 1.76 ± 0.27 g/L; p<0.0001 and 0.21 ± 0.09 g/L; p<0.0001) than in females compared to the control rats groups (male: 2.43 ± 0.68 g/L and female:1.62 ± 0.26 g/L) (table 3). This reduction is dose-dependent in the male rats.

For total cholesterol, table 3 shows non-significant variation both in the two sex. The disturbance of the splenic function in the rat would be due to the variation of the rate of the total bilirubin. DISCUSSION For the population, the principal ways of contamination to cadmium are food, water and cigarette smoke. According to conditions of exposure to metal, 5% of introduced cadmium is absorbed by the gastro-intestine tract in the form of salt, while 90% of inhaled cadmium is absorbed by pulmonary way (Jarup, 2002). The experimental study showed that the cadmium sulfate cause losses of weight and a deceleration of the growth. That can be explained by the fact why the rats treated with cadmium ate little compared to the control animals noted at the time of the study of Wang et al. (2014) according to the dose of exposure. Consequently, for Sajjadet et al. (2014), cadmium would have caused a loss of appetite in the rats (Sajjadet et al., 2014). Indeed, there is a correlation between the loss of body weight

DIABY et al. 107 and the cadmium concentration in the hypothalamus and the pituitary gland in the animals treated with cadmium (Sajjadet et al., 2014). For several authors, other factors can explain this loss of weight. In the guinea-pigs, the loss noted during the exposure to cadmium 5 mg/Kg is explained by damage of the system glucocorticoïd, essential hormone in the regulation of glucose and the metabolism of the lipids and proteins (Mouhamed and Azab, 2014) necessary to the loss and the profit of weight. These results of loss of weights noted at the time of the study are in agreements with those of Sandrita et al., (2003) where the mice were watered with water enriched with cadmium chloride (10 mg/L) during 8 weeks. Losses of weight, weaknesses and mortalities were noted. Indeed, Already with 0.15mg/kg cadmium sulfate considered as proportions pathological at the time of the study of Berroukche et al. (2014) showed a similar loss of weight where the weakest concentration was 4 mg/kg body weight.

The biochemical parameter makes it possible to evaluate possible toxic effects of an agent on the physiological functions of the organism responsible for many diseases (Smaoui et al., 2000). The aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) are used in animal toxicology like markers of the dysfunction of liver (Hannah et al., 2002). The quantification of the activity of these enzymes in the animals is a marker of the exposure to pollutants (Hannah et al., 2002) observed in fish.

The results of the study showed a significant increase in the enzymatic activity of AST and ALT in the serum of the contaminated rats with cadmium sulfate compared to the control group in the males as in the females. Increased in these activities of enzymes in the blood, represented their leakage of tissue into plasma following a hepatic lesion responsible for the deterioration of the membrane permeability (Layachi and Kechrid, 2013). This damage and the relaxation of the enzymes in blood is due to an accumulation of cadmium sulfate in the liver. In his study, Nashwa (2013) put in obviousness two ways characterizing the hepathotoxicity of cadmium. On a side it causes an inflammation leading to damage of the liver and kidneys (Fahim et al., 2012) characterized by the high rate of white globules (Mouhamed and Azab, 2014), and other, it destroys the cells of the liver directly.

In their studies (Egwurugwu et al., 2007), the Wistar rats exposed to 200 mg/L showed a similar rise in transaminases compared to the control group rats like in fish (Jisha et al., 2013) and in chickens with a concentration of 100 ppm cadmium (Bharavi et al., 2011). The rate of accumulation of heavy metals in the animals varies according to the species and on the individuals in the population, but, also depends on the sex, the age, the size and the food (Bedii and Kenan, 2005; Haki et al., 2005).

Cadmium is biotoxic environmental pollution; it

108 Int. J. Environ. Sci. Toxic. Res.

Table 2. Effect of cadmium on kidney markers in rat

Sexs Male Female

Paramètre Urea (g/L) Creatinin (mg/L) Urea (g/L) Creatinin (mg/L) ¶

LOT 1 (Témoin) 0.38± 0.06 5.4± 0.54 0.391± 0.01 4.75± 0.96

LOT 2 (4mg /Kg) 0.42± 0.06 6 ± 1 0.395± 0.06 6.5 ± 2.38

LOT3 (5mg /Kg) 0.47±0.04 5.1± 0.57 0.393± 0.05 5± 1.41

LOT 4 (6,66mg /Kg) 0.50± 0.06** 6 ± 1 0.4768±0.06 6.2 ± 0.44

LOT 5 (10mg /Kg) 0.51 ± 0.06** 5.5 ± 0.58 0.482± 0.09 5.4± 0.55

LOT 6 (20mg /Kg) 0.498 ± 0.025* 6.33± 1.15 0.524± 0.08* 5.2± 0.84

Significance level:¶* = p<0.05;¶** = p<0.001;¶ with n = 5

Table 3. Effect of cadmium on spleen markers in rat

Sexe Male Female

Parameters Bilirubin (g/L) Cholesterol (g/L) Bilirubin (g/L) Cholesterol (g/L)

LOT 1 (Témoin) 2.43±0.68 0.946± 0.06 1.62± 0.26 0.66± 0.10

LOT 2 (4mg /Kg) 1.35± 0.7*** 0.96± 0.22 0.99±0.13*** 0.72± 0.13

LOT3 (5mg /Kg) 1.60± 0.31** 0.72± 0.09 1.08±0.08** 0.85± 0.33

LOT 4 (6.66mg /Kg) 1.76±0.27* 0.88±0.06 1.09.± 0.09** 0.63±0.09

LOT 5 (10mg /Kg) 1.46 ± 0.29*** 0.91±0.22 1.14± 0.01** 0.73± 0.17

LOT 6 (20mg /Kg) 0.21± 0.09*** 0.97± 0.38 1.16± 0.41* 0.54± 0.11

Significance level:¶* = p<0.05;¶** = p<0.001;¶*** = p<0.0001 with n = 5

accumulates in tissues mainly in the liver, the kidneys, osseous marrow, the reproductives bodies and in the immune system (Egwurugwu et al., 2007). In addition, the major body implied in the toxicity of cadmium is liver (Singh et al. 2013). What is confirmed by Sandrita et al, (2003) where the mice contaminated with 10 mg/L cadmium recorded 0.032µg/g and 0,12 cadmium µg/g respectively in the liver and the kidneys.

The results of the study showed in animals of both sexes, a significant increase in levels of creatinine and urea in the blood compared to control group. This increase in these two parameters testifies to a renal insufficiency (Boujelbeneet et al., 2002). Indeed, a significant rate of the blood volume passes by the kidneys, them making thus extremely vulnerable to the cytotoxic effect of many pollutants such as cadmium, lead and mercury (Boujelbeneet et al., 2002). During their experiment on the evaluation of the toxicity of cadmium sulfate, the control group of Wistar rats recorded the presence of cadmium in their kidneys (Asagba and Obi, 2004), reflecting food and water pollution. Kidneys are the main targets after ingestion of cadmium (Wang et al., 2014) where 50 % of metal accumulate with a half-life from 10 to 35 years and create kidney damage (Poontaweeet et al., 2016). Cadmium causes a tubular kidney dysfunction and a decrease in glomerular filtration rate thus leading to kidney failure reported by Fahim et al. (2012).This renal failure is evaluated by creatinine and urea determination (Fahimet et al., 2012). The results showed that the

increase of creatinin is not significant (p > 0.05) in the females rats. Our results corroborate those of Fahim et al. (2012) and Wang et al. (2014) who have not observed the changes of creatinine level in the blood after 28 days of cadmium treatment.

The increase of uremia translated some kidney damage and is an acute exposure marker. As for creatinine, its increase is a sign of the kidney function failure (Abdel-Moneim and Ghafee, 2007). Therefore, the exposure of the rats to cadmium in this study causes a disturbance of the renal function in the males.

The bilirubin is the breakdown product of red blood corpuscles out-of-date or damage. These red blood corpuscles will release heme and the globine (Basso et al., 1991). In the liver, bilirubin binds to other molecules before being excreted in the bile. The results obtained showed a significant reduction in the bilirubin compared to the control group in both rats sexes. These results confirmed the total correlation between bilirubin and cadmium where Zeneli et al., (2009) noted that the high cadmium concentration in blood is due to cigarette smoke. In fact, this cadmium inhibits the synthesis of bilirubin. The bilirubin rate reduction in blood may be caused by anemia (Zeneli et al., 2009) due to cadmium. CONCLUSION Cadmium cause a weight decrease noted by a deceleration of the growth Cadmium causes slower

growth through decreased weight, anemia, renal failure and liver damage. These observed pathologies are the risks to people living in a polluted environment to cadmium. This is the place to draw the attention of clinicians so that incorporation metal settings to blood checkups including cadmium for better management of heavy metal poisoning. REFERENCES Abdel-Moneim WM, Ghafee H (2007). The Potential Protective Effect

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Int. J. Biol. Chem. Sci. 10(4): 1765-1772, August 2016

ISSN 1997-342X (Online), ISSN 1991-8631 (Print)

© 2016 International Formulae Group. All rights reserved. 2748-IJBCS DOI : http://dx.doi.org/10.4314/ijbcs.v10i4.25

Original Paper http://ajol.info/index.php/ijbcs http://indexmedicus.afro.who.int

Biotoxicité hématologique du sulfate de cadmium chez les rats Wistar

Vandjiguiba DIABY1,2*, Adou Francis YAPO2 Arsène Mousan ADON1, Houphouet Félix YAPI2, Allico Joseph DJAMA2,3 et Mireille DOSSO1,3

1Unité de Biologie Cellulaire, Institut Pasteur de Cote d’Ivoire, 01 BP 490 Abidjan 01, Côte d’Ivoire.

2Laboratoire de Pharmacodynamie-Biochimique, UFR Biosciences, Université Felix Houphouet Boigny -Abidjan, 22 BP 582 Abidjan 22, Côte d’Ivoire.

3Département de Biochimie Médicale et Fondamentale Institut Pasteur de Cote d’Ivoire, 01 BP 490 Abidjan 01, Cote d’Ivoire.

* Auteur correspondant ; E-mail : vandjiguiba@yahoo.fr

RESUME

L’appréciation hématologique chez les animaux est d’un intérêt capital pour définir le diagnostic de nombreuses maladies. L’altération des paramètres (les globules blancs et les globules rouges) est un indicateur d'exposition précoce aux toxiques. Six (6) lots de rats Wistar mâles et six (6) lots femelles ont été constitués ; chaque lot étant composé de cinq (5) rats. Ces rats ont été contaminés au sulfate de cadmium par gavage journalier durant 30 jours à différentes doses, à savoir 4; 5; 6,66 ; 10 et 20 mg/kg de poids corporel (pc) correspondant respectivement à 1/50ième, 1/40ième 1/30ième 1/20ième 1/10ième de la DL50. Les rats étaient pesés une fois par semaine. A la fin de l’expérience, le sang total a été recueilli dans des tubes à EDTA après avoir sacrifié les rats. Le sang a servi à l’hémogramme avec le Sysmex XN-1000. Les résultats ont montré que le cadmium a entrainé une augmentation des globules blancs, une diminution des globules rouges, de l’hémoglobine et des hématocrites chez les mâles comme chez les femelles par rapport au témoin. Le cadmium a entrainé une inflammation caractérisée par l’augmentation des globules blancs et une anémie. © 2016 International Formulae Group. All rights reserved.

Mots clés : Sulfate de cadmium, hémogramme, rat, anémie.

Hematological biotoxicity of cadmium sulphate in the Wistar rats ABSTRACT

The hematological evaluation in animals is of paramount interest to define the diagnosis of many diseases. The alteration of these parameters (white blood cell and red blood cell) is an early indicator of exposure to toxics. Six (6) male Wistar rats groups and six (6) female groups were formed; each group being composed of five (5) rats. These rats were contaminated with cadmium sulfate by daily gavage for 30 days at different doses including 4; 5; 6.66; 10 and 20 mg/kg body weight corresponding respectively to 1/50th, 1/40th, 1/30th, 1/20th, 1/10th of the LD50. The rats were weighed weekly. At the end of the experiment, whole blood was used for blood count. The results obtained showed that the LD50 of cadmium sulfate was 200 mg/kg of body weight. Cadmium induced an increase in white blood cells, a decrease in red blood cells, hemoglobin and hematocrit in males as well as in females compared to control. Cadmium created an inflammation characterized by an increase in the white blood cells and anemia. © 2016 International Formulae Group. All rights reserved.

Keywords: Sulfate cadmium, hemogram, rat, anemia.

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INTRODUCTION La présence d’éléments traces dans la

fiente représente une contrainte majeure à son utilisation en agriculture. La fiente de volaille constitue une source d’enrichissement des sols maraîchers de la ville d’Abidjan en métaux traces (Kouassi et al., 2008). Selon une étude menée par Apata et al. (2014), ces fientes contiennent une très forte concentration en cadmium. La présence de Cd dans les fientes traduit le niveau de contamination dans les feuilles de l’épinard (Spinacia oleracea) et l’exposition des poulets à une alimentation polluée au cadmium. Les légumes et les céréales sont donc les sources principales de cadmium (Koffi et al., 2014) surtout dans les feuilles des gombos, corète potagère, épinard et aubergine constatées par Nantarie et al. (2015). Ces légumes constituent l’alimentation des ivoiriens. L'ingestion d'aliment et d'eau sont les voies de contamination au cadmium (Amir et al., 2014). A travers cette alimentation, le cadmium s'accumule dans le corps et cause beaucoup de maladies (Hounkpatin et al., 2013). Ainsi, l'exposition chronique au cadmium à faible concentration provoque la défaillance rénale, l’ostéoporose, un dérèglement de la pression sanguine et un risque élevé de cancer (Satarug et Moore., 2004). Et une exposition excessive peut entraîner la mort (Othumpangat et al., 2005; Hounkpatin et al., 2013). Le cadmium ingéré atteint les tissus via le sang (Hounkpatin et al., 2013). Ainsi, la détermination des paramètres hématologique des animaux est importante pour établir le diagnostic de nombreuses maladies. L'altération de ces paramètres hématologiques (les globules blancs et les globules rouges) est un indicateur d'exposition précoce aux toxiques qui affectent les tissus (Vinodini et al., 2015). A cet égard, la présente étude à pour objectif d’évaluer la toxicité du sulfate de cadmium sur la perturbation du tissu sanguin chez les rats Wistar.

MATERIEL ET METHODES Matériel

Le matériel biologique est constitué de sang total des rats mâles et femelles de souche

Wistar pesant 106 ± 6 g et âgés de 8 à 12 semaines. Les rats ont été placés dans des cages garnies de litières de copeau de bois dont le renouvellement se faisait deux fois par semaine. Ils ont été acclimatés deux semaines avant le début de la manipulation.

Le sulfate de cadmium utilisé pour les essais était en sel déshydraté, de marque MERCK et dont le numéro de série est 1.02027.0100. Méthode

Pour l’expérience, chaque lot est constitué d’animaux de même sexe et de poids sensiblement égaux. Les animaux ont été marqués à la queue par lot et à l’intérieur de chaque lot afin de les identifier au cours de l’expérimentation. Douze (12) lots de cinq (5) rats ont été constitués dont 6 lots mâles et 6 lots de femelles. Lot 1 (mâles) et lot 1 (femelles) ont constitué les lots témoins où les animaux recevaient de l’eau distillée par gavage (1ml/Jour). Les lots 2, 3, 4, 5 et 6 de chaque sexe ont reçu par gavage respectivement 1/50ième, 1/40ième, 1/30ième, soit1/20ième et 1/10ième de la DL50 (200 mg/kg pc) de la solution de sulfate de cadmium qui sont respectivement 4; 5; 6,66 ; 10 et 20 mg/kg de poids corporel (pc). La durée de traitement des rats au sulfate de cadmium était de 30 Jours (Layachi et Kechrid, 2012). Et le volume administré était de 1ml par jour chaque matin pendant la durée de traitement. La méthode OCDE 423 a été utilisée pour déterminer la DL50 du sulfate de cadmium. Les rats ont été sacrifiés par décapitation après la période d’exposition (30 Jours) au sulfate de cadmium. Le sang total de chaque rat a été recueilli immédiatement dans des tubes EDTA pour la numération de la formule sanguine à l’Institut Pasteur d’Abidjan (Côte d’Ivoire) avec le Sysmex XN-1000 dans moins de 4 heures. Analyses statistiques

Le logiciel G raphPad.Prism.V5.01 a été utilisé pour l’analyse statistique des résultats et le tracé des courbes. Les données ont été analysées avec ANOVA One-Way. Le test t non paramétrique de Dunnett a été utilisé pour la comparaison de la variance des témoins

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avec celle des autres groupes. La différence entre deux variances était significative si p< 0,05.

RESULTATS Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée érythrocytaire (Globules rouges, hémoglobine, hématocrite, MCV (Mean corpuscular volume), MCH (Mean corpuscular hemoglobin), MCHC (Mean corpuscular hemoglobin concentration))

Les valeurs des globules rouges, de l’hémoglobine, des hématocrites (Tableau I) ont été significativement diminuées (p˂0,001) chez les femelles comme chez les mâles. Chez les mâles, la diminution des globules rouges est plus significative à la dose 5 mg/kg (7,06 ± 0,97.106/µl, p˂ 0,001) et chez les femelles à la dose 20 mg/kg (7,38 ± 0,45.106/µl, p˂ 0,001) comparativement aux témoins (mâles: 8,75 ± 0,51. 106 /µl ; 0 mg/kg ; femelles : 8,37± 0,17. 106/µl ; 0 mg/kg).

Pour l’hémoglobine, cette diminution est plus significative à la dose 20 mg/kg (mâles: 12± 2 g/dl, p< 0,001 ; femelles: 14 ±1 g/dl, p< 0,001) comparativement aux témoins (mâles: 16± 1 g/dl; 0 mg/kg ; femelles : 16± 1 g/dl; 0 mg/kg). Cependant chez les femelles, cette diminution est également significative aux autres doses (4 ; 5 ; 6,66 et 10 mg/kg) (Tableau 1).

Quant à l’hématocrite, la diminution constatée est significative à la dose 5 mg/kg chez les mâles (38± 15% ; p˂0,05) et 20 mg/kg chez les femelles (41.±5 % ; p˂0,001) comparativement aux témoins (mâles: 52± 4%; 0 mg/kg ; femelles : 50± 4%; 0 mg/kg).

Les MCV et des MCH ont significativement diminuées (p˂0,001) chez les femelles. Par contre, les valeurs de ces éléments figurés du sang n’ont pas connu de variation significative chez les mâles (Tableau 1).

L’effet du sulfate de cadmium sur la numération glomérulaire n’est pas dose-dépendant.

Effets du sulfate de cadmium sur les paramètres de la lignée leucocytaire (Globules blancs, neutrophiles, monocytes, lymphocytes)

Les globules blancs ont subi une augmentation significative à partir des concentrations supérieures à 4 mg/kg pc aussi bien chez les rats mâles que chez les rats femelles comparativement aux témoins (mâles: 7000± 1301µl, 0 mg/kg ; femelles : 6290± 891µl, 0 mg/kg) (Tableau 1). Cette augmentation est très importante pour les lots à fortes doses (mâles: 14965 ± 559µl, p˂0,0001 ; 20 mg/kg ; femelles : 14105± 3967µl, p˂ 0,0001 ; 20 mg/kg) et est dose-dépendant chez les mâles et non chez les femelles. Cette augmentation concerne également les lymphocytes (mâles : 6095 ± 728. 103 /µl, p˂ 0,0001 ; femelles : 5945± 841. 103 /µl, p˂ 0,0001), les monocytes (mâles : 975.± 64. 103 /µl, p˂ 0,0001 ; femelles : 554.± 175. 103 /µl, p˂ 0,0001) et les neutrophiles (mâles : 9080.±1018.103/µl, p˂ 0,0001 ; femelles : 8609.± 2746. 103 /µl, p˂ 0,0001).

Effets du sulfate de cadmium sur les plaquettes sanguines

Le cadmium a entrainé une diminution des plaquettes chez les mâles comparativement aux témoins (Tableau 1). Cette diminution est plus significative à la dose 5 mg/kg (mâles: 689 ± 448 µl, p˂0,001) et à la dose 10 mg/kg (mâles: 763 ±195µl, p˂ 0,001) comparativement aux témoins (mâles: 1255 ± 210 µl).

Contrairement aux femelles, la diminution constatée est non significative comparativement aux témoins.

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Tableau 1: Effet du cadmium sur la Formule globulaire chez les rats.

Paramètres Sexes LOT 1 (Témoin) LOT 2 (4 mg/kg) LOT 3 (5 mg/kg) LOT4 (6,66 mg/kg) LOT5 (10 mg/kg) LOT6 (20 mg/kg) Globules Blancs(103 /µl) Mâle

Femelle 7000± 1301 6290± 891

9175± 92 8790± 212

9840± 1230* 8090.± 778

11645± 3132*** 9455± 403

14037 ± 868*** 11680± 3790**

14965 ± 559*** 14105± 3967***

P. Neutrophiles(103 /µl) Mâle Femelle

6230± 608 5195± 983

6560. ± 641*** 5450± 468

6450.± 1188*** 7600.± 14*

8805± 474*** 5430± 106

9080.± 1018*** 5887± 490

7320.± 1004 8609.± 2746***

Monocytes (103 /µl) Mâle Femelle

435.± 35 123± 49

243 ± 45** 325 ± 35**

183.± 29*** 250.± 56

720 ± 156*** 423 ± 31***

500 .± 99 460.±14***

975.± 64*** 554.± 175***

Lymphocytes (103 /µl) Mâle Femelle

2240 ± 823 2810± 396

2067.± 159 4507±782*

2915.± 332 3867± 480

6095 ± 728*** 5945± 841***

4810 ± 792*** 3483.± 1369

4350 ± 961*** 3729.± 992

Globules Rouges (106 /µl) Mâle Femelle

8,75 ± 0,51 8,37± 0,17

8,21 ± 0,21 8,32± 0,11

7,06 ± 0,97** 8,45± 0,37

7,54±0,81 8,07 ±0,26

7,70± 0,98 8,50 ± 0,71

7,65± 0,66 7,38 ± 0,45**

Hémoglobine (g/dl) Mâle Femelle

16± 1 16± 1

14 ± 2 14 ± 0**

13±3 14±1**

15 ±0 14 ±1**

14± 1 14 ±1**

12± 2** 14 ±1**

Hématocrite (%) Mâle Femelle

52± 4 50± 4

51± 6 48± 3*

38± 15* 49± 3

53± 3 47± 3

49± 5 49± 6

50.± 1 41.± 5**

Plaquettes (103 /µl) Mâle Femelle

1255 ± 210 876 ±80

1057± 73 842± 286

689 ± 448** 860± 116

1076 ± 95 846± 149

763 ±195** 1006±262

1086 ± 35 818± 57

MCV (fl)

Mâle Femelle

60±1 62±2

59±2 59±2

61±5 59±1

58±2 59±0

59±5 62±6

55±3 56±1**

MCH (pg)

Mâle Femelle

17±1 19±1

18±1 17±1**

18±4 17±1**

19±4 17±1**

17±1 16±0***

17±4 17±1**

MCHC (g/dl) Mâle Femelle

29±1 30±1

30±2 29±2

29±4 30±1

29±1 29±2

30±2 30±2

31±5 31±2

Les niveaux de significativité sont exprimés par :* = p< 0,05; ** = p< 0,001;*** = p< 0,0001

V. DIABY et al. / Int. J. Biol. Chem. Sci. 10(4): 1765-1772, 2016

1769

DISCUSSION Le mécanisme de toxicité du

cadmium n'est pas complètement élucidé (Milovanovic et al., 2009). Toutefois, la rate, le foie, et la moelle osseuse qui sont des organes erythropoietiques sont la cible du cadmium (Oluwafemi et al., 2014). Ainsi, les paramètres hématologiques sont utilisés comme indicateur précoce de la toxicité des polluants sur ces tissus (Vinodini et al., 2015). Les résultats obtenus lors des travaux ont montré une diminution des globules rouges, de l’hémoglobine et des hématocrites à la fois chez les femelles comme chez les mâles de manière significative par rapport aux témoins. Même constat fait par Fawzia et al.( 2014) chez les rats femelles gestante contaminées au chlorure de cadmium. Cette diminution est considérée comme une anémie rapportée par Horiguchi (2007). L'anémie est une importante expression de la toxicité du cadmium. Elle pourrait donc s'expliquer par une augmentation de la destruction des globules rouges et en même temps une diminution de leurs synthèses. En effet, les métaux, en s'accumulant dans la rate, le foie et les reins, inhibent l'activité erythropoietique en endommageant la synthèse de l'érythropoïétine qui est une hormone secrétée par les reins dont le rôle est la stimulation des globules rouges (Oluwafemi et al., 2014). Le cadmium perturbe donc le système hématopoïétique (Shim et al., 2008; Fahim et al., 2012). Ainsi donc, pour Hounkpatin et al. (2013), le cadmium cause des désordres sanguins. Dans leur étude sur l'effet combiné de la toxicité du cadmium et du mercure, ils ont constaté une diminution de l'hémoglobine et une diminution en MCHC symbolisant une anémie hypochrome et macrocytaire. Dans le même sens, Anju (2012) suggère une déficience en fer qui pourrait contribuer à l'anémie chez les poulets traités au cadmium lors de son étude. Les résultats des études antérieures sont similaires à ceux obtenus dans cette étude. En effet, les résultats obtenus corroborent avec ceux de Oluwafemi et al. (2014) sur le traitement de l'intoxication au cadmium par Irvingia donnant une diminution

de l'hémoglobine, de l’hématocrite, des globules rouges, MCV, MCH et MCHC chez les rats responsable de l’anémie. Les travaux d’Anju (2012) également sont similaires aux résultats obtenus. Au niveau de la formule leucocytaire, les résultats des travaux réalisés, ont également montré une augmentation du taux des globules blancs de manière significative comparativement au témoin. L’augmentation de ces cellules sanguines témoigne d’un état inflammatoire général (Fahim et al., 2012) due aux dommages causées par la toxicité du cadmium (Alex et Lawrence, 2013). Ce qui pourrait s’expliquer par la stimulation du système immunitaire entraînant ces augmentations (Alex et Lawrence, 2013). Cette augmentation de manière considérable caractérise une leucémie selon une étude menée sur des rats contaminés par ingestion au chlorure de cadmium (IARC, 1993). Ces résultats corroborent avec ceux de Jelena et al. (2014) qui ont constaté une augmentation significative des leucocytes du sang périphérique, des neutrophiles par rapport au témoin sur des rats traités par injection intra-peritonien à 1mg/kg pendant 48 heures au Cadmium. Aussi, Gabol et al. (2014) et Borane (2013) ont-ils constaté une augmentation des globules blancs et une diminution des globules rouges après administration du cadmium aux doses respectives de 20 µg/kg aux poulets domestiques et de 1,248 ppm aux poissons. Egalement chez les amphibiens en fonction des doses d'expositions (0,25 ; 0,50 ; 1,00 et 2,00 mg/l), Alex et Lawrence (2013) ont constaté une augmentation des leucocytes.

Cependant, l’effet du cadmium constaté n’est pas dose-dépendant. Ce qui s’explique par le fait que le taux d'accumulation des métaux lourds chez les animaux varie en fonction des espèces et en fonction des individus dans la population. Il dépend du sexe, de l’âge, de la taille et de l'alimentation (Bedii et ENGIN., 2005 ; Haki K. et al., 2005).

Ainsi, les changements physico-morphologiques du sang dus aux effets toxiques du cadmium sont un indicateur de

V. DIABY et al. / Int. J. Biol. Chem. Sci. 10(4): 1765-1772, 2016

1770

l'altération de la qualité de l'environnement et peuvent servir comme bio-indicateur d’exposition aux toxiques dans le cadre d’une étude d’évaluation environnementale (Padmanaban et Mohan, 2013).

Conclusion

Le sulfate de cadmium a entraîné une perturbation hématologique voire un désordre sanguin aboutissant à une infection et à une anémie chez les rats exposés. Ces travaux ainsi réalisés peuvent servir d’outil pour l’évaluation de la qualité environnementale par l’utilisation des rats comme bio détecteur d’exposition aux métaux lourds dans le cadre d’une étude d’évaluation environnementale. Cela passe par le dosage du cadmium dans le sang des rats sauvages et l’observation des paramètres hématologiques. CONTRIBUTIONS DES AUTEURS

Tous les auteurs ont contribué efficacement à la réalisation de ce travail à quelque niveau que ce soit. C’est ainsi que DV a réalisé les expérimentations sous la supervision de YAF qui a dirigé le travail. AAM a contribué à travers la recherche du métal lourd et à l’analyse des résultats. Ces trois premiers auteurs ont analysé les résultats et rédigé l’article. Quant à YHF, DAJ et DM, ils ont, de par l’entremise de leur service, certifié les résultats et contribué à l’amélioration de la version finale de l’article. CONFLIT D’INTERETS

Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts. REMERCIEMENTS

Les auteurs remercient, le Département de Biochimie Médicale et Fondamentale de l’Institut Pasteur de Cote d’Ivoire pour la réalisation des tests biologiques. Aussi, voudraient-ils remercier Département de SVT de l’ENS de CI pour avoir permis l’acclimatation des rats et les expérimentations dans son animalerie

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Francis A.YAPO, Vandjiguiba DIABY, Justin K. N’DAH, Mousan A.ADON, Nazaire

B. DJYH, Mireille DOSSO, Joseph A.DJAMAN., 2017. Assessment of Biochemical

Parameters and Histological Study of Spleen in the Wistar Rats Exposed To Cadmium

Sulfate. IOSR Journal of Biotechnology and Biochemistry; 3 (2): 21-30

PUBLICATIONS 4

IOSR Journal of Biotechnology and Biochemistry (IOSR-JBB)

ISSN: 2455-264X, Volume 3, Issue 2 (Mar. – Apr. 2017), PP 21-30

www.iosrjournals.org

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Assessment of Biochemical Parameters and Histological Study of

Spleen in the WistarRats Exposed To Cadmium Sulfate

Francis A.YAPO*1, VandjiguibaDIABY

1,2,Justin K.N’DAH

3,

Mousan A.ADON2, Nazaire B.DJYH

1, Mireille DOSSO

5, JosephA.DJAMAN

1,5

1Laboratory of Pharmacodynamics-Biochemical, UFR Biosciences, University FELIX HouphouëtBoigny-

Abidjan (Côte d'Ivoire), 22 Box 582 Abidjan 22. 2Cellular unit of biology, Institute Pasteur (Côte d'Ivoire), 01 Box 490 Abidjan 01

3UFR of Medical Sciences, Laboratory of Anatomy and Pathological Cytology University Felix

HouphouëtBoigny-Abidjan (Côte d'Ivoire), 22 Box 582 Abidjan 22. 4Department of Medical and Fundamental Biochemistry, Institute Pasteur (Côte d'Ivoire) 01 Box 490 Abidjan

Abstract:The pollution of the ecosystem by the industrial effluents and sewages has different consequences as

air and food contamination with the toxic agents such are heavy metals. It constitutes a significant risk of public

health.Six (6) batches of 5 males and females rats were made up. These rats were contaminated with various

doses of cadmium sulfate (0; 4; 5; 6, 6.6; 10; 20 mg/kg of body weight) by daily during 30 days. At the end of

the experiment, animals were sacrificed and their blood serum is used for the dosage of spleen biochemical

parameters. Also, the spleens of these animals were extracted and weighed. After, they were placed in formalin

(10%) for histopathologic study by the technique of inclusion to paraffin.Cadmium sulfate reduced significantly

the concentration of total bilirubin (p<0.001) and the weight of the spleen (p<0.05) without varying the

concentration of total cholesterol. At the tissue level, the cadmium sulfate induced histological transformations

characterized by iron deposit, veins dilatation, structural disorganization and edema in the contaminated

rats.Cadmium sulfate caused a disturbance of splenic tissue in the rats.

Keywords:Cadmium sulfate, spleen, histopathology, biochemical parameters, weight

I. Introduction Cadmium (Cd) is a strongly toxic heavy metal [1].It has an effect on all the body with a half-life

between 15 to 30 years. The environmental exposure in the long time to Cd acts like a carcinogenic agent at the

human ones [2,3].According to conditions' of exposure to metal (food or nicotine), 5% of introduced cadmium

are absorbed by the gastro-intestinal tract in salt form, while 90% of inhaled cadmium are absorbed by

pulmonary way [4]. The nicotine constitutes a significant cadmium contribution (approximately 1μg by

cigarette) [5].

After ingestion, cadmium accumulates in the target bodies such are renal cortex and liver [5].The daily

average contributions are approximately 10 to 35 μg in the adult not smoker [5,6].These exposures to cadmium

induce pathologies in various organsparticularly in the testicles, the brain, the nervous system [1]and in the liver,

the kidney, spleen [7]. In adult, the spleen forms integral part of the lymphatic system and the vascular

system.Its principal functions are immunizing defense by the manufacture of antibody starting from the

plasmocytes[8]for the elimination of the micro-organisms coming from blood circulation [9].Also, the spleen

takes part in the destruction of the old or abnormal blood cells, it extracts iron from haemoglobin contained in

the red globules which it destroys and keeps it in reserve[10]. The spleen eliminates the biliary pigments. In

certain mammals, the spleen stores the blood cells and reintroduces them in the circulatory system according to

needs for kind to control blood volume in the event of hemorrhage [10]. However, the problems are that the

toxicity of cadmium on the splenic function is not well elucidated [1]. Although the spleen is known for its

essential role in the regulation of the immune system, its cytotoxicity induced by heavy metals remains less

studied. Thus the objective of this study is to evaluate the bio-toxicity of splenic tissue in Wistar rats.

II. Material And Methods 1. Material

The biological material consists of rats male and female of Wistar stock weighing 106 ± 6 g and old

from 8 to 12 weeks.The rats were placed in cages and were acclimatized two weeks before the beginning of

manipulation.They were nourished with pellets and were watered with the water of tap.The room was quite

ventilated and enlightened 12 hour out of 24.

The cadmium sulfate used for the tests was out of dehydrated salt of mark MERCK and whose job

number is 1.02027.0100.

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2. Methods

2.1. Preparation of the animals

The animals were marked with the tail by batch inside each batch in order to identify them during the

experimentation. Twelve (12) batches of five (5) rats were made up including 6 batches of males and 6 batches

of females. Batch 1 (males) and batch 1 (females) constituted the control batches where the animals received

distilled water by cramming (1ml/Jour). Batches 2, 3, 4, 5 and 6 of each sex received by cramming, each day

respectively of 1/50th

, 1/40th

, 1/30th

, 1/20th

and 1/10th

of the LD50 (200 mg/kg of body weight (bw)) of the

cadmium sulfate solution corresponding respectively to 4; 5; 6.66; 10and 20 mg/kg bw. The duration of

treatment of the rats with cadmium sulfate was 30 Days [11]. The managed volume was of 1ml per day each

morning throughout treatment.

2.2. Blood collection, extraction of spleen and weighing

After the period of exposure (30 Days) to cadmium sulfate, the rats were sacrificed. The Carotid blood

of each rat was collected immediately in sample dry tube which was used to obtain the serum after

centrifugation (3000 rpm/5min). This serum was used for the dosage of the spleen biochemical parameters with

the automat Cobas (C311 ROCHE HITACHI) at the Pasteur Institute of Abidjan (Côte d’Ivoire). Then,the

animals were placed on the back and a longitudinal dissection was made on the belly in order to extract the

spleen which is weighed usingprecision balance and placed in formalin (10%).

2.3. Histopathological sections and observations

The method used is the paraffin inclusion technique[12].Using a blade of lancet, longitudinal sections

were carried out on withdrawn spleens of formalin, to take tissue parts.These parts are deposited in labelled

perforated cassettes.

Fixing, dehydration, the explanation and the impregnation were made using an apparatus (Technicon®

Tissue Tek) in which will circulate the cassettes and which will make remain the tissue parts in a series of

reagents at times given to give them a mechanical resistance.Lastly, the parts contained in the cassettes were

impregnated in two paraffin baths with 60ºC during 30 minutes each one to increase the rigidity of splenic

tissues. In order to facilitate the sections, the tissues impregnated were included in a block of paraffin.Then,

using a microtome, mean sections of 3µm thickness were carried out on the blocks of paraffin containing the

tissue parts.The tissues were spread out over the labelled blades out of glass then, they were dried with the

drying oven with 37ºC during one hour.Thesections dewaxed initially in a toluene bath, and then hydrated in

three baths of ethanol (of concentration respective 100º, 95º and 95º). And then, sections rinsed with water of

tap, were colored with the hématoxyline during 5 minutes.The sections were rinsed with water before passing to

eosine during three minutes. Finally the sections were dehydrated by making them pass successively in three

alcohol baths (95º, 100º and 95º).

The section observation was made between blades and plates with the enlargement (Gx40) under

binocular optical microscope (Olympus BX51, Japan) surmounted of a camera (Olympus DP 20-50, Japan).

2.4. Statistical analyses of the data

The software GraphPadPrism.V5.01 was used for the statistical analysis of the results and the layout of

the curves.The data were analyzed with ANOVA One-Way.The nonparametric Dunnett test was used for the

comparison between the variance of the control and of the other results. The difference between two variances

was significant if p < 0.05.

III. Results

1. Effect of cadmium sulfate on spleen weight

1.1. In male rats

The figure 1 shows the impact of cadmium on the weight of spleen in the males. Cadmium induced a reduction

proportions not-dependent on this organ at the treated batches. Indeed, compared to the control group (320.66

±13.43mg), the weights of spleen of the treated batches decreased from320.33 ± 25.69mg/kg for dose 4

mg/kgbw to 263.00 ± 32.53mg for the high dose (20 mg/kg bw). This weight reduction is significant (p<0.05)

for the doses of 6.66 mg/kgbw (256.33 ± 18.77 mg) and 20 mg/kg bw (263.00 ± 32.53mg)(Fig 1).

1.2. In female rats

The figure 2 shows that the effect of cadmium on the weight of spleen in animal females is characterized by a

reduction. The decreasing of the weight of this organ in female is not doses dependent. Compared to the control

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batc

h 1

(0 m

g/K

g)

batc

h 2

(4 m

g/K

g)

batc

h 3

(5 m

g/K

g)

batc

h 4

(6.6

6 m

g/K

g)

batc

h 5

(10

mg/

Kg)

batc

h 6

(20

mg/

Kg)

0

100

200

300

400batch 1 (0 mg/Kg bw)

batch 2 (4 mg/Kg bw)

batch 3 (5 mg/Kg bw)

batch 4 (6.66 mg/Kg bw)

batch 5 (10 mg/Kg bw)

batch 6 (20 mg/Kg bw)

* *

Doses of cadmium sulfate by batch (mg/Kg bw)

Wei

ght o

f sp

leen

of

the

rats

fem

ales

(m

g)group (326.2 ± 18.43mg), the weights of spleen of the treated batches decreased from 306 ± 15,80mg for the

doseof 4 mg/kgbw to 258.8 ± 38.42mg for the high dose(20 mg/kgbw).This reduction is significant(p<0.05)for

the doses of 6.66 and 20 mg/kgbw(Fig 2).

Fig 1: Effect of cadmium sulfate on the weight of spleen in the male rats

Significance level:* = p<0.05with n = 5.

Fig 2: Effect of cadmium sulfate on the weight of spleen in the female rats

Significance level:* = p<0.05with n = 5.

batch 1

(0 m

g/Kg)

batch 2

(4 m

g/Kg)

batch 3

(5 m

g/Kg)

batch 4

(6.6

6 mg/K

g)

batch 5

(10 m

g/Kg)

batch 6

(20 m

g/Kg)

0

100

200

300

400batch 1 (0 mg/Kg bw)

batch 2 (4 mg/Kg bw)

batch 3 (5 mg/Kg bw)

batch 4 (6.66 mg/Kg bw)

batch 5 (10 mg/Kg bw)

batch 6 (20 mg/Kg bw)

**

Doses of cadmium sulfate by batch (mg/Kg bw)

Wei

ght o

f sp

leen

of

the

rats

mal

e (m

g)

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2. Action of cadmium sulfate on the spleen biochemical parameters

2.1. Action of cadmium sulfate on total bilirubin The rate of total bilirubin was decreased significantly for all the test concentrations (4; 5; 6.66; 10 and 20 mg/kg

bw) both in the male rats (1.35± 0.7g/L; p<0.0001; 1.60± 0.31 g/L; p<0.001; 1.76±0.27 g/L; p<0.0001 and

0.21± 0.09 g/L; p<0.0001) than in females compared to the control rats groups (male: 2.43±0.68 g/L and

female:1.62± 0.26 g/L) (table I). This reduction is dose-dependent in the male rats (table I).

2.2. Action of cadmium sulfate on total cholesterol For total cholesterol, table I shows nonsignificant variation both in the two sex, although some concentrations of

cadmium induced augmentation or reduction of the cholesterol rate. The total cholesterol rates varied

serratedboth in the two sex compared to the control groups (Table I).

Table I: Effect of cadmium on spleen biochemical markers in rat

Significance level:¶* = p<0.05;¶** = p<0.001;¶*** = p<0.0001 with n = 5

3. Tissue toxicity of spleen induced by cadmium sulfate in the rats wistars

3.1. In male rats

The figures3A1 to3A6 show the effect of cadmium sulfate on splenic tissue in the males.At the control group

(Fig 3A1), the architecture of spleen was normal.Indeed, white pulp, red pulp and the marginal zone were

visible.However, the treated rats saw the splenic architecture modification according to cadmium sulfate

doses.With the dose of 4 mg/kgbw (Fig3A2), the splenic architecture was little modified with a white pulp and a

red pulp not very distinct.These same observations were made atdose 5 mg/kgbw with iron deposits (Fig

3A3).At 6.66 mg/kgbw, the splenic artery was discreetly modified. This discreetly disorganized marginal zone

and the capillaries as well as the venous sine were dilated.About this same dose (6.66 mg/kgbw), there was

appearance of an arterial thrombosis (Fig 3A4).With the dose of 10 mg/kg, the capillaries were dilated

accompanied by congestion and architectural disorganization as well as dilation of the venous sine (Fig 3A5).

For 20 mg/kg, it caused a structural disorganization with appearance of edema andaendothelite as well as a

thrombosis of the splenic artery(Fig 3A6).

3.2. In female rats

The figures 4B1 to 4B6 translate the effect of cadmium sulfate on splenic tissue in the female rats. At the control

group (Figure 4B1), the architecture of splenic tissue remained intact withthe white pulp, the red pulp and the

marginal zone were visible. With regard to the treated rats, the toxic effect of cadmium is quite visible and

varies according to the doses. With the dose of 4 mg/kgbw, an architectural modification was observed (Fig

4B2). This modification is also visible with 5 mg/kgbw with vascular congestion followed by iron deposit (Fig

4B3). As for the dose 6.66 mg/kgbw, the splenic artery was little modified (Fig 4B4).With the dose 10 mg/kg

bw(Fig 4B5), it was observed iron deposits, architectural disorganizations, a congestion and a

hemorrhage.Concerning the highdose(20 mg/kgbw), a strong architectural disorganization was noticed with vein

dilation (Fig 4B6).

parameters

males Females

Batches Concentrations

(mg/Kg bw)

Bilirubin (g/L) Cholesterol (g/L) Bilirubin (g/L) Cholesterol

(g/L)

Lot 1 (control group) 0 2.43 ± 0.68 0.94 ± 0.06 1.62 ± 0.26 0.66 ± 0.10

Lot 2 4 1.35 ± 0.7*** 0.96 ± 0.22 0.99 ± 0.13*** 0.72 ± 0.13

Lot 3 5 1.60 ± 0.31** 0.72 ± 0.09 1.08 ± 0.08** 0.85 ± 0.33

Lot 4 6.66 1.76 ± 0.27* 0.88 ± 0.06 1.09 ± 0.09** 0.63 ± 0.09

Lot 5 10 1.46 ± 0.29*** 0.91 ± 0.22 1.14 ± 0.01** 0.73 ± 0.17

Lot 6 20 0.21 ± 0.09*** 0.97 ± 0.38 1.16 ± 0.41* 0.54 ± 0.11

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Fig 3A1/HEx10: Pulp red ( ) and pulps white ( ) dictincts (normal Architecture)

Fig 3A2/HE x 10: structure little modified ( )

Fig 3A3/HE x 10: Iron deposits () and modification of architecture

R

R

B

B

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Fig 3A4 /HE x 10: Splenic arteries discreetly modified (), arterial thrombosis ()

Fig 3A5/ HE x 25: dilated capillary (), vascular congestion (), dilation of the venous sine ( )

Fig 3A6/ HE x 10: Structural disorganization, oedema ( ), endothelite and a thrombosis of the splenic artery

Fig 3A: Tissue toxicity of cadmium sulfate on spleen in the male rats(Gx10)

A1 :Control group(0 mg/kg bw) A4 : with the dose of 6,66 mg/kg bw

A2 :with the dose of 4 mg/kg bw A5 : with the dose of 10 mg/kg bw

A3 :with the dose of 5 mg/kg bw A6 : with the dose of 20 mg/kgbw

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Fig 4B1/HE x 10: Pulp red () and pulps white () distincts (normal Architecture)

Fig 4B2/HE x 10: architectural disorganization ( )

Fig 4B3/HE x 10:Architectural modifiaction ( ), vascular congestion andiron depot ( )

R

B

B R

R

R

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Fig 4B4/HE x 10: Structure little modified ( )

Fig 4B5/HE x 10: Iron deposits (), architectural disorganization, congestion andhemorrhage ( )

Fig 4B6/HE x 10:Architectural disorganization ( ) with vein dilations ( )

Fig 4B: Tissue toxicity of cadmium sulfate on spleen in the female rats(Gx10)

B1: at the control group (0 mg/kg bw) B4: with the doseof 6.66 mg/kg bw

B2: with the dose of 4 mg/kg bw B5: with the dose of 10 mg/kg bw

B3: with the dose of 5 mg/kg bw B6: with the dose of 20 mg/kgbw

IV. Discussion

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The results of loss of weights noted at the time of the study are in agreements with those of Šimonytėet al.,

[13]where the mice were watered with water enriched with cadmium chloride (10 mg/L) during 8 weeks. Losses

of weight, weaknesses and mortalities were noted. Indeed, Already with 0.15 mg/kg cadmium sulfate considered

as proportions pathological at the time of the study of Berroukcheet al.. [14]showed a similar loss of weight

where the weakest concentration was 4 mg/kg body weight.

The biochemical parameters make it possible to evaluate possible toxic effects of an agent on the physiological

functions of the organism responsible for many diseases [15]. The bilirubin is the breakdown product of red

blood corpuscles out-of-date or damage. These red blood corpuscles will release heme and the globine[16]. In

the liver, bilirubin binds to other molecules before being excreted in the bile. The results obtained showed a

significant reduction in the bilirubin compared to the control group in both rats sexes. These results confirmed

the total correlation between bilirubin and cadmium where Zeneliet al., [17] noted that the high cadmium

concentration in blood is due to cigarette smoke. In fact, this cadmium inhibits the synthesis of bilirubin. The

bilirubin rate reduction in blood may be caused by anemia [17] due to cadmium.

The toxicity effects vary according to the intensity, the way, the frequency and the exposure time but

also the species, of the sex, the age and the health of the exposed populations [18].The accumulation thus of

cadmium in the organism has a significant incidence concerning its chronic toxicity, its cancerogenic effects

[15]and its damage on various tissues[19]. In the guinea-pigs, the toxicity of lead acetate and cadmium chloride

on the histopathological parameters was studied by Randaet al., [20] and it arises that these metals damage

mainly the kidneys and the liver.However, renal dysfunction[7] affects other organs mainly the spleen which

intervenes in the immunological function [21].The spleen is a significant organ of the circulatory immune

system and gives significant interpretation concerning the toxicity of the substance entering the body [22]. The

results obtained showed as well as in the male rats as female, cadmium sulfate has affected the splenic structural

architecture of the contaminated rats characterized by an iron deposit, a venous sine, a congestion, a

hemorrhage, a structural disorganization and an edema in the exposed rats. These results are similar to the work

ofHamak and Thalij, [21]on the histological transformation of rate caused by cadmium and copper at thedoses

of 0.0025 µg Cd/animal/day and 0.005 µg Cu/animal/day. A moderate dose of Cd (15 mg/L) is sufficient to

generate proliferative lesions and hearths of neoplasy on various tissues in the Wistarrat noted byBerroukcheet

al., [15]. Other studies have showed, in the rats exposed to Cd in the presence of zinc, cellular disorganizations,

cyto-nuclear atypies and necrosis on the level of hepatic and renal tissuesBerroukcheet al., [14].Also, at

Tilapia exposed to cadmium, Piraratet al., [1]haveobserved in spleen, anenlargement of the ellipsoidal tissue,

the aggregation of melano-macrophage cells, the vacuolar degeneration and the capillaryoedematosis. The

results of our work about the high doses corroborate those ofDavid and Kartheek,[8]who have noted in fish

exposed to sodium cyanide, an iron deposit which could be explained by a strong destruction of the erythrocytes

in spleen. On the kidneys, Kaplan et al., [23] showed that cadmium has affected particularly the proximal

tubule tissues in the treatment of the cadmium intoxications.

V. Conclusion This work showed that the cadmium sulfate induced a reduction proportions not-dependent on the weight of

spleen in the rats whatever the sex.Also, it induced a disturbance of the splenic function in the rat due to the

variation of the rate of total bilirubin. This is translated at the tissue level by its damage in the contaminated rats

characterized by congestion, a deposit of iron, an edema and a structural disorganization.These pathologies of

rate could be the risks incurred by the exposed human populations in a chronic way to cadmium.

Acknowledgements Authors are grateful to the leaders of Pasteur Institute units and its General Director. We thank the Department

ofMedicaland FundamentalBiochemistry for the biological tests. We also grateful the Department of SVT of

High Normal School of Côte d’Ivoire for his pet shop and the various experiments on wistar rats.

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