Impact of repeated dose of stable iodine in an in utero rat model using a metabolomic approach

The Fukushima nuclear power plant blast resulted in the release of 131Iodine for several weeks. This unexpected issue challenged the iodin doctrine [1], in which the counter-measure is to provide a unique iodine tablet to saturate thyroid during the radioactive contamination not expected to last more than several hours. A new doctrine must be implemented to take into account such case of extended exposure based on repeated iodine administration with adapted dosage. But repeated administration of iodine can block the thyroid [2] and few scientific evidences regarding repeated iodine administration (and its potential undesirable effect) are at our disposal [3]. Moreover, unborn and young children are at high risk during a nuclear incident: it is currently recognized that one of the risks of exposure to radioactive iodine is the development of thyroid cancer, especially when exposure occurred during childhood [4]. Their protection is a main priority. Our goal was to evaluate the potential undesirable effects of such repeated iodine administration in the offspring using an untargeted metabolomic approach on a rat reproductive model

A putative mechanism of the Sodium/Iodide Symporter regulation during repetitive administration of stable Iodide described by a Systems Biology approach

A single dose of potassium iodide (KI) against a prolonged exposure to repeated radioactivity might not be effective enough to protect the thyroid. Our group have shown that a repetitive dose of KI for eight days offers efficient protection without adverse effects in male rats [1]

Effect of repetitive potassium iodide on elderly rat’s thyroid

Background: Nuclear power plant emergencies had often been accompanied by radioactivity release into the environment, thyroid cancer is one of the major health consequences due to the effect of radioactive iodine (131I) that emits ϒ ray and β particles resulting in thyroid DNA damage and late onset thyroid cancer. Intake of a single dose of potassium iodide (KI) is recommended to reduce this risk. However in case of prolonged radioiodine release as noticed during Chernobyl and Fukushima accidents, more than one dose of KI may be basic to ensure adequate protection [1]. Whereas a single dose of KI is admitted to be safe, knowledge about the effects of repeated KI administration are scarce, few studies demonstrated the potential efficiency of repetitive KI intake in humans [2] and non-human primates [3] without hormonal variations. These studies are relevant in the field of radiation protection and give a base evidence of the possible use of repetitive KI. On the other hand, we have studies on rodents that showed an impact of chronic iodine excess on pituitary thyroid axis function [4]. Our previous work on adult male rats demonstrated the safety of repeated administration of KI over 8 days [5]. Indeed in the elderly persons KI administration in case of nuclear emergency remains a topic of debate, because of the possible impact in cardiovascular diseases. Thyroid hormones are well-known for their profound effects on cardiovascular function and metabolism; myocardial and vascular endothelial tissues have receptors for thyroid hormones and are sensitive even to subtle changes in the concentrations of circulating pituitary and/or thyroid hormones i.e. subclinical hypothyroidism and hyperthyroidism. It is well established that hyperthyroidism induces a hyper-dynamic cardiovascular state, which is associated with a faster heart rate, enhanced left ventricular systolic and diastolic function whereas hypothyroidism is characterized by the opposite changes. Atrial fibrillation is the most common cardiac arrhythmia in the elderly, the prevalence and incidence increase with advancing age [6]. Several interventional trials showed that treatment of subclinical thyroid diseases improves cardiovascular risk factors, which implies potential benefits for reducing cardiovascular events. Objective: The aim of this study is to assess the effects of repeated KI intake on the thyroid function of aged male rats. Methods: A twelve months old male rats were subjected to either KI or saline solution over 8 days. Clinical biochemistry, pituitary and thyroid hormones level, and thyroid genes expression were analyzed 30 days after the treatment discontinuation. Findings: urinary assessment shows a subtle increase of some parameters (Creatinin, Uric Acid, Urea, Glucose, Potassium, Sodium and Chlorine), plasma biochemistry reveals a subtle variation of some parameters (an increase of Creatinin, Glucose and phosphorus; and a decrease of Chlorine level). Regarding pituitary-thyroid hormones we get a significant decrease of TSH level without thyroid hormones variation. At the molecular level, we observe a significant increase of TPO (+100%), AIT (+299%) and Tg (+38%) mRNA expression. On the other hand we get a significant decrease of TSHR (-51%) mRNA expression. Conclusion and perspectives: Our first results indicate that repeated KI intake affects the clinical biochemistry and the pituitary-thyroid axis function in elderly rats. To go further we are investigating the impact of these variations on the cardiovascular function and its parameters. Cardiac output data, cardiovascular gene expression, oxidative stress and inflammatory analysis are being processed. This study will contribute to the evolution of iodine policy and the harmonization of the current KI guidelines

stable iodine toxicology : In vivo study of the biological effects associated with repeated stable iodine prophylaxis.

A l’issue d’un accident nucléaire, les produits de fission de l’uranium tel les iodes radioactifs sont dispersés dans l’environnement. L’homme est susceptible d’être exposé à ces éléments majoritairement via l’inhalation d’air et/ ou l’ingestion d’aliments contaminés. L’iode 131 est connu pour être responsable de l’augmentation de l’incidence du cancer de la thyroïde. Une des contremesures pour prévenir cette pathologie est l’ingestion de dose unique de comprimés d’iodure de potassium (KI) à fin de saturer la glande thyroïde par de l’iode stable et d’éviter ainsi l’accumulation de l’iode radioactif. Les scénarios de rejets réitérés d’iodes radioactifs lors des deux accidents majeurs Tchernobyl et Fukushima ont mis en évidence les limites de cette mesure, des prises répétées de KI pour protéger dans le temps les populations s’avèrent nécessaires. Dans la littérature on dispose de peu de données clinique et préclinique sur la prise répétée d’iode stable, quant à son usage ça n’a pas été décrit. La doctrine iode ainsi que l’autorisation de mise sur le marché (AMM) du KI envisage seulement la prise unique à renouveler exceptionnellement chez la population adulte. L’iode est connu pour être un élément clé de la fonction thyroïdienne, on jouant un double rôle à la fois de substrat de régulateur de la thyroïde. Si sa présence est indispensable à la formation des hormones thyroïdienne, son excès exerce un effet inhibiteur transitoire de cette synthèse connu sous le nom de l’effet Wolff-Chaikoff. Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle majeur dans le développement et la fonction de presque tous les organes du corps (cerveau, cœur, os...), la moindre variation de leurs niveau peut impacter l’homéostasie du corps. Ainsi, il est difficile d’appliquer la prise répétée du KI en absence connaissances biologiques et toxicologiques. Pour combler ses lacunes et proposer une solution de prophylaxie répétée en cas d’exposition réitérée, le programme de recherche français PRIODAC : PRophylaxie répétée par l’IODe stable en situation ACcidentelle (ANR/RSNR), dont fait partie cette thèse vise à exploiter les modalités d’administration répétées du KI chez toutes les tranches d’âge (in utero, adulte et âgé), et d’évaluer la toxicologie de la prise répétée de KI sur les grandes fonctions physiologiques de l’organisme. Trois modèles de rats Wistar ont fait l’objet de ce travail de thèse : le modèle de référence rat adulte (âgé de 3 mois), le modèle à risque, organisme en développement (exposé durant la gestation) et un autre modèle à risque le rat âgé (âgé de 12 mois), ces trois modèles ont reçus 8 prise consécutive de KI 1mg/kg/24h. Les effets biologiques de ce traitement pendant 8 jours ont été évalués à long-terme (30 jours post-prophylaxie). Concernant, le modèle de référence ont n’a pas observé d’impact néfaste à long-terme de la prise répétée du KI (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018) par contre sur les modèles à risque plusieurs effets à long-terme ont été mis en évidence. Chez la progéniture exposée in utero, la coordination motrice ainsi que l’expression de quelques gènes clés du cerveau ont été négativement modifiées par le traitement. Chez le rat âgé la biochimie clinique, l’expression de quelques gènes clés de la fonction cardiovasculaire ainsi que le système rénine-angiotensine-aldostérone ont été significativement impacté par le traitement. En conclusion, les résultats obtenus montrent l’innocuité sur le plan toxicologique du KI administré à 1mg/kg toutes les 24h pendant 8 jours chez le modèle adulte et la nocuité de ce schéma prophylactique chez les modèles à risque in utero et âgé. Ces résultats ont été communiquées à la pharmacie centrale des armées (producteur et détentrice de l’AMM) afin de servir de données d’entrée pour des études de bonne pratique de laboratoire notamment pour le modèle adulte et également, afin de contribuées à l’évolution de la doctrine de l’iode en terme de radioprotection.Following nuclear accidents, uranium fission products such as radioactive iodines are released into the environment. Humans are likely to be exposed to these elements mainly through inhalation of air and / or ingestion of contaminated food. Iodine 131 is known to be responsible for increasing the incidence of thyroid cancer. One of the available countermeasures is the ingestion of a single dose of potassium iodide (KI) tablets to saturate the thyroid gland with stable iodine and thus prevent the uptake of the radioactive isotope.Repeated releases of radioactive iodine during the two major accidents Chernobyl and Fukushima have highlighted the weaknesses of this measure, repeated intake of KI maybe necessary. In the literature there is little clinical and preclinical data on the repeated intake of stable iodine, regarding its use it has not been described. The iodine doctrine as well as the Marketing Authorization (MA) of the KI considers only the single taking, to renew exceptionally in the adult population. Iodine is known to be a key component of thyroid function, playing a dual role as both a substrate and a regulator of the thyroid. If its presence is essential for the synthesis of thyroid hormones, its excess exerts a transient inhibitory effect on this synthesis known as the Wolff-Chaikoff effect. Thyroid hormones affect the development and function of almost all organs of the body (brain, heart, bone ...), the slightest variation in their level can impact the homeostasis of the body. Hence, the toughness of applying repeated KI intake in the absence of biological and toxicological data. To fill this gap and find a solution in the event of repeated exposure, the French research program PRIODAC: repeated potassium iodide prophylaxis in accidental situation (ANR / RSNR), of which this thesis is part, aims to define the modalities of repeated administration of KI in all age groups (in utero, adult and elderly), and evaluate the biological consequences on the the body’s major physiological functions. Three models of Wistar rats were used in this work: the reference model adult rat (3 months), the first sensitive model offspring (exposed during gestation) and another sensitive model the older rat (12 months ), these three models received 8 consecutive intake of KI 1mg / kg / 24h. And the effects were assessed at long-term (30 days post-prophylaxis). On the reference model, there was no long-term adverse impact of repeated KI intake (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018). On the other hand, sensitive models reveal several long-term effects; the offspring exhibited impaired motor coordination and variation of the expression of some key brain genes. And in the elderly rat urinary biochemistry, expression of some key genes of the cardiovascular function, as well as the renin-angiotensin-aldosterone system were significantly impacted by the treatment. In conclusion, the results obtained show the toxicological safety of KI administered at 1 mg / kg every 24 hours for 8 days in the adult model, and the harm of this prophylactic scheme in sensitive models in utero and elderly. These results were sent to the French central pharmacy of armies and will serve as input data for good laboratory practice studies that eventually will contribute to the evolution of the iodine doctrine and KI MA

Toxicologie de l'iode stable : Etude in vivo des effets biologiques associés à une prophylaxie répétée par l'iodure de potassium

Following nuclear accidents, uranium fission products such as radioactive iodines are released into the environment. Humans are likely to be exposed to these elements mainly through inhalation of air and / or ingestion of contaminated food. Iodine 131 is known to be responsible for increasing the incidence of thyroid cancer. One of the available countermeasures is the ingestion of a single dose of potassium iodide (KI) tablets to saturate the thyroid gland with stable iodine and thus prevent the uptake of the radioactive isotope.Repeated releases of radioactive iodine during the two major accidents Chernobyl and Fukushima have highlighted the weaknesses of this measure, repeated intake of KI maybe necessary. In the literature there is little clinical and preclinical data on the repeated intake of stable iodine, regarding its use it has not been described. The iodine doctrine as well as the Marketing Authorization (MA) of the KI considers only the single taking, to renew exceptionally in the adult population. Iodine is known to be a key component of thyroid function, playing a dual role as both a substrate and a regulator of the thyroid. If its presence is essential for the synthesis of thyroid hormones, its excess exerts a transient inhibitory effect on this synthesis known as the Wolff-Chaikoff effect. Thyroid hormones affect the development and function of almost all organs of the body (brain, heart, bone ...), the slightest variation in their level can impact the homeostasis of the body. Hence, the toughness of applying repeated KI intake in the absence of biological and toxicological data. To fill this gap and find a solution in the event of repeated exposure, the French research program PRIODAC: repeated potassium iodide prophylaxis in accidental situation (ANR / RSNR), of which this thesis is part, aims to define the modalities of repeated administration of KI in all age groups (in utero, adult and elderly), and evaluate the biological consequences on the the body’s major physiological functions. Three models of Wistar rats were used in this work: the reference model adult rat (3 months), the first sensitive model offspring (exposed during gestation) and another sensitive model the older rat (12 months ), these three models received 8 consecutive intake of KI 1mg / kg / 24h. And the effects were assessed at long-term (30 days post-prophylaxis). On the reference model, there was no long-term adverse impact of repeated KI intake (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018). On the other hand, sensitive models reveal several long-term effects; the offspring exhibited impaired motor coordination and variation of the expression of some key brain genes. And in the elderly rat urinary biochemistry, expression of some key genes of the cardiovascular function, as well as the renin-angiotensin-aldosterone system were significantly impacted by the treatment. In conclusion, the results obtained show the toxicological safety of KI administered at 1 mg / kg every 24 hours for 8 days in the adult model, and the harm of this prophylactic scheme in sensitive models in utero and elderly. These results were sent to the French central pharmacy of armies and will serve as input data for good laboratory practice studies that eventually will contribute to the evolution of the iodine doctrine and KI MA.A l’issue d’un accident nucléaire, les produits de fission de l’uranium tel les iodes radioactifs sont dispersés dans l’environnement. L’homme est susceptible d’être exposé à ces éléments majoritairement via l’inhalation d’air et/ ou l’ingestion d’aliments contaminés. L’iode 131 est connu pour être responsable de l’augmentation de l’incidence du cancer de la thyroïde. Une des contremesures pour prévenir cette pathologie est l’ingestion de dose unique de comprimés d’iodure de potassium (KI) à fin de saturer la glande thyroïde par de l’iode stable et d’éviter ainsi l’accumulation de l’iode radioactif. Les scénarios de rejets réitérés d’iodes radioactifs lors des deux accidents majeurs Tchernobyl et Fukushima ont mis en évidence les limites de cette mesure, des prises répétées de KI pour protéger dans le temps les populations s’avèrent nécessaires. Dans la littérature on dispose de peu de données clinique et préclinique sur la prise répétée d’iode stable, quant à son usage ça n’a pas été décrit. La doctrine iode ainsi que l’autorisation de mise sur le marché (AMM) du KI envisage seulement la prise unique à renouveler exceptionnellement chez la population adulte. L’iode est connu pour être un élément clé de la fonction thyroïdienne, on jouant un double rôle à la fois de substrat de régulateur de la thyroïde. Si sa présence est indispensable à la formation des hormones thyroïdienne, son excès exerce un effet inhibiteur transitoire de cette synthèse connu sous le nom de l’effet Wolff-Chaikoff. Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle majeur dans le développement et la fonction de presque tous les organes du corps (cerveau, cœur, os...), la moindre variation de leurs niveau peut impacter l’homéostasie du corps. Ainsi, il est difficile d’appliquer la prise répétée du KI en absence connaissances biologiques et toxicologiques. Pour combler ses lacunes et proposer une solution de prophylaxie répétée en cas d’exposition réitérée, le programme de recherche français PRIODAC : PRophylaxie répétée par l’IODe stable en situation ACcidentelle (ANR/RSNR), dont fait partie cette thèse vise à exploiter les modalités d’administration répétées du KI chez toutes les tranches d’âge (in utero, adulte et âgé), et d’évaluer la toxicologie de la prise répétée de KI sur les grandes fonctions physiologiques de l’organisme. Trois modèles de rats Wistar ont fait l’objet de ce travail de thèse : le modèle de référence rat adulte (âgé de 3 mois), le modèle à risque, organisme en développement (exposé durant la gestation) et un autre modèle à risque le rat âgé (âgé de 12 mois), ces trois modèles ont reçus 8 prise consécutive de KI 1mg/kg/24h. Les effets biologiques de ce traitement pendant 8 jours ont été évalués à long-terme (30 jours post-prophylaxie). Concernant, le modèle de référence ont n’a pas observé d’impact néfaste à long-terme de la prise répétée du KI (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018) par contre sur les modèles à risque plusieurs effets à long-terme ont été mis en évidence. Chez la progéniture exposée in utero, la coordination motrice ainsi que l’expression de quelques gènes clés du cerveau ont été négativement modifiées par le traitement. Chez le rat âgé la biochimie clinique, l’expression de quelques gènes clés de la fonction cardiovasculaire ainsi que le système rénine-angiotensine-aldostérone ont été significativement impacté par le traitement. En conclusion, les résultats obtenus montrent l’innocuité sur le plan toxicologique du KI administré à 1mg/kg toutes les 24h pendant 8 jours chez le modèle adulte et la nocuité de ce schéma prophylactique chez les modèles à risque in utero et âgé. Ces résultats ont été communiquées à la pharmacie centrale des armées (producteur et détentrice de l’AMM) afin de servir de données d’entrée pour des études de bonne pratique de laboratoire notamment pour le modèle adulte et également, afin de contribuées à l’évolution de la doctrine de l’iode en terme de radioprotection

Toxicologie de l'iode stable : Etude in vivo des effets biologiques associés à une prophylaxie répétée par l'iodure de potassium

Following nuclear accidents, uranium fission products such as radioactive iodines are released into the environment. Humans are likely to be exposed to these elements mainly through inhalation of air and / or ingestion of contaminated food. Iodine 131 is known to be responsible for increasing the incidence of thyroid cancer. One of the available countermeasures is the ingestion of a single dose of potassium iodide (KI) tablets to saturate the thyroid gland with stable iodine and thus prevent the uptake of the radioactive isotope.Repeated releases of radioactive iodine during the two major accidents Chernobyl and Fukushima have highlighted the weaknesses of this measure, repeated intake of KI maybe necessary. In the literature there is little clinical and preclinical data on the repeated intake of stable iodine, regarding its use it has not been described. The iodine doctrine as well as the Marketing Authorization (MA) of the KI considers only the single taking, to renew exceptionally in the adult population. Iodine is known to be a key component of thyroid function, playing a dual role as both a substrate and a regulator of the thyroid. If its presence is essential for the synthesis of thyroid hormones, its excess exerts a transient inhibitory effect on this synthesis known as the Wolff-Chaikoff effect. Thyroid hormones affect the development and function of almost all organs of the body (brain, heart, bone ...), the slightest variation in their level can impact the homeostasis of the body. Hence, the toughness of applying repeated KI intake in the absence of biological and toxicological data. To fill this gap and find a solution in the event of repeated exposure, the French research program PRIODAC: repeated potassium iodide prophylaxis in accidental situation (ANR / RSNR), of which this thesis is part, aims to define the modalities of repeated administration of KI in all age groups (in utero, adult and elderly), and evaluate the biological consequences on the the body’s major physiological functions. Three models of Wistar rats were used in this work: the reference model adult rat (3 months), the first sensitive model offspring (exposed during gestation) and another sensitive model the older rat (12 months ), these three models received 8 consecutive intake of KI 1mg / kg / 24h. And the effects were assessed at long-term (30 days post-prophylaxis). On the reference model, there was no long-term adverse impact of repeated KI intake (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018). On the other hand, sensitive models reveal several long-term effects; the offspring exhibited impaired motor coordination and variation of the expression of some key brain genes. And in the elderly rat urinary biochemistry, expression of some key genes of the cardiovascular function, as well as the renin-angiotensin-aldosterone system were significantly impacted by the treatment. In conclusion, the results obtained show the toxicological safety of KI administered at 1 mg / kg every 24 hours for 8 days in the adult model, and the harm of this prophylactic scheme in sensitive models in utero and elderly. These results were sent to the French central pharmacy of armies and will serve as input data for good laboratory practice studies that eventually will contribute to the evolution of the iodine doctrine and KI MA.A l’issue d’un accident nucléaire, les produits de fission de l’uranium tel les iodes radioactifs sont dispersés dans l’environnement. L’homme est susceptible d’être exposé à ces éléments majoritairement via l’inhalation d’air et/ ou l’ingestion d’aliments contaminés. L’iode 131 est connu pour être responsable de l’augmentation de l’incidence du cancer de la thyroïde. Une des contremesures pour prévenir cette pathologie est l’ingestion de dose unique de comprimés d’iodure de potassium (KI) à fin de saturer la glande thyroïde par de l’iode stable et d’éviter ainsi l’accumulation de l’iode radioactif. Les scénarios de rejets réitérés d’iodes radioactifs lors des deux accidents majeurs Tchernobyl et Fukushima ont mis en évidence les limites de cette mesure, des prises répétées de KI pour protéger dans le temps les populations s’avèrent nécessaires. Dans la littérature on dispose de peu de données clinique et préclinique sur la prise répétée d’iode stable, quant à son usage ça n’a pas été décrit. La doctrine iode ainsi que l’autorisation de mise sur le marché (AMM) du KI envisage seulement la prise unique à renouveler exceptionnellement chez la population adulte. L’iode est connu pour être un élément clé de la fonction thyroïdienne, on jouant un double rôle à la fois de substrat de régulateur de la thyroïde. Si sa présence est indispensable à la formation des hormones thyroïdienne, son excès exerce un effet inhibiteur transitoire de cette synthèse connu sous le nom de l’effet Wolff-Chaikoff. Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle majeur dans le développement et la fonction de presque tous les organes du corps (cerveau, cœur, os...), la moindre variation de leurs niveau peut impacter l’homéostasie du corps. Ainsi, il est difficile d’appliquer la prise répétée du KI en absence connaissances biologiques et toxicologiques. Pour combler ses lacunes et proposer une solution de prophylaxie répétée en cas d’exposition réitérée, le programme de recherche français PRIODAC : PRophylaxie répétée par l’IODe stable en situation ACcidentelle (ANR/RSNR), dont fait partie cette thèse vise à exploiter les modalités d’administration répétées du KI chez toutes les tranches d’âge (in utero, adulte et âgé), et d’évaluer la toxicologie de la prise répétée de KI sur les grandes fonctions physiologiques de l’organisme. Trois modèles de rats Wistar ont fait l’objet de ce travail de thèse : le modèle de référence rat adulte (âgé de 3 mois), le modèle à risque, organisme en développement (exposé durant la gestation) et un autre modèle à risque le rat âgé (âgé de 12 mois), ces trois modèles ont reçus 8 prise consécutive de KI 1mg/kg/24h. Les effets biologiques de ce traitement pendant 8 jours ont été évalués à long-terme (30 jours post-prophylaxie). Concernant, le modèle de référence ont n’a pas observé d’impact néfaste à long-terme de la prise répétée du KI (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018) par contre sur les modèles à risque plusieurs effets à long-terme ont été mis en évidence. Chez la progéniture exposée in utero, la coordination motrice ainsi que l’expression de quelques gènes clés du cerveau ont été négativement modifiées par le traitement. Chez le rat âgé la biochimie clinique, l’expression de quelques gènes clés de la fonction cardiovasculaire ainsi que le système rénine-angiotensine-aldostérone ont été significativement impacté par le traitement. En conclusion, les résultats obtenus montrent l’innocuité sur le plan toxicologique du KI administré à 1mg/kg toutes les 24h pendant 8 jours chez le modèle adulte et la nocuité de ce schéma prophylactique chez les modèles à risque in utero et âgé. Ces résultats ont été communiquées à la pharmacie centrale des armées (producteur et détentrice de l’AMM) afin de servir de données d’entrée pour des études de bonne pratique de laboratoire notamment pour le modèle adulte et également, afin de contribuées à l’évolution de la doctrine de l’iode en terme de radioprotection

Toxicologie de l'iode stable : Etude in vivo des effets biologiques associés à une prophylaxie répétée par l'iodure de potassium

Following nuclear accidents, uranium fission products such as radioactive iodines are released into the environment. Humans are likely to be exposed to these elements mainly through inhalation of air and / or ingestion of contaminated food. Iodine 131 is known to be responsible for increasing the incidence of thyroid cancer. One of the available countermeasures is the ingestion of a single dose of potassium iodide (KI) tablets to saturate the thyroid gland with stable iodine and thus prevent the uptake of the radioactive isotope.Repeated releases of radioactive iodine during the two major accidents Chernobyl and Fukushima have highlighted the weaknesses of this measure, repeated intake of KI maybe necessary. In the literature there is little clinical and preclinical data on the repeated intake of stable iodine, regarding its use it has not been described. The iodine doctrine as well as the Marketing Authorization (MA) of the KI considers only the single taking, to renew exceptionally in the adult population. Iodine is known to be a key component of thyroid function, playing a dual role as both a substrate and a regulator of the thyroid. If its presence is essential for the synthesis of thyroid hormones, its excess exerts a transient inhibitory effect on this synthesis known as the Wolff-Chaikoff effect. Thyroid hormones affect the development and function of almost all organs of the body (brain, heart, bone ...), the slightest variation in their level can impact the homeostasis of the body. Hence, the toughness of applying repeated KI intake in the absence of biological and toxicological data. To fill this gap and find a solution in the event of repeated exposure, the French research program PRIODAC: repeated potassium iodide prophylaxis in accidental situation (ANR / RSNR), of which this thesis is part, aims to define the modalities of repeated administration of KI in all age groups (in utero, adult and elderly), and evaluate the biological consequences on the the body’s major physiological functions. Three models of Wistar rats were used in this work: the reference model adult rat (3 months), the first sensitive model offspring (exposed during gestation) and another sensitive model the older rat (12 months ), these three models received 8 consecutive intake of KI 1mg / kg / 24h. And the effects were assessed at long-term (30 days post-prophylaxis). On the reference model, there was no long-term adverse impact of repeated KI intake (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018). On the other hand, sensitive models reveal several long-term effects; the offspring exhibited impaired motor coordination and variation of the expression of some key brain genes. And in the elderly rat urinary biochemistry, expression of some key genes of the cardiovascular function, as well as the renin-angiotensin-aldosterone system were significantly impacted by the treatment. In conclusion, the results obtained show the toxicological safety of KI administered at 1 mg / kg every 24 hours for 8 days in the adult model, and the harm of this prophylactic scheme in sensitive models in utero and elderly. These results were sent to the French central pharmacy of armies and will serve as input data for good laboratory practice studies that eventually will contribute to the evolution of the iodine doctrine and KI MA.A l’issue d’un accident nucléaire, les produits de fission de l’uranium tel les iodes radioactifs sont dispersés dans l’environnement. L’homme est susceptible d’être exposé à ces éléments majoritairement via l’inhalation d’air et/ ou l’ingestion d’aliments contaminés. L’iode 131 est connu pour être responsable de l’augmentation de l’incidence du cancer de la thyroïde. Une des contremesures pour prévenir cette pathologie est l’ingestion de dose unique de comprimés d’iodure de potassium (KI) à fin de saturer la glande thyroïde par de l’iode stable et d’éviter ainsi l’accumulation de l’iode radioactif. Les scénarios de rejets réitérés d’iodes radioactifs lors des deux accidents majeurs Tchernobyl et Fukushima ont mis en évidence les limites de cette mesure, des prises répétées de KI pour protéger dans le temps les populations s’avèrent nécessaires. Dans la littérature on dispose de peu de données clinique et préclinique sur la prise répétée d’iode stable, quant à son usage ça n’a pas été décrit. La doctrine iode ainsi que l’autorisation de mise sur le marché (AMM) du KI envisage seulement la prise unique à renouveler exceptionnellement chez la population adulte. L’iode est connu pour être un élément clé de la fonction thyroïdienne, on jouant un double rôle à la fois de substrat de régulateur de la thyroïde. Si sa présence est indispensable à la formation des hormones thyroïdienne, son excès exerce un effet inhibiteur transitoire de cette synthèse connu sous le nom de l’effet Wolff-Chaikoff. Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle majeur dans le développement et la fonction de presque tous les organes du corps (cerveau, cœur, os...), la moindre variation de leurs niveau peut impacter l’homéostasie du corps. Ainsi, il est difficile d’appliquer la prise répétée du KI en absence connaissances biologiques et toxicologiques. Pour combler ses lacunes et proposer une solution de prophylaxie répétée en cas d’exposition réitérée, le programme de recherche français PRIODAC : PRophylaxie répétée par l’IODe stable en situation ACcidentelle (ANR/RSNR), dont fait partie cette thèse vise à exploiter les modalités d’administration répétées du KI chez toutes les tranches d’âge (in utero, adulte et âgé), et d’évaluer la toxicologie de la prise répétée de KI sur les grandes fonctions physiologiques de l’organisme. Trois modèles de rats Wistar ont fait l’objet de ce travail de thèse : le modèle de référence rat adulte (âgé de 3 mois), le modèle à risque, organisme en développement (exposé durant la gestation) et un autre modèle à risque le rat âgé (âgé de 12 mois), ces trois modèles ont reçus 8 prise consécutive de KI 1mg/kg/24h. Les effets biologiques de ce traitement pendant 8 jours ont été évalués à long-terme (30 jours post-prophylaxie). Concernant, le modèle de référence ont n’a pas observé d’impact néfaste à long-terme de la prise répétée du KI (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018) par contre sur les modèles à risque plusieurs effets à long-terme ont été mis en évidence. Chez la progéniture exposée in utero, la coordination motrice ainsi que l’expression de quelques gènes clés du cerveau ont été négativement modifiées par le traitement. Chez le rat âgé la biochimie clinique, l’expression de quelques gènes clés de la fonction cardiovasculaire ainsi que le système rénine-angiotensine-aldostérone ont été significativement impacté par le traitement. En conclusion, les résultats obtenus montrent l’innocuité sur le plan toxicologique du KI administré à 1mg/kg toutes les 24h pendant 8 jours chez le modèle adulte et la nocuité de ce schéma prophylactique chez les modèles à risque in utero et âgé. Ces résultats ont été communiquées à la pharmacie centrale des armées (producteur et détentrice de l’AMM) afin de servir de données d’entrée pour des études de bonne pratique de laboratoire notamment pour le modèle adulte et également, afin de contribuées à l’évolution de la doctrine de l’iode en terme de radioprotection

Toxicologie de l'iode stable : Etude in vivo des effets biologiques associés à une prophylaxie répétée par l'iodure de potassium

Following nuclear accidents, uranium fission products such as radioactive iodines are released into the environment. Humans are likely to be exposed to these elements mainly through inhalation of air and / or ingestion of contaminated food. Iodine 131 is known to be responsible for increasing the incidence of thyroid cancer. One of the available countermeasures is the ingestion of a single dose of potassium iodide (KI) tablets to saturate the thyroid gland with stable iodine and thus prevent the uptake of the radioactive isotope.Repeated releases of radioactive iodine during the two major accidents Chernobyl and Fukushima have highlighted the weaknesses of this measure, repeated intake of KI maybe necessary. In the literature there is little clinical and preclinical data on the repeated intake of stable iodine, regarding its use it has not been described. The iodine doctrine as well as the Marketing Authorization (MA) of the KI considers only the single taking, to renew exceptionally in the adult population. Iodine is known to be a key component of thyroid function, playing a dual role as both a substrate and a regulator of the thyroid. If its presence is essential for the synthesis of thyroid hormones, its excess exerts a transient inhibitory effect on this synthesis known as the Wolff-Chaikoff effect. Thyroid hormones affect the development and function of almost all organs of the body (brain, heart, bone ...), the slightest variation in their level can impact the homeostasis of the body. Hence, the toughness of applying repeated KI intake in the absence of biological and toxicological data. To fill this gap and find a solution in the event of repeated exposure, the French research program PRIODAC: repeated potassium iodide prophylaxis in accidental situation (ANR / RSNR), of which this thesis is part, aims to define the modalities of repeated administration of KI in all age groups (in utero, adult and elderly), and evaluate the biological consequences on the the body’s major physiological functions. Three models of Wistar rats were used in this work: the reference model adult rat (3 months), the first sensitive model offspring (exposed during gestation) and another sensitive model the older rat (12 months ), these three models received 8 consecutive intake of KI 1mg / kg / 24h. And the effects were assessed at long-term (30 days post-prophylaxis). On the reference model, there was no long-term adverse impact of repeated KI intake (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018). On the other hand, sensitive models reveal several long-term effects; the offspring exhibited impaired motor coordination and variation of the expression of some key brain genes. And in the elderly rat urinary biochemistry, expression of some key genes of the cardiovascular function, as well as the renin-angiotensin-aldosterone system were significantly impacted by the treatment. In conclusion, the results obtained show the toxicological safety of KI administered at 1 mg / kg every 24 hours for 8 days in the adult model, and the harm of this prophylactic scheme in sensitive models in utero and elderly. These results were sent to the French central pharmacy of armies and will serve as input data for good laboratory practice studies that eventually will contribute to the evolution of the iodine doctrine and KI MA.A l’issue d’un accident nucléaire, les produits de fission de l’uranium tel les iodes radioactifs sont dispersés dans l’environnement. L’homme est susceptible d’être exposé à ces éléments majoritairement via l’inhalation d’air et/ ou l’ingestion d’aliments contaminés. L’iode 131 est connu pour être responsable de l’augmentation de l’incidence du cancer de la thyroïde. Une des contremesures pour prévenir cette pathologie est l’ingestion de dose unique de comprimés d’iodure de potassium (KI) à fin de saturer la glande thyroïde par de l’iode stable et d’éviter ainsi l’accumulation de l’iode radioactif. Les scénarios de rejets réitérés d’iodes radioactifs lors des deux accidents majeurs Tchernobyl et Fukushima ont mis en évidence les limites de cette mesure, des prises répétées de KI pour protéger dans le temps les populations s’avèrent nécessaires. Dans la littérature on dispose de peu de données clinique et préclinique sur la prise répétée d’iode stable, quant à son usage ça n’a pas été décrit. La doctrine iode ainsi que l’autorisation de mise sur le marché (AMM) du KI envisage seulement la prise unique à renouveler exceptionnellement chez la population adulte. L’iode est connu pour être un élément clé de la fonction thyroïdienne, on jouant un double rôle à la fois de substrat de régulateur de la thyroïde. Si sa présence est indispensable à la formation des hormones thyroïdienne, son excès exerce un effet inhibiteur transitoire de cette synthèse connu sous le nom de l’effet Wolff-Chaikoff. Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle majeur dans le développement et la fonction de presque tous les organes du corps (cerveau, cœur, os...), la moindre variation de leurs niveau peut impacter l’homéostasie du corps. Ainsi, il est difficile d’appliquer la prise répétée du KI en absence connaissances biologiques et toxicologiques. Pour combler ses lacunes et proposer une solution de prophylaxie répétée en cas d’exposition réitérée, le programme de recherche français PRIODAC : PRophylaxie répétée par l’IODe stable en situation ACcidentelle (ANR/RSNR), dont fait partie cette thèse vise à exploiter les modalités d’administration répétées du KI chez toutes les tranches d’âge (in utero, adulte et âgé), et d’évaluer la toxicologie de la prise répétée de KI sur les grandes fonctions physiologiques de l’organisme. Trois modèles de rats Wistar ont fait l’objet de ce travail de thèse : le modèle de référence rat adulte (âgé de 3 mois), le modèle à risque, organisme en développement (exposé durant la gestation) et un autre modèle à risque le rat âgé (âgé de 12 mois), ces trois modèles ont reçus 8 prise consécutive de KI 1mg/kg/24h. Les effets biologiques de ce traitement pendant 8 jours ont été évalués à long-terme (30 jours post-prophylaxie). Concernant, le modèle de référence ont n’a pas observé d’impact néfaste à long-terme de la prise répétée du KI (Lebsir, Cohen et al. 2018; Lebsir, Manens et al. 2018) par contre sur les modèles à risque plusieurs effets à long-terme ont été mis en évidence. Chez la progéniture exposée in utero, la coordination motrice ainsi que l’expression de quelques gènes clés du cerveau ont été négativement modifiées par le traitement. Chez le rat âgé la biochimie clinique, l’expression de quelques gènes clés de la fonction cardiovasculaire ainsi que le système rénine-angiotensine-aldostérone ont été significativement impacté par le traitement. En conclusion, les résultats obtenus montrent l’innocuité sur le plan toxicologique du KI administré à 1mg/kg toutes les 24h pendant 8 jours chez le modèle adulte et la nocuité de ce schéma prophylactique chez les modèles à risque in utero et âgé. Ces résultats ont été communiquées à la pharmacie centrale des armées (producteur et détentrice de l’AMM) afin de servir de données d’entrée pour des études de bonne pratique de laboratoire notamment pour le modèle adulte et également, afin de contribuées à l’évolution de la doctrine de l’iode en terme de radioprotection

Multimedia and e-Learning in the time of COVID-19

The coronavirus pandemic COVID-19 has caused an unprecedented crisis in all areas, especially in the field of education, this emergency has led to the closure of institutions and schools. In this context and in order to compensate for the suspension of face-to-face courses and to ensure pedagogical continuity, governments have resorted to distance and online education (e-Learning), supported by multimedia technologies. In the face of this health crisis, one could say that it is this very expansion of multimedia technology that has facilitated distance learning. However, distance and online learning / teaching in addition to its effectiveness, it has some drawbacks

A systems biology approach to propose a new mechanism of regulation of repetitive prophylaxis of stable iodide on sodium/iodide symporter (NIS).

International audienceOur group showed that repetitive dose of potassium iodide (KI) for eight days offers an efficient protection for exposure to repeated radioactive emissions without adverse effects on adult rats. However, differential expression of genes implicated in Wolff-Chaikoff effect was observed. To understand the Wolff-Chaikoff regulation and its molecular constituents during repetitive administration of KI, a biochemical reaction network was constructed as a "geographical" map of the thyrocyte depicting iodide and thyroid hormone synthesis. Path analysis of the network has been performed to investigate the presence of a regulatory circuit of the node iodide to the node "nis transcription". NIS is responsible for the uptake of KI and plays an important role in the Wolff-Chaikoff effect. The map is a source for the most updated information about iodide and thyroid hormone metabolism. Based on this map, we propose a hypothesis that shows a putative mechanism behind NIS regulation and KI uptake