Toxicocinétique
Le cadmium s’accumule dans l’organisme avec l’âge et a une demi-vie biologique extrêmement longue. En raison de sa longue demi-vie biologique d’environ 20 ans, la toxicité à long terme présente un intérêt particulier. La toxicité à court terme peut également être intéressante. La cinétique du cadmium est liée aux espèces chimiques du cadmium. Le cadmium sous forme d’ions inorganiques de cadmium a une voie métabolique différente dans le corps par rapport au cadmium sous forme de métallothionéine. Pour tous les types de dommages causés par l’exposition au cadmium, la MT est impliquée.
Les aspects toxicocinétiques, y compris le mécanisme de transport du cadmium vers les reins par la MT, ont été largement étudiés chez les mammifères et ont fourni des preuves indiquant que la MT est importante pour le transport du cadmium vers les reins et que la MT intracellulaire protège les cellules des tubules rénaux de l’insulte toxique par le cadmium. Le rapport entre le cadmium lié à la MT et le cadmium non lié à la MT est très important.
Après une exposition unique, le cadmium dans le plasma sanguin est principalement lié à l’albumine et à d’autres protéines plus grandes immédiatement après l’absorption à partir du tractus gastro-intestinal ou des poumons. Il existe une dépendance temporelle, une plus grande proportion du cadmium plasmatique étant liée aux protéines plasmatiques de faible poids moléculaire (probablement MT) à des intervalles de temps plus longs après une administration unique. Le cadmium lié à l’albumine est absorbé par le foie. Dans les cellules hépatiques, le complexe cadmium-MT est dissocié, le cadmium non lié à la MT induit une synthèse de novo de la MT dans les cellules hépatiques, et la proportion de cadmium hépatique lié à la MT augmente. Lors d’une exposition à long terme, il y a une libération lente du cadmium-MT du foie vers le sang. Comme mentionné précédemment, après une administration unique de cadmium, le cadmium plasmatique est principalement lié à l’albumine, et cette forme de cadmium n’est pas absorbée par les reins dans une large mesure. Cependant, pour le cadmium injecté dans le plasma sous forme de MT, on constate le contraire, c’est-à-dire qu’une partie importante est absorbée par les reins. Dans les cellules tubulaires des reins, le complexe cadmium-MT est transporté dans les lysosomes, où le MT est catabolisé. Le taux d’afflux de cadmium-MT dans la cellule tubulaire rénale et le taux de synthèse de novo de la MT dans ces cellules régulent le pool d’ions cadmium « libres » intracellulaires qui peuvent interagir avec les cibles membranaires cellulaires dans les tubules. Lorsque l’influx de cadmium-MT dans les lysosomes est limité, la synthèse de MT peut être suffisante pour produire suffisamment de MT pour lier les quantités limitées de cadmium. Le pool de cadmium « libre » est faible, et aucun dommage membranaire ne se produit. Le transport du calcium dans la cellule est normal. Lorsque l’influx de cadmium-MT dans le compartiment lysosomal est élevé et que la synthèse de novo de MT est déficiente, le pool de cadmium « libre » est suffisamment important pour interagir avec les cibles membranaires et bloquer les voies de transport du calcium. Il en résulte une altération de l’absorption et du transport du calcium dans la cellule, avec des lésions cellulaires ultérieures et une augmentation de l’excrétion de calcium et de protéines dans l’urine. L’injection de cadmium-MT a fréquemment été utilisée comme modèle pour étudier plusieurs caractéristiques de la néphrotoxicité observée lors d’une exposition à long terme au cadmium.
Il y a eu une certaine controverse sur le rôle du cadmium-MT en tant qu’agent séquestrant au cours de la toxicité tubulaire rénale induite par le cadmium, et aussi le site sensible dans la cellule n’a pas été identifié.
Un rôle de la métallothionéine dans le transport du cadmium et de la néphrotoxicité, dans la modulation de l’hépatotoxicité du cadmium a été avancé dans les années 1970 et a obtenu un soutien supplémentaire au cours des années. Le cadmium lié à l’albumine est absorbé par le foie. En transplantant des foies contenant du cadmium à des animaux non exposés au cadmium, c’est-à-dire des animaux dont la concentration tissulaire de cadmium est presque nulle, on a démontré une absorption progressive du cadmium dans les reins. Ces résultats soutiennent le modèle de transport du cadmium dans l’organisme.
La carence en fer augmente les niveaux de MT-1 dans la moelle osseuse des rats atteints d’anémie hémolytique, alors que les concentrations inchangées dans le foie et avec une concentration rénale réduite de MT indiquent que la MT-1 dans le sang reflète l’activité érythropoïétique. Cela pourrait expliquer comment une carence en fer augmente l’absorption du cadmium. Le cadmium est également reconnu comme un puissant inducteur de la synthèse de la MT. Une forte exposition au cadmium donne lieu à une anémie hémolytique avec une excrétion urinaire accrue, ce qui soutient l’implication de la MT.