Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...
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tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013<br />
Chapitre 4 : Diffusion <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> dans un hydrogel <strong>de</strong> collagène<br />
La première différ<strong>en</strong>ce concerne le signal total <strong>de</strong> fluoresc<strong>en</strong>ce <strong>en</strong> sortie du gel après 72<br />
heures et sa répartition <strong>en</strong> formes solubles et <strong>nanoparticules</strong>. En effet, on constate que pour<br />
l’<strong>en</strong>semble <strong><strong>de</strong>s</strong> particules positives, quelle que soit leur taille, la quantité <strong>de</strong> formes<br />
fluoresc<strong>en</strong>tes ayant traversé le gel après 72 heures diminue d’<strong>en</strong>viron 10 à 15% <strong>en</strong> prés<strong>en</strong>ce<br />
<strong>de</strong> cellules par rapport à la diffusion dans un gel sans cellule (figure 4.9 et tableau 4.3). Par<br />
contre, dans le cas <strong><strong>de</strong>s</strong> particules négatives, on observe l’inverse, avec une augm<strong>en</strong>tation <strong>de</strong> la<br />
quantité <strong>de</strong> formes fluoresc<strong>en</strong>tes ayant traversé le gel après 72 heures (figure 4.9b). Par<br />
ailleurs, la quantité <strong>de</strong> <strong>nanoparticules</strong> Si+60 et Si-10 ayant diffusé à 72 heures est affectée par<br />
la prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> cellules mais pas celle <strong><strong>de</strong>s</strong> particules Si+200 et Si+10. En effet, pour Si+60<br />
comme pour les particules Si-10, la quantité <strong>de</strong> <strong>nanoparticules</strong> à 72 heures double <strong>en</strong> prés<strong>en</strong>ce<br />
<strong>de</strong> cellules.<br />
Nanoparticules NP formes<br />
Valeur à 72 h Coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> diffusion<br />
solubles<br />
DNP<br />
(10 7 m 2 .s -1 )<br />
Dsoluble<br />
(10 7 m 2 .s -1 )<br />
kdissolution (10 4<br />
mg.mL -1 .h -1 )<br />
Si+200 12 ± 2 % 34 ± 2 % 11,1 22 9,6 ± 0,8 0,1<br />
Si+60 16 ± 2 % 25 ± 2 % 3,0 5,5 0,58 ± 0,3 0,5<br />
Si+10 34 ± 3 % 23 ± 2 % 5,0 3,1 0,17 ± 0,03 6<br />
Si-10 46 ± 2 % 20 ± 2 % n.d. 3,7 0,11 ± 0,02 2,8<br />
Tableau 4-3 : Paramètres <strong>de</strong> diffusion dans un gel <strong>de</strong> collagène à 3 mg/mL avec cellules<br />
t0 (h)<br />
Par ailleurs, la détermination <strong><strong>de</strong>s</strong> coeffici<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> diffusion à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> la simulation numérique<br />
montre que l’introduction <strong>de</strong> cellules dans les gels modifie la diffusion <strong><strong>de</strong>s</strong> particules,<br />
notamm<strong>en</strong>t pour les particules Si+200 et Si-10. Le coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> diffusion n’a pas pu être<br />
déterminé pour les particules Si-10 car le modèle utilisé ne permet pas d’ajuster la courbe<br />
calculée aux points expérim<strong>en</strong>taux. Cette difficulté d’ajustem<strong>en</strong>t montre que la diffusion <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
particules Si-10 est fortem<strong>en</strong>t perturbée dans les gels cont<strong>en</strong>ant <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules.<br />
L’augm<strong>en</strong>tation <strong>de</strong> la diffusion <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>en</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> cellules pourrait être liée à<br />
la modification du réseau <strong>de</strong> fibres <strong>de</strong> collagène par les fibroblastes. En effet, lorsque les<br />
fibroblastes sont immobilisés dans <strong><strong>de</strong>s</strong> matrices lâches <strong>de</strong> collagène, ils vont remo<strong>de</strong>ler la<br />
matrice <strong>en</strong> exerçant <strong><strong>de</strong>s</strong> tractions sur les fibres <strong>de</strong> collagène pour obt<strong>en</strong>ir un <strong>en</strong>vironnem<strong>en</strong>t<br />
localem<strong>en</strong>t plus <strong>de</strong>nse. Ce faisant, il peut se créer <strong><strong>de</strong>s</strong> chemins <strong>de</strong> diffusion, favorisée par un<br />
diamètre <strong>de</strong> pores localem<strong>en</strong>t plus important. Dans ce cas, les particules r<strong>en</strong>contreront<br />
statistiquem<strong>en</strong>t moins <strong>de</strong> fibres <strong>de</strong> collagène, avec lesquelles elles peuv<strong>en</strong>t développer <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
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