Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 1 : Interactions des particules de silice avec le vivant
- Endocytose par voie caveolae :
Les particules peuvent aussi être internalisées par endocytose par voie caveolae. Cette voie est
utilisée par les cellules pour internaliser certaines protéines ; c’est aussi la voie d’accès
utilisée par certains virus. Dans ce cas, la membrane se déforme et crée une cavité bordée de
caveoline pour internaliser les particules. Ce processus est contrôlé par de nombreux signaux
intracellulaires ou provenant des particules internalisées. Lorsque la dynamine GTPase
provoque le détachement de la membrane, il se forme une vésicule caveolaire qui se retrouve
dans le cytosol et qui, contrairement aux endosomes, n’est pas riche en enzymes. Cette voie
permet donc d’éviter la dégradation lysosomale et peut être une alternative pour la libération
intracellulaire de molécules "fragiles" comme des acides nucléiques.
- Facteurs influençant l’internalisation
L’internalisation de particules est gouvernée par différents paramètres. Parmi ceux-ci on
trouve : la lignée cellulaire (une même particule peut être internalisée dans une lignée
cellulaire mais pas dans une autre), la taille des particules, leur forme et enfin leur surface qui
modifie les interactions électrostatiques des particules avec la membrane.
- Influence de la morphologie des particules (taille et forme)
De façon générale, les particules sphériques semblent plus facilement internalisées que les
particules tubulaires (Trewyn 2008, Huang 2010), mais ceci dépend des lignées cellulaires.
Une explication de ce phénomène consiste à dire qu’il est plus rapide de former une cavité
dans la membrane qui entoure une particule sphérique qu’un cylindre. Mais il faut relativiser
cela en tenant compte du paramètre de forme. En effet, dans la géométrie cylindrique, le
rapport diamètre/hauteur est un paramètre important puisqu’il peut modifier considérablement
le comportement des particules. Un cylindre court se comportera comme une sphère tandis
qu’un cylindre allongé n’aura pas les mêmes propriétés. Une étude par simulation en
dynamique moléculaire de l’endocytose de nanoparticules sphériques ou sphéro-cylindriques
(i.e des cylindres dont les extrémités sont des demi-sphères) dans une membrane lipidique
montre que l’internalisation de particules de géométrie sphéro-cylindrique (avec un facteur de
forme faible) est thermodynamiquement favorable, en accord avec la théorie de l’élasticité
des membranes de Helfrich (Vácha 2011).
Par ailleurs, la taille des particules est un paramètre clé pour leur internalisation. En effet,
selon leur taille les particules ne seront pas internalisées de la même façon ni à la même
vitesse. On peut considérer que des objets sub-micrométriques peuvent être internalisés par
des cellules mais plus les particules sont petites plus leur endocytose est rapide. Cependant, il
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