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
faut tenir compte de l’éventuelle agrégation des particules à la surface des cellules qui
internalisent alors l’agrégat et non les particules dispersées.
Une étude faite par simulation moléculaire montre que, dans le cas d’une endocytose avec
reconnaissance par des récepteurs, il peut y avoir un effet de coopérativité lors de
l’internalisation de particules de diamètre inférieur à 6 nm (Yue 2012). Ainsi les calculs
prédisent-ils, pour des particules de quelques nanomètres de diamètre, que lorsque
l’endocytose d’une particule débute, d’autres particules viennent pour former un cluster à la
surface de la cellule qui est internalisé en l’état. Lorsque le diamètre augmente, l’endocytose
ralentit et les particules peuvent être internalisées individuellement. Ces résultats proviennent
de la nécessité pour le système de fournir suffisamment d’énergie via les liaisons récepteurs-
ligands pour former une vésicule d’internalisation (Jin 2009). Enfin, la taille des particules
peut modifier la voie d’internalisation (Rejman 2004). Ainsi l’étude de l’internalisation de
particules de latex a-t-elle montré que pour un diamètre inférieur à 200 nm, les particules sont
internalisées par voie clathrine, tandis que pour des diamètres supérieurs, l’internalisation se
fait de plus en plus par voie caveolae, cette dernière étant la voie principale pour des
particules de 500 nm.
Ainsi la morphologie des particules joue-t-elle un rôle essentiel sur leur internalisation. La
cinétique est d’autant plus rapide que les particules sont petites et sphériques et la voie
d’endocytose varie avec la taille. De plus, l’agrégation peut modifier l’internalisation des
particules, sans pour autant être un frein.
- Influence de la surface
La surface des particules peut modifier significativement le phénomène d’internalisation
(Mailänder 2009). Cet effet peut avoir diverses sources : des interactions électrostatiques des
groupements chargés des particules (groupements de surface ou couronne de protéines) avec
la membrane cellulaire, la présence de ligands spécifiques en surface des cellules qui seront
reconnus par les récepteurs membranaires, ou encore la topographie de la surface.
Des études récentes (Slowing 2006) ont montré que l’internalisation de particules de silice
mésoporeuses chargées positivement était plus efficace que celle des particules négatives à
cause des interactions favorables entre les particules positives et la membrane plasmique
chargée négativement. Cependant, il faut aussi prendre en compte l’adsorption de protéines,
qui a lieu de façon non spécifique si les particules ne possèdent pas de groupements de
surface permettant de la contrôler. Les particules positives vont alors plus facilement interagir
avec les protéines sériques, conduisant éventuellement à une neutralisation de la charge, une
opsonisation de ces particules et leur élimination (Adler 2010).
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