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
toxiques (Yuan 2010), ce dernier point a aussi été montré par d’autres études (Nabeshi 2011,
Napierska 2009, Yu 2009, Jin 2008).
Cependant, l’influence de la taille doit être modulée par la question de la dose puisque
changer le diamètre des particules va changer le nombre de particules par unité de
concentration et aussi la surface spécifique, paramètre clé de l’interaction des particules avec
les cellules.
- Charge et nature de la surface
Un deuxième paramètre important pour la toxicité des particules est la surface (charge et
nature chimique). En effet, selon la charge de surface et la nature des groupements chimiques
présents, les interactions avec les protéines et les cellules seront différentes, ce qui peut
modifier la toxicité des particules en modifiant le mécanisme d’action des particules ou en
modifiant leur internalisation dans les cellules.
La modification de surface apportant une charge positive permet, comme vu dans le
paragraphe 1.3.1.3, de favoriser l’internalisation. Cependant, cette modification de surface
n’entraîne pas de modification de la biocompatibilité des nanoparticules de silice
mésoporeuses avec des cellules 3T3 ou des cellules souches mésenchymateuses selon l’étude
de Chung et al. (Chung 2007). Yu et al. ont par ailleurs montré que la présence de
groupements amines en surface des particules de silice réduit leur toxicité par rapport à des
particules de silice non modifiées. Cet effet peut être dû à la modification des interactions
entre les particules et la membrane cellulaire, plus fortes en présence d’amines chargées
positivement, qui entraînerait une diminution de l’internalisation (Yu 2011).
Ruizendaal et al. ont obtenu des résultats contraires où les particules modifiées avec des
amines en surface présentent une toxicité accrue pour des cellules Caco-2 par rapport aux
particules ayant en surface des groupements azides ou carboxylates (Ruizendaal 2009).
Cependant, la nature des particules, la lignée cellulaire et la taille des particules varient entre
ces deux études, ce qui rend la comparaison difficile. Malgré tout, il est intéressant de noter
que dans cette étude, la présence de protéines a un rôle dans la toxicité, rôle plus important
lorsque les particules sont initialement positives que lorsqu’elles sont neutres ou négatives :
l’activité métabolique diminue lorsque les cellules sont exposées aux nanoparticules de silice
greffées avec des amines en surface en présence de sérum. Cette influence des protéines a
aussi été mise en évidence par Drescher et al. dans une étude sur la toxicité des nanoparticules
de silice amorphe sur des cellules eukaryotes (Drescher 2011). En effet, la présence de
protéines dans le milieu de culture peut provoquer l’agrégation des particules (cf paragraphe
43