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
particules de silice sphériques ne sont ni toxiques ni tératogènes alors que des bâtonnets
induisent des malformations des embryons et présentent une toxicité aigüe (Nelson 2010).
Finalement, l’ensemble des caractéristiques des particules peut influencer la toxicité et les
résultats parfois contradictoires des différentes études montrent l’importance d’une
caractérisation précise des particules dans le milieu d’étude. Par ailleurs, ces études montrent
aussi que le temps d’exposition et les lignées cellulaires utilisées pour les études in vitro
peuvent modifier notablement les résultats.
- Lignée cellulaire
Les résultats présentés dans les paragraphes précédents montrent que selon la lignée cellulaire
utilisée dans les études, la toxicité des nanoparticules de silice diffère. Chang et al. suggèrent
que la cytotoxicité des particules de silice amorphe in vitro dépend de l’activité métabolique
de la lignée cellulaire utilisée (Chang 2007). En effet, plus les cellules prolifèrent rapidement
moins elles sont sensibles à une exposition à de fortes concentrations de nanoparticules de
silice. Cette capacité des particules de silice à perturber la prolifération cellulaire, dépendant
de la lignée cellulaire, a aussi été mise en évidence par Yu et al. (Yu 2011). Dans leur étude,
ils montrent que des cellules épithéliales cancéreuses, ayant une prolifération rapide et
importante, sont beaucoup moins sensibles à la présence de nanoparticules de silice que des
cellules saines.
- Nature de la toxicité
L’exposition à des nanoparticules de silice peut induire une toxicité au niveau cellulaire par
différentes voies. Les particules peuvent par exemple endommager la membrane par
interaction des groupements silanol avec les ammoniums présents dans la membrane
(Depasse 1977), induire un stress oxydant, ou endommager l’ADN.
- Stress oxydant
De nombreuses études indiquent qu’une exposition à des particules de silice induit un stress
oxydant dans les cellules, résultat de la sur-production d’espèces réactives de l’oxygène et de
la peroxydation des lipides de la membrane cellulaire (Akhtar 2010, Liu 2010, Wang 2009,
Lin 2006). La production d’espèces réactives de l’oxygène est un processus qui se produit en
milieu biologique par exemple par réduction enzymatique de l’oxygène. Ces réactions sont
normalement contrôlées par une cascade de signaux et par des enzymes antioxydantes qui
vont neutraliser l’excès d’espèces réactives.
L’interaction des cellules avec des nanoparticules peut provoquer la formation accrue
d’espèces réactives de l’oxygène. Ceci peut se faire via l’interaction, au niveau de la
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