Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...
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tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013<br />
Chapitre 1 : Interactions <strong><strong>de</strong>s</strong> particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> avec le vivant<br />
particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> sphériques ne sont ni toxiques ni tératogènes alors que <strong><strong>de</strong>s</strong> bâtonnets<br />
induis<strong>en</strong>t <strong><strong>de</strong>s</strong> malformations <strong><strong>de</strong>s</strong> embryons et prés<strong>en</strong>t<strong>en</strong>t une toxicité aigüe (Nelson 2010).<br />
Finalem<strong>en</strong>t, l’<strong>en</strong>semble <strong><strong>de</strong>s</strong> caractéristiques <strong><strong>de</strong>s</strong> particules peut influ<strong>en</strong>cer la toxicité et les<br />
résultats parfois contradictoires <strong><strong>de</strong>s</strong> différ<strong>en</strong>tes étu<strong><strong>de</strong>s</strong> montr<strong>en</strong>t l’importance d’une<br />
caractérisation précise <strong><strong>de</strong>s</strong> particules dans le <strong>milieu</strong> d’étu<strong>de</strong>. Par ailleurs, ces étu<strong><strong>de</strong>s</strong> montr<strong>en</strong>t<br />
aussi que le temps d’exposition et les lignées cellulaires utilisées pour les étu<strong><strong>de</strong>s</strong> in vitro<br />
peuv<strong>en</strong>t modifier notablem<strong>en</strong>t les résultats.<br />
- Lignée cellulaire<br />
Les résultats prés<strong>en</strong>tés dans les paragraphes précé<strong>de</strong>nts montr<strong>en</strong>t que selon la lignée cellulaire<br />
utilisée dans les étu<strong><strong>de</strong>s</strong>, la toxicité <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> diffère. Chang et al. suggèr<strong>en</strong>t<br />
que la cytotoxicité <strong><strong>de</strong>s</strong> particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> amorphe in vitro dép<strong>en</strong>d <strong>de</strong> l’activité métabolique<br />
<strong>de</strong> la lignée cellulaire utilisée (Chang 2007). En effet, plus les cellules prolifèr<strong>en</strong>t rapi<strong>de</strong>m<strong>en</strong>t<br />
moins elles sont s<strong>en</strong>sibles à une exposition à <strong>de</strong> fortes conc<strong>en</strong>trations <strong>de</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>silice</strong>. Cette capacité <strong><strong>de</strong>s</strong> particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> à perturber la prolifération cellulaire, dép<strong>en</strong>dant<br />
<strong>de</strong> la lignée cellulaire, a aussi été mise <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce par Yu et al. (Yu 2011). Dans leur étu<strong>de</strong>,<br />
ils montr<strong>en</strong>t que <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules épithéliales cancéreuses, ayant une prolifération rapi<strong>de</strong> et<br />
importante, sont beaucoup moins s<strong>en</strong>sibles à la prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> que <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
cellules saines.<br />
- Nature <strong>de</strong> la toxicité<br />
L’exposition à <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> peut induire une toxicité au niveau cellulaire par<br />
différ<strong>en</strong>tes voies. Les particules peuv<strong>en</strong>t par exemple <strong>en</strong>dommager la membrane par<br />
interaction <strong><strong>de</strong>s</strong> groupem<strong>en</strong>ts silanol avec les ammoniums prés<strong>en</strong>ts dans la membrane<br />
(Depasse 1977), induire un stress oxydant, ou <strong>en</strong>dommager l’ADN.<br />
- Stress oxydant<br />
De nombreuses étu<strong><strong>de</strong>s</strong> indiqu<strong>en</strong>t qu’une exposition à <strong><strong>de</strong>s</strong> particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> induit un stress<br />
oxydant dans les cellules, résultat <strong>de</strong> la sur-production d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène et <strong>de</strong><br />
la peroxydation <strong><strong>de</strong>s</strong> lipi<strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>de</strong> la membrane cellulaire (Akhtar 2010, Liu 2010, Wang 2009,<br />
Lin 2006). La production d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène est un processus qui se produit <strong>en</strong><br />
<strong>milieu</strong> <strong>biologique</strong> par exemple par réduction <strong>en</strong>zymatique <strong>de</strong> l’oxygène. Ces réactions sont<br />
normalem<strong>en</strong>t contrôlées par une casca<strong>de</strong> <strong>de</strong> signaux et par <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>en</strong>zymes antioxydantes qui<br />
vont neutraliser l’excès d’espèces réactives.<br />
L’interaction <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules avec <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> peut provoquer la formation accrue<br />
d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène. Ceci peut se faire via l’interaction, au niveau <strong>de</strong> la<br />
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