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 />
membrane plasmique, <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> avec <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>en</strong>zymes comme les NADPH oxydases qui<br />
intervi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t dans le stress oxydant. Les <strong>nanoparticules</strong> peuv<strong>en</strong>t aussi interagir avec <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
organites source d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène comme les mitochondries ou le réticulum<br />
<strong>en</strong>doplasmique (Unfried 2007). Enfin les <strong>nanoparticules</strong> peuv<strong>en</strong>t avoir un effet néfaste sur le<br />
système antioxydant prés<strong>en</strong>t dans les cellules, <strong>en</strong> diminuant par exemple le niveau<br />
intracellulaire <strong>de</strong> glutathion, qui joue un rôle ess<strong>en</strong>tiel dans les mécanismes redox impliqués<br />
dans les mécanismes <strong>de</strong> déf<strong>en</strong>se contre le stress oxydatif. Cet effet est progressif et dép<strong>en</strong>d <strong>de</strong><br />
la taille <strong><strong>de</strong>s</strong> particules ainsi que <strong>de</strong> la conc<strong>en</strong>tration à laquelle sont exposées les cellules.<br />
L’étu<strong>de</strong> m<strong>en</strong>ée par Akhtar et al. sur la toxicité <strong>de</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> dans <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules<br />
épithéliales pulmonaires montre que, lorsqu’elles sont exposées aux <strong>nanoparticules</strong>, ces<br />
cellules conserv<strong>en</strong>t leur niveau <strong>de</strong> glutathion mais qu’il y a formation d’espèces réactives <strong>de</strong><br />
l’oxygène (Akhtar 2010). Cep<strong>en</strong>dant, il faut noter que les niveaux d’espèces réactives <strong>de</strong><br />
l’oxygène produits rest<strong>en</strong>t faibles comparés à d’autres matériaux connus pour induire un fort<br />
stress oxydant. Ces résultats peuv<strong>en</strong>t varier puisqu’une autre équipe a mis <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce la<br />
diminution du niveau <strong>de</strong> glutathion dans <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules du rein suite à leur exposition à <strong><strong>de</strong>s</strong><br />
<strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> <strong>de</strong> 20 et 50 nm <strong>de</strong> diamètre à différ<strong>en</strong>tes conc<strong>en</strong>trations. Par ailleurs,<br />
<strong><strong>de</strong>s</strong> niveaux assez élevés d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène ont été mesurés dans ces cellules<br />
après exposition aux <strong>nanoparticules</strong> ainsi qu’une peroxydation lipidique au niveau <strong>de</strong> la<br />
membrane (Wang 2009). Dans ce cas, il semble que la production <strong>de</strong> radicaux soit plutôt liée<br />
à la diminution du niveau <strong>de</strong> glutathion et <strong>en</strong>traîne l’apoptose <strong><strong>de</strong>s</strong> cellules.<br />
Cet effet du stress oxydant a été mis <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce par Liu et al. qui ont montré que l’exposition<br />
<strong>de</strong> cellules <strong>en</strong>dothéliales à <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> induit leur apoptose via l’interaction<br />
néfaste <strong><strong>de</strong>s</strong> particules avec les mitochondries. Ces interactions induis<strong>en</strong>t une casca<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
signaux intracellulaires qui conduit à la sur-expression <strong>de</strong> protéines pro-apoptotiques et à la<br />
suppression <strong><strong>de</strong>s</strong> protéines anti-apoptotiques (Liu 2010).<br />
Il semble que les particules <strong>de</strong> <strong>silice</strong> soi<strong>en</strong>t parfois capables d’induire directem<strong>en</strong>t la<br />
formation d’espèces réactives <strong>de</strong> l’oxygène lors <strong>de</strong> leur interaction avec la membrane. Ces<br />
espèces réactives peuv<strong>en</strong>t alors <strong>en</strong>traîner une peroxydation <strong><strong>de</strong>s</strong> lipi<strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>de</strong> la membrane qui<br />
l’<strong>en</strong>dommage. Par ailleurs, les <strong>nanoparticules</strong> <strong>de</strong> <strong>silice</strong> peuv<strong>en</strong>t <strong>en</strong>traîner, suite à leur<br />
internalisation et à leur interaction avec les différ<strong>en</strong>ts organites, une dérégulation du signal<br />
<strong>en</strong>zymatique qui conduit à un dysfonctionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> la cellule. Enfin, lors <strong><strong>de</strong>s</strong> étu<strong><strong>de</strong>s</strong> in vivo,<br />
le stress oxydant peut aussi être généré indirectem<strong>en</strong>t par un signal <strong>en</strong>zymatique décl<strong>en</strong>ché<br />
suite à l’internalisation <strong><strong>de</strong>s</strong> particules dans <strong><strong>de</strong>s</strong> macrophages.<br />
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