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
Cependant, une étude récente permet d’envisager la protection contre le stress oxydant induit
par les particules de silice par la gluthation transférase 1 microsomale (Shi 2012). Cette
enzyme antioxydante, présente dans la membrane des mitochondries et dans le réticulum
endoplasmique, joue un rôle de protection contre le stress oxydant et semble, lorsqu’elle est
sur-exprimée protéger efficacement les cellules contre le stress oxydant induit par l’exposition
aux nanoparticules de silice.
- Génotoxicité
Bien que l’analyse de la localisation intracellulaire des nanoparticules de silice montre que
ces dernières sont en général dans des endosomes, dans le cytoplasme ou dans les
mitochondries mais rarement au niveau du noyau, certaines études ont mis en évidence une
interaction, directe ou indirecte, des nanoparticules de silice avec l’ADN (Park 2011, Gong
2010, Chen 2005) tandis que d’autres montrent l’absence de génotoxicité des particules de
silice (Barnes 2008). Bien que de façon générale, les nanoparticules de silice semblent peu
génotoxiques, dans la suite sont présentées les différentes causes de génotoxicité qui ont pu
être observées pour des nanoparticules de silice.
La génotoxicité des particules de silice peut être liée à une interaction directe des particules
dans le noyau. Chen et al. ont ainsi montré que, lorsqu’elles sont exposées à des particules de
silice entre 40 et 70 nm de diamètre, différentes cellules épithéliales voient leur noyau
rapidement (dès 4 heures d’exposition) perturbé (Chen 2005). En effet, ces particules se
retrouvent, après internalisation, dans le noyau des cellules. Cette localisation des particules
induit la formation de clusters de topoisomérase, une enzyme nucléaire impliquée dans la
gestion des problèmes topologiques liés à l’activité nucléaire (réplication de l’ADN,
transcription, ségrégation des chromosomes, …). Ces clusters vont perturber l’organisation du
noyau et inhiber la réplication, la transcription de l’ADN et donc la prolifération cellulaire.
Nabeshi et al. ont montré qu’après exposition cutanée, des particules de silice de 70 nm de
diamètre sont retrouvées dans les noyaux des kératinocytes, des cellules HaCaT et des
hépatocytes, avec différents effets : les nanoparticules induisent des mutations génétiques
dans les cellules HaCaT et, dans les hépatocytes, forment des complexes avec des protéines
impliquées dans le transport vers le noyau (Nabeshi 2011).
La génotoxicité induite par les particules de silice peut aussi être liée à la dérégulation
d’enzyme intervenant dans le maintien de l’intégrité du génome. Ainsi Gong et al. ont-ils
montré que l’exposition de cellules épithéliales HaCaT à des particules de silice de 15 nm de
diamètre induit une modification de l’expression des enzymes ADN methyltransférases,
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