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
responsables du maintien de la méthylation des cytosines dans le génome. Cette dérégulation
peut entraîner des effets à long terme, même lorsque les cellules ne sont plus exposées aux
nanoparticules, via l’induction de changement épigénétiques dans le génome (Gong 2010).
L’étude de Park et al. sur l’effet génotoxique de particules de silice de 10 à 400 nm de
diamètre sur des fibroblastes montre que l’endommagement de l’ADN peut être dû à un
mécanisme indirect (Park 2011). Les résultats de cette étude montrent que les particules de
moins de 80 nm de diamètre induisent des aberrations chromosomiques ou des mutations
génétiques alors qu’aucune particule n’a pu être observée dans le noyau. Pour expliquer ces
modifications, les auteurs suggèrent deux hypothèses d’interactions indirectes des
nanoparticules de silice. La première consiste à dire que la génération de stress oxydant peut
endommager l’ADN par réaction avec les espèces réactives générées. La deuxième suggère
que l’endommagement de l’ADN pourrait être dû à un effet d’obstacles, constitués par les
particules présentes dans des vacuoles dans le cytoplasme, qui gênerait la mitose par
modification de la structure d’actine.
- Autres phénomènes induits par la présence des nanoparticules
L’exposition de cellules à des nanoparticules de silice peut induire des modifications
morphologiques (Yuan 2010), ultrastructurales (Linthicum 2001) avec par exemple des
changements dans la membrane dus à la présence d’acide silicique polymérisé et entraînant la
formation de structures multivésiculaires. Les nanoparticules de silice peuvent aussi modifier
les capacités d’adhésion et de migration des fibroblastes (Zhang 2010). Par ailleurs la
dissolution des nanoparticules de silice peut provoquer des dysfonctionnements et est par
exemple responsable de la surproduction de collagène observée dans la silicose (Erdogdu
1998). Enfin, les nanoparticules de silice peuvent avoir un effet néfaste sur le développement
embryonnaire (Yamashita 2011, Nelson 2010).
- Doses d’exposition
Les différentes études portant sur la toxicité des nanoparticules de silice font intervenir des
doses d’exposition très variables en focntion du but de l’étude. Pour la détermination de la
toxicité des particules sur des cellules en culture 2D, les doses utilisées vont généralement de
10 à 500 µg/mL environ, gamme permettant le plus souvent de déterminer la dose léthale
médiane. Les études de toxicité par diffusion à travers la peau, pour différents matériaux sous
forme nanométrique, font intervenir quant à elles des gammes de concentrations plus larges et
difficiles à comparer puisqu’elles sont exprimées de différentes façons : en dose massique ou
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