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
1.3 Bilan et objectifs de l’étude
La quantité d’études existant sur l’utilisation de nanoparticules de silice dans le domaine
médical montre l’intérêt suscité par ce matériau, candidat prometteur pour des utilisations
dans l’imagerie médicale, la libération intracellulaire contrôlée de principes actifs ou l’analyse
biologique. La silice possède en outre l’avantage d’un mode de synthèse permettant d’obtenir
des particules de tailles et morphologies contrôlées et il existe un large éventail de
groupements permettant de fonctionnaliser la surface.
Par ailleurs, les études sur la silice montrent que l’agrégation et la dissolution de
nanoparticules de silice ont lieu en milieu biologique mais sont modulées par différents
facteurs comme les caractéristiques des particules, le pH, la concentration en sels ou encore la
présence de protéines.
A l’échelle cellulaire, les nanoparticules de silice sont internalisées dans de nombreuses
lignées cellulaires. La nature et la cinétique de ce processus varient en fonction des
caractéristiques des particules, du temps d’exposition et de la lignée cellulaire. La voie
d’internalisation rencontrée le plus fréquemment est l’internalisation par voie clathrine qui
mène les particules dans des endosomes. Certaines particules restent piégées dans ces
endosomes qui se transforment ensuite en lysosomes, tandis que d’autres s’en échappent et se
retrouvent dans le cytoplasme mais rarement dans le noyau. Malgré le nombre important
d’études in vitro sur la toxicité de ces nanoparticules de silice, il est difficile de conclure de
façon générale. Lorsqu’une toxicité est notée, il peut s’agir de cytotoxicité provoquée par un
stress oxydant ou une perturbation de la membrane plasmique, ou d’une toxicité au niveau
génétique, parfois liée à la précédente.
Enfin, bien que l’endocytose de nanoparticules de silice ait été mise en évidence dans de
nombreuses études, il existe encore peu de données sur leur devenir à long terme une fois
dans les cellules. Quelques études montrent cependant que des particules de silice peuvent
être excrétées par les cellules voire être partiellement dégradées de façon intracellulaire.
L’ensemble des applications envisagées pour les nanoparticules de silice implique de
connaître, et si possible comprendre, les mécanismes d’interactions de ces nanoparticules
avec les cellules et plus généralement leur comportement en milieu biologique. De l’ensemble
des études présentées il ressort la nécessité d’une caractérisation précise des particules dans
des conditions aussi proches que possible de celles rencontrées en milieu biologique. La
première partie de l’étude consiste donc à caractériser les différentes nanoparticules
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