Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 3 : Interactions des nanoparticules avec les cellules
3.1.3 BILAN DES INTERACTIONS DES NANOPARTICULES AVEC LES CELLULES A
TEMPS COURT
Après 24 heures d’exposition, il faut distinguer les effets des particules de 10 nm de diamètre
de ceux des particules plus grandes. Les particules Si+200 et Si+60 sont internalisées dans des
vésicules en nombre d’autant plus important que la taille diminue et d’autant plus rapidement
qu’elles sont petites. Ce phénomène a déjà été observé dans d’autres lignées cellulaires (Jin
2008, Hu 2011, He 2010) pour des particules de taille et charge comparables. Cette
internalisation induit une période de stress cellulaire, résorbé à 24 heures, et n’a aucun impact
sur la viabilité cellulaire, l’intégrité de la membrane ou du noyau.
L’internalisation d’agrégats de particules se fait via un mécanisme d’endocytose active,
majoritairement par voie clathrine, comme observé dans d’autres études portant sur
l’internalisation de particules de silice de moins de 200 nm de diamètre (Zhang 2010,
Drescher 2011). Les auteurs de ces études suggèrent que les agrégats au voisinage des cellules
se dissocieraient avant que les particules soient internalisées individuellement. Au contraire,
nos observations semblent montrer que les agrégats de particules sont perçus comme un seul
objet par la membrane cellulaire et internalisés en l’état. Ce phénomène a été mis en évidence
par Stayton et al. dans une étude à l’échelle cellulaire (Stayton 2009). En effet, en comparant
l’internalisation de nanoparticules de 13 nm mise en présence de cellules directement ou après
12 heures passées dans le milieu pour atteindre l’équilibre d’agrégation, ils n’observent
aucune différence significative dans les courbes d’internalisation. Ceci suggère bien que les
cellules sont capables d’internaliser des agrégats de particules, pour peu que ces derniers ne
soient pas trop gros.
Cependant l’évolution de ces agrégats dans les cellules dépend des caractéristiques des
nanoparticules. En effet, lorsqu’on compare les effets des particules Si+10 et Si-10, on a vu
que l’aspect des agrégats internalisés diffère grandement : des agrégats larges et compacts
pour Si-10 et des agrégats plus dispersés et répartis dans le cytosol pour Si+10. La différence
de charge de surface pourrait expliquer ces résultats. Lorsque les particules se retrouvent
piégées dans les vésicules à pH acide, les particules Si+10 seraient plus stabilisées tandis que
les particules Si-10 verraient leur charge de surface diminuer, ce qui les déstabiliserait,
rendant la formation d’agrégats compacts favorable.
Ce phénomène d’agrégation importante et non contrôlée pourrait être à l’origine des
dommages observés et expliquer la différence de toxicité entre les particules de même taille
mais de charge de surface différente, pour une concentration de 0,6 mg/mL. En effet, dans
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