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Immunotoxicité des nanoparticules de Cd/S, Cd/Te et d'Ag sur des espèces modèles.

Bruneau, Audrey (2011). Immunotoxicité des nanoparticules de Cd/S, Cd/Te et d'Ag sur des espèces modèles. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Doctorat en biologie, 426 p.

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Résumé

A l'heure actuelle, l'usage des nanoparticules est de plus en plus médiatisé. Elles sont maintenant utilisées à grande échelle et sont présentes dans tous les domaines : biologie, médecine, ingénierie, optique, électronique, mécanique, chimie, pharmacologie, cosmétique. Les nanoparticules sont utilisées en raison de leurs propriétés spécifiques. Dans le domaine médical, par exemple, les nanoparticules de Cd/S Cd/Te aussi nommées quantum dots (QDs) sont utilisées comme sondes fluorescentes. Quant aux nanoparticules d'argent (AgNPs), elles sont principalement employées pour leurs propriétés antimicrobiennes. Cependant, de récentes études ont démontrés que ces nanoparticules induisent une certaine toxicité. Malheureusement, peu de recherches ont été réalisées sur les nanoparticules et le système immunitaire. L'objectif principal de cette thèse était donc d'évaluer l'immunotoxicité des nanoparticules de Cd/S, Cd/Te et d'Ag sur des espèces modèles. Dans le cadre de ces travaux, nous avons défini quatre sous-objectifs: 1) déterminer l'impact des nanoparticules sur différentes cellules et systèmes immunitaires; 2) évaluer les facteurs influençant la toxicité des nanoparticules; 3) identifier les atteintes mécanistiques de la réponse immunitaire 4) établir la toxicité des nanoparticules en fonction des stress environnementaux. Afin d'évaluer la toxicité des ces matériaux émergents nous avons choisi d'étudier in vitro les performances du système immunitaire de quatre modèles d'animaux: l'humain, la souris (Mus musculus), la truite arc en ciel (Oncorhynchus mykiss) et la moule (Mytilus edulis). Ces espèces ont été définies car elles représentent des espèces sentinelles de leur milieu de vie. Ainsi, ces espèces sont souvent utilisées dans des études écotoxicologiques ou dans les études de risques. Dans un premier temps, nous devions déterminer l'impact de ces contaminants émergents sur les performances du système immunitaire. Les résultats des différents paramètres immunitaires ont démontrés que les nanoparticules induisent des altérations des performances du système immunitaire. Selon les espèces, les nanoparticules (QDs et d'AgNPs) induisent une immunostimulation ou une immunosuppression. Le modèle mammifère semble être le plus sensible aux NPs. D'autre part, nos résultats ont mis en évidence le fait que les NPs n'induisent pas toutes la même toxicité, les AgNPs sont plus toxiques que les QDs. Finalement, nos résultats ont démontré qu'il existait une gradation de la toxicité des nanoparticules en fonction des espèces exposées. Dans un deuxième temps, nous devions déterminer si la toxicité des nanoparticules était influencée par leur chimie, par la nature du métal les composants et par leurs tailles. Nos expériences ont permis de démontrer que les NPs ne sont pas stables dans les différents milieux de cultures utilisés pour chacun des modèles d'animaux. Elles sont stables dans l'eau stérile, dans le RPMic et RPMic sans bicarbonate. Toutefois, elles se désagrègent dans l'eau de mer. D'autre part, notre étude a démontré que les NPs non transformées (celles qui ne subissent pas de filtration etc.) sont intemalisées entièrement dans les cellules. Selon les espèces, les métaux dissous contenus dans la particule sont plus toxiques que la NP attestant une certaine stabilité de la particule. De plus, la taille joue un rôle dans la toxicité des QDs. Les résultats obtenus par ultrafiltration attestent que les particules de grosses tailles sont plus toxiques que celles de petites tailles. Ces dernières, quant à elles, induisent des phénomènes de stimulation du système immunitaire à faible dose plus communément appelé phénomène d'hormèse. Dans un troisième temps, nous devions évaluer les mécanismes de défense de la cellule lors d'expositions in vitro au NPs. Les résultats ont montré une production de thiols à faible dose de QDs et une diminution à fortes concentrations. Ceci suggère que les nanoparticules induisent un stress oxydatif, qui à forte dose n'est plus contrôlé par la cellule. De même, il a été observé que de fortes concentrations de QDs induisent la production des métallothionéines. Cela pourrait être attribué au relargage des ions métalliques toxiques contenus dans le noyau de la particule. D'autre part, les résultats obtenus en imagerie électronique et confocale nous ont permis d'affirmer que les QDs et AgNPs induisent des phénomènes d'apoptose et de nécrose chez les cellules immunitaires. Dans un quatrième temps, nous devions déterminer si une exposition aux contaminants naturels modulait la toxicité des nanoparticules chez la moule bleue. Ces études in vitro ont été réalisées à la fois dans des sites choisis en France et au Québec. Les résultats obtenus ont démontré que des organismes déjà sensibilisés par leur milieu de vie sont encore plus sensibles à une exposition aux NPs. Par ailleurs, lors de phénomène « stress on stress » des NPs non toxiques au laboratoire deviennent toxiques à forte dose lors d'expérience de terrain. Finalement, ces expériences ont contribué à une meilleure connaissance de la toxicité des NPs selon différents modèles d'études. Elles ont apporté beaucoup de renseignements sur les performances des systèmes immunitaires de différents modèles d'animaux. Ceci a permis d'évaluer la sensibilité de chaque espèce et de classer celles-ci selon les risques d'exposition. D'autre part, l'utilisation de nanoparticules commerciales et le volet de caractérisation chimique de la thèse ont permis de mieux évaluer les réels enjeux liés aux particules. Les résultats concernant la sensibilité des différents modèles d'animaux pourront être utilisés dans les prochaines études de risques. Dans le futur, il serait intéressant de mener plus d'études sur la génotoxicité des NPs, sur les processus de métabolisations associés et leur impact sur le développement du système immunitaire.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Fournier, Michel
Co-directeurs de mémoire/thèse: Auffret, Michel (Université de Bretagne Occidentale)
Informations complémentaires: Doctorat d'océanologie biologique École doctorale des sciences de la mer Université de Bretagne Occidentale
Mots-clés libres: moule ; mytilus ; edulis ; truite ; oncorhynchus ; mykiss immunotoxicite ; toxicite ; metal ; cadmium ; argent ; tellure ; saguenay ; mye ; mya ; arenaria ; huitre ; crassostrea ; gigas ; cuivre ; souris
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 08 sept. 2014 14:38
Dernière modification: 11 nov. 2015 19:27
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/153

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