Effets des nanotubes de carbone sur l'appareil respiratoire : rôles de la formation d'agrégats et de la réactivité de surface

par Lyes Tabet

Thèse de doctorat en Toxicologie

Sous la direction de Jorge Boczkowski.

defended on 2009

à Paris 7 .


  • Abstract

    Les nanotubes de carbone (NTC), sont de nouveaux matériaux constitués d'une ou plusieurs couches de graphite se présentant sous forme d'un cylindre (NTC mono (SWCNT) ou multi-feuillets (MWCNT) respectivement), et fermés aux extrémités par deux demi-fullerènes (C60). Leur longueur est variable, mais leur diamètre est < à 100 nm. Les NTC sont déjà introduits dans plusieurs produits commerciaux (raquettes de tennis, clubs de golf,. . . ), et leur utilisation est actuelle ou envisagée dans plusieurs domaines ; l'électronique, l'informatique mais aussi le médical. Ceci entraine une nécessité très grande de recherches approfondies pour une meilleure connaissance des effets toxicologiques des NTC, aussi bien pour les travailleurs que les utilisateurs. L'objectif général de mon travail de thèse a été d'étudier les effets de MWCNT industriels sur l'appareil respiratoire. Nous avons regardé d'abord l'effet de la dispersion de ces NTC dans différents milieux sur des cellules épithéliales et mésothéliales humaines (A549 et METS A) et comparé ces effets aux fibres d'amiante. Nous avons également étudié l'effet de revêtement de surface de ces NTC sur des macrophages de souris, les cellules RAW 264. 7, ainsi qu'après exposition de souris, par voie intratrachéale, jusqu'à 6 mois. Nos résultats montrent que les MWCNT et les fibres d'amiante induisent une diminution similaire de l'activité métabolique des cellules A549 et Met5A. Les mécanismes moléculaires sous-jacents semblent cependant différents, que ce soit en termes d'induction d'un phénomène d'apoptose, ou d'internalisation des nanomatériaux. L'ensemble de ces résultats suggère que, malgré une similarité de forme (tubulaire/fibreuse), les effets biologiques induits par ces deux types de nanomatériaux sont différents. D'autre part, aucun effet de modifications du degré de dispersion des NTC n'a pu être observé. Finalement, nous avons montré que l'enrobage des MWCNT par différents polymères modifiait leurs effets biologiques, in vitro et in vivo. Ces modifications pouvaient être attribuable à des différences de réactivité de surface, mais n'étaient pas en relation avec une variation de surface spécifique ou une internalisation différente des NTC. Au total, notre travail montre que les NTC peuvent présenter des effets toxiques, mais que la nature exacte des déterminants de ces effets reste à être clairement élucidée.

  • Titre traduit

    Effects of carbon nanotubes in respiratory System : "roles of aggregates formation and reactivity area»


  • Abstract

    Carbon nanotubes (CNT) are cylinders of one or several (up to 20) graphite layers (single- or multiwall carbon nanotubes, respectively: SWCNT and MWCNT). Their diameter is in the order of the nanometer, and they can measure up to several micrometers in length. Because of their unique physicochemical properties, CNT are introduced in some products, and are particularly promising nanomaterials for industrial use in medical as well as nonmedical applications. However, the same novel properties that makes CNT interesting raise concerns about their potential adverse effects on biological Systems, which may lead to health issues. The overall objective of my thesis was to study the effects of industrial MWCNT on the respiratory System. The first work is focused in the study of the effects of CNT dispersed in different media. We used mesothelial and human epithelial cells (METS and A549) and compared these effects to asbestos fibers. In the second work, we studied the effect of surface coating of CNT on mouse macrophage cells RAW 264. 7 and following exposure of mice intratracheally up to 6 months. Our results show that the MWCNT and asbestos fibers induce a similar decrease in metabolic activity of A549 and METS cells. The molecular mechanisms underlying different, however, appear, either in terms of induction of apoptosis, or internalization of nanomaterials. Ail thèse results suggest that, despite a similarity in shape (tubular / fibrous), thé biological effects induced by these two types of nanomaterials are different. On the other hand, no effect of changes in the degree of dispersion of CNTs could be observed. Finally, we showed that the coating of MWCNT by different polymers alter their biological effects in vitro and in vivo. These changes could be due to differences in surface reactivity, but were not related to a change in specific area or internalization different CNTs. Overall, our work shows that the NTC may have toxic effects, but the exact nature of the determinants of these effects remains to be clearly elucidated.

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Informations

  • Details : 1 vol. (132 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 118 Réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB tested
  • Cote : TS (2009) 121
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 8593
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