Effet des nanoparticules de dioxyde de titane sur les métalloprotéases, influence des paramètres physicochimiques

par Lucie Armand

Thèse de doctorat en Toxicologie

Sous la direction de Jean-Claude Pairon.

Le président du jury était Valérie Camel.

Le jury était composé de Jean-Claude Pairon, Sophie Lanone.

Les rapporteurs étaient Karine Andreau, Remy Maximilien.


  • Résumé

    Une exposition aux nanoparticules (NP) de dioxyde de titane (TiO2) peut entraîner un remodelage matriciel, dans lequel la Matrix Metalloprotéase-1 (MMP-1) notamment pourrait jouer un rôle important. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons 1/ mesuré l' expression de la MMP-1 sur des fibroblastes pulmonaires humains après exposition à des particules de TiO2 de différentes tailles, formes et variétés cristallines, ainsi qu' une NP de noir de carbone (NC), et 2/ administré des NP de TiO2 et de NC sur un modèle d‟emphysème pulmonaire induit par l' élastase chez le rat. Sur les fibroblastes pulmonaires humains, certaines NP de TiO2 induisent l' expression de la MMP-1 via l' interleukine-1β (IL-1β) et augmentent son activité. Les particules de TiO2 micrométriques induisent l' expression de la MMP-1 sans lien avec l' IL-1β et les NP de NC ne modulent pas l' expression de la MMP-1. L' exposition des rats aux NP de TiO2 n' entraîne pas d' effet ; l' exposition aux NP de NC entraîne une inflammation et une induction de l' expression de la MMP-12. Cette exposition aggrave, de plus, l' inflammation provoquée par l' élastase, ce qui n' est pas observé avec les NP de TiO2. Au total, notre travail montre bien un rôle pour les NP de TiO2 dans le remodelage matriciel, via l' induction et l' activation de la MMP-1 in vitro. In vivo, les NP de NCpeuvent aggraver ceertaines réponses à l' élastse. La composition chimique et la taille des particules semblent être des déterminants importants de leurs effets.

  • Titre traduit

    Effecet of titanium dioxide nanoparticles on metalloproteases, influence of physicochemical parameters


  • Résumé

    Exposure to titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NP) can lead to matrix remodeling, a phenomenon in which Matrix metalloprotease-1 (MMP-1) notably could play an important role. To validate this hypothesis, we 1/ studied MMP-1 expression in human pulmonary fibroblasts after exposure to TiO2 particles of different sizes, shapes and crystal phases and one Carbon Black (CB) NP, and 2/ measured the effect of TiO2 CB NP on an elastase-induced emphysema model in rats.On human lung fibroblasts, some TiO2 NP induced MMP-1 through an interleukin-1β (IL-1β) dependent mechanism, and increased MMP-1 activity. TiO2 micrometric particles induced MMP-1 without IL-1β implication, and CB NP did not induce MMP-1. Rat exposure to TiO2 NP had no effect but exposure to NC NP induced inflammation and MMP-12 expression. TiO2 NP did not modulate elastase effects. NC NP aggravated elastase-induced inflammation.In total, our work shows a role for TiO2 NP in matrix remodeling, via MMP-1 induction and activation in vitro. In vivo, CB NP can aggravate some elastase-induced effects. Particles composition and size seem to be important determinants of their effect.


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