Étude des interactions de nanoparticules de dioxyde de titane manufacturées avec des cellules et des biomolécules

par Marie-Charlotte Bernier

Thèse de doctorat en Bio-ingénierie, biomécanique, biomatériaux

Sous la direction de Karim El Kirat-Chatel et de Muriel Vayssade.


  • Résumé

    Les propriétés particulières des nanoparticules de dioxyde de titane (nTiO2) liées à leur petite taille (<100 nm) en font des matériaux utilisés dans de nombreuses applications de la vie quotidienne (cosmétiques, biomatériaux…). Cependant, leurs effets sur la santé humaine et sur l’environnement sont encore mal connus. Dans notre étude, des nTiO2 anatase et des nTiO2 rutile enrobées de silice ont été testées sur deux lignées cellulaires murines modèles : les pré-ostéoblastes MC-3T3 et les fibroblastes L929. Afin de comprendre les mécanismes de leur cytoxicité, l’état d’agrégation des nTiO2 dans les différents milieux de culture a été étudié, ainsi que leur interaction avec la protéine majoritaire de la matrice extracellulaire, la fibronectine (Fn). Les conséquences de ces interactions sur l’adhésion des cellules MC-3T3 à des revêtements de Fn ont également été évaluées. Nous avons pu mettre en évidence une cytotoxicité des nTiO2 dépendante du type cellulaire étudié, de la dose de nanoparticules, mais également de la nature chimique de la surface des nanoparticules. L’interaction des nTiO2 avec la Fn et la diminution de l’adhésion cellulaire dépendent aussi de la concentration et des propriétés de surface des nanoparticules. Par ailleurs, nos études de cytotoxicité concernant les pré-ostéoblastes ont montré une sécrétion de fortes doses de la cytokine pro-inflammatoire IL-6, connue pour induire l’ostéolyse via l’activation d’ostéoclastes. Ainsi notre étude met en évidence l’urgence de reconsidérer l’utilisation de biomatériaux nanostructurés qui pourraient inhiber la reconstruction osseuse.

  • Titre traduit

    Study of the interactions of manufactured titanium dioxide nanoparticles with cells and biomolecules


  • Résumé

    The small size (<100 nm) of titanium dioxide nanoparticles (nTiO2) gives them special properties that make them usefull for many everyday life applications (cosmetics, biomaterials. . . ). However, their effects on human health and the environment remain unkown or misunderstood. In this study, anatase nTiO2 and silica-coated rutile nTiO2 were tested on two murine cell lines: MC-3T3 pre-osteoblasts and L929 fibroblasts. In order to understand the cytotoxic mechanisms, TiO2 nanoparticles aggregation in different culture media and their interaction with fibronectin (Fn) –the major protein of the extracellular matrix– were studied. The consequences on MC-3T3 cell adhesion to Fn coatings were also evaluated. We have demonstrated that nTiO2 cytotoxicity depends on their concentration, the cell type, and the chemical nature of the nanoparticle surface. The interaction of nTiO2 with Fn and the decrease of cell adhesion also depend on the concentrations and surface’s nature of nanoparticles. Moreover, our cytoxicity studies concerning pre-osteoblasts have shown a secretion of high levels of the pro-inflammatory cytokine IL-6, known to mediate osteolysis by osteoclast activation. Thus, our study highlights the urgent need to reconsider the use of nanostructured biomaterials and to determine if they could inhibit bone reconstruction.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 290 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 BER 1973
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