Évaluation de l'écotoxicité de nanotubes de carbone en milieu aquatique à l'aide du modèle amphibien xenopus laevis : synthèse, protocoles d'exposition, détection et dosage

par Floriane Bourdiol

Thèse de doctorat en Chimie, biologie, santé

Sous la direction de Emmanuel Flahaut et de Laury Gauthier.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'augmentation de la production et l'utilisation de nanotubes de carbone (NTC) soulèvent des inquiétudes vis-à-vis de leur dissémination dans l'environnement. Pourtant, les connaissances relatives à leur toxicité et leur bioaccumulation potentielles chez des organismes aquatiques sont encore très limitées. Les travaux rapportés ici sont basés sur une approche prospective à l'échelle du laboratoire, à l'aide d'un modèle aquatique, la larve d'amphibien Xenopus laevis. Les toxicités aiguë, chronique et génétique ont été évaluées après exposition des larves à des suspensions de DWNT ou de MWNT préparées selon différents protocoles de dispersion. Les effets potentiels de synergie entre des DWNT et du plomb ont par ailleurs été évalués. L'ingestion d'une quantité importante de NTC par les larves perturberait leur transit intestinal et l'assimilation de nutriments. Les réponses toxiques seraient modulées à la fois par le type de NTC, leur concentration, leur état de dispersion, la nature de l'agent dispersant, mais également par la présence de plomb et sa concentration. La localisation et le dosage des NTC dans des matrices biologiques demeurent des défis considérables. D'une part, le principe de détection de NTC par dosage isotopique du carbone (13C/12C) a été exploré chez des larves exposées à des NTC synthétisés à partir d'une source carbonée enrichie en 13C. Des essais préliminaires suggèrent la bioaccumulation hétérogène de 13C-DWNT dans le foie, mais elle reste à confirmer. D'autre part, une technique originale de dosage de DWNT a été mise au point par mesure de la permittivité complexe de suspensions de larves soumises à un champ électromagnétique dans la gamme micro-ondes.

  • Titre traduit

    Assessment of the ecotoxicity of carbon nanotubes in aquatic using the amphibian model Xenopus laevis : synthesis, exposure protocols, qualitative and quantitative detection


  • Résumé

    The exponential rise in the production and the use of carbon nanotubes (CNTs) raises concerns about their spread in the environment. Nevertheless, few information is available about their potential ecotoxicity and bioaccumulation in aquatic organisms. Our work was based on a forward-looking approach at the laboratory scale, using an aquatic model, the amphibian larva of Xenopus laevis. The acute, chronic and genetic toxicities were assessed after the exposure of larvae to DWCNT or MWCNT suspensions prepared according to various dispersion protocols. The potential synergistic effects of raw DWCNTs and lead were also assessed. The ingestion of CNT could disrupt the intestinal transit and the assimilation of nutrients. The toxic responses seem to be modulated both by the kind of CNTs, their concentration, and their dispersion state, the nature of the dispersing agent, as well as the presence of lead and its concentration (co-exposure). The tracking and the quantitative analysis of CNTs in biological samples are still huge challenges. On the one hand, larvae were exposed to CNTs synthesized from 13C-enriched sources in order to investigate the principle of probing their presence using the 13C/12C ratio (isotopic labeling). Preliminary studies suggest an heterogeneous biomagnification of 13C-DWCNTs in the liver, which has to be confirmed by more extensive investigations. On the other hand, a new technique for the quantitative detection of CNTs was developed on larvae exposed to DWCNTs. It is based on the dielectric relaxation of the sample suspensions in a microwave electromagnetic field which allows the extrapolation of CNT concentrations from complex permittivity measurements.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 246-262. Annexes

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0255
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