Translocation de nanoparticules d'oxyde métallique au travers de la barrière respiratoire

Metalic oxyde nanoparticle translocation across human respiratory barrier

• Auteur / Autrice : Isabelle George
• Direction : Armelle Baeza-Squiban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pénétration virale

Titane

Silice

Toxicologie

Nanoparticules

Résumé

La présence de nanoparticules (NPs) dans de nombreux domaines implique d'évaluer leurs effets toxiques si l'Homme. Suite à une exposition non intentionnelle, l'appareil respiratoire est la voie d'entrée principale dE NPs dans l'organisme. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer la translocation de NPs au travers d'u épithélium bronchique humain reconstitué in vitro, en fonction de leurs caractéristiques physic( chimiques et de l'état d'intégrité du tapis cellulaire. Des NPs sphériques fluorescentes métallique d différentes compositions, taille et charge de surface ont ici été utilisées. Trois modèles cellulaires respiratoire humains (Calu-3, NCI-H292 et A549) ont été évalués et les cellules Calu-3 cultivées sur insert délimitant deu compartiments apical et basolatéral se sont révélées être le modèle le plus approprié. Toutes les NE transloquent par transcytose et leurs caractéristiques physico-chimiques y jouent un rôle majeur. Nous avor déterminé que : i) les plus petites NPs transloquaient en plus grande quantité, ii) les NPs négative traversaient plus que les NPs positives et iii) qu'une modification de surface des NPs par une corona modifia leur translocation en fonction de leurs caractéristiques initiales. L'état d'intégrité du tapis cellulaire est aus; un facteur prépondérant dans la translocation des NPs et notamment dans un contexte pro-inflammatoir( impliquant une augmentation significative du passage des NPs par la voie paracellulaire. Cette étude a concl à la capacité des NPs à passer les barrières épithéliales et l'intérêt de modèles in vitro pour étudie l'importance des caractéristiques physico-chimiques des NPs impliquées dans ce phénomène.

The widespread use of nanoparticles (NPs) in many fields involves evaluating their potential adverse effects on human health. The respiratory tract represents the major route of exposure after NP exposure. In this context, our aim was the evaluation of NP translocation across an in vitro human bronchial epithelial monolayer in function of their physic-chemical characteristics and the state of epithelial integrity. For this purpose we used fluorescently labeled metal oxide NPs of different chemical composition, size and surface charges. Three cellular models (the human bronchial Calu-3 and NCI-H292 and alveolar A549 cell lines) were tested and the Calu-3 model appears to be the most appropriated for in vitro development of a tight epithelium after culture in a two compartments chamber. We have demonstrated that all NPs could translocate through transcytosis according to their NP physico-chemical characteristics. Indeed we have determined that: i) Smaller NPs cross more than the larger ones, ii) Negative NP translocation is higher than for positive NPs and iii) Protein or lipid corona formation around NPs induce a modulation of the translocation. The state of integrity of the epithelial monolayer is also an important issue for NP translocation. Epithelial tight junction opening after an inflammatory context led to a significant increase of NP passage through the paracellular route. In conclusion, this study have demonstrated the NP capacity to translocate across epithelial barriers and the interest to develop in vitro cellular models for studying the importance of NP physico-chemical characteristics as well as the state of integrity of the monolayer in this mechanism.