Analyse microélectrochimique du stress oxydant à l'échelle de la cellule unique : application aux cellules cancéreuses du sein

Electrochemical analysis of oxidative stress at the single cell level : application to breast cancer cells

• Auteur / Autrice : Cong Lu
• Direction : Christian Amatore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Phisico-Chimie Analytique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microélectrodes

Cancer du sein

Électrochimie

Stress oxydatif

Résumé

Les quantités et flux infinitésimaux de biomolécules électroactives émises par une cellule unique isolée en boite de Pétri peuvent être mesurés en temps réel par une ultramicroélectrode placée au contact de la cellule sécrétrice. Le travail présenté dans ce manuscrit a pour but d’étendre cette méthodologie analytique d’utilisation des microélectrodes de carbone platiné à l’étude du lien entre stress oxydant et l’effet de substances anti-cancéreuses (FcdiOH, DP1 et Fc-OH-TAM) sur des cellules tumorales du sein. Le signal ampérométrique est collecté par une microélectrode de carbone platiné positionnée à une centaine de nanomètres au-dessus d’une cellule tumorale du sein et incubée en présence d’espèces anticancéreuses de type ferrocifènes. La libération in situ des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de l’azote (RNS), i. E. , H2O2, ONOO-, NO et NO2-, par ces cellules (MCF7 et MDA-MB-231) est analysée. Les études morphologiques montrent que les produits FcdiOH, DP1 et Fc-OH-TAM présentent un effet anti-prolifératif significatif. Le traitement avec Fc-diOH et surtout DP1 augmente significativement la production de ROS. Par contre, Fc (témoin) et Fc-OH-TAM n’ont pas ou très peu d’effet. Cela est assez surprenant pour Fc-OH-TAM, qui a l’effet anti-prolifératif le plus fort parmi les ferrocifènes testés. Fc-diOH et DP1, quant à eux, semblent induire une surproduction de NO° et/ou de NO2-, ainsi que du peroxyde d’hydrogène. Cette comparaison inédite entre études morphologiques et électrochimiques tend à montrer que les ferrocifènes agissent par deux voies qui sont complémentaires, soit via la formation de quinone méthide (Fc-OH-TAM), soit par réaction directe (DP1, Fc-diOH).

The minute release of various electroactive biomolecules emitted by a single living cell isolated in a Petri dish can be monitored in real time by an ultramicroelectrode positioned above the secreting cell. In this work, this platinized carbon fiber ultramicroelectrode analytical methodology is extended to the relation study between oxidative stress and effects of anti-tumoral species (FcdiOH, DP1 and Fc-OH-TAM) on breast cancer cells. The amperometric signal is collected by the carbon fiber electrode poised at hundred nanometers over a cancerous breast cell incubated with antitumoral species like ferrocifens. Local liberation of oxygen and nitrogen reactive species (ROS and RNS, namely H2O2, ONOO-, NO and NO2-) by these cell lines (MCF7 and MDA-MB-231) is analyzed. Morphological studies show that FcdiOH, DP1 and Fc-OH-TAM species have a significant antiproliferative effect. On one hand, treatments with Fc-diOH and particularly DP1 significantly increase ROS production. On the other hand, Fc (control) and Fc-OH-TAM have no or very little effect. This is quite surprising for Fc-OH-TAM, which has the strongest antiproliferative effect among all the tested ferrocifens. Fc-diOH and DP1 seem to induce an overproduction of NO and/or NO2-, as well as H2O2. This original comparison between morphological and electrochemical studies strives to show that ferrocifens act through two complementary paths, either the formation of a quinone methid (Fc-OH-TAM), or via a direct reaction (DP1, Fc-diOH).