Evaluation de l'impact toxicologique d'effluents moteur sur des cultures organotypiques de tranches de poumon de rat : cas d'un moteur diesel et d'un moteur à allumage commandé

Toxicological impact assessment of a continuous flow of diluted engine exhausts on organotypic culture of precision cut rat lung slices : case of Diesel and spark-ignition engines

• Auteur / Autrice : Anne Bion
• Direction : Jean-Paul Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Toxicologie de l'environnement
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Moteurs -- Gaz d'échappement

Moteurs diesel -- Gaz d'échappement

Polluants atmosphériques

Stress oxydatif

Apoptose

Tissus (histologie) -- Cultures cellulaires

Rats

Toxicologie pulmonaire

Résumé

La qualité de l'air fait aujourd'hui partie des toutes premières préoccupations des populations en matière d'environnement et de santé. Outre la pollution due aux activités industrielles, la population est depuis peu sensibilisée aux problèmes de la pollution due au transport par véhicules terrestres. Ainsi, le travail de recherche réalisé concerne l'étude de la réponse de cultures organotypiques de tranches de poumon de rat exposées à un flux continu d'émissions moteur diluées (gaz et particules). Le système d'exposition in vitro permet d'étudier l'impact potentiel des particules, ainsi que les effets induits par des effluents issus de différents moteurs (Diesel et à allumage commandé). Nos résultats montrent que les particules Diesel peuvent induire une réponse inflammatoire, ainsi qu'un phénomène apoptotique. Une étude plus approfondie montre que, dans nos conditions expérimentales, les mécanismes d'action n'impliquent pas une étape de désorption des polluants adsorbés aux particules Diesel. Par ailleurs, ces travaux de recherche montrent que les effets des effluents moteur ne se limitent pas à ceux de la phase particulaire. En effet, des expériences réalisées en présence d'émissions issues de moteur Diesel et à allumage commandé montrent un rôle prédominant de la phase gazeuse dans les effets biologiques observés. Nos résultats tendent à montrer que la nature oxydante des échappements caractérisée par les oxydes d'azote et notamment par le rapport NO2/NO, serait impliquée dans les effets induits par la phase gazeuse. Ainsi, dans des conditions faiblement oxydantes, la phase gazeuse des effluents issus de moteur Diesel entraîne un stress oxydatif associé à une réponse inflammatoire et à des dommages à l'ADN ; ces conditions expérimentales n'induisent pas de cytotoxicité. Dans des conditions fortement oxydantes, la phase gazeuse des effluents issus de moteurs Diesel et à allumage commandé entraîne une cytotoxicité, un stress oxydatif et une diminution de la production de TNFalpha. La modification du potentiel oxydant de l'atmosphère par l'utilisation d'un catalyseur trois voies sur moteur essence permet le maintien de la viabilité cellulaire et de la production de TNFalpha, confortant ainsi l'hypothèse de l'implication de molécules oxydantes dans les effets observés. En conclusion, nos travaux montrent toute l'importance qu'il y aura à l'avenir à ne pas s'attacher exclusivement à l'étude de l'impact de la fraction particulaire. La prise en compte du " potentiel toxique " de la phase gazeuse par une approche globale de l'émission, paraît désormais être un concept incontournable.

Today air quality is among the population very first concerns about environment and health. In addition to pollution due to industrial activities, the population has recently been sensitised to the problems of pollution due to vehicles. Thus, this work relates to the study of the response of organotypic cultures of precision cut rat lung slices exposed to a continuous flow of diluted engine exhausts (gas and particles). The biological system allows to study the potential impact of the particles, as well as the effects induced by exhausts resulting from various engines (Diesel and spark-ignition). Our results point out that Diesel particles can induce an inflammatory response, as well as an apoptotic phenomenon. A thorough study shows that, under our experimental conditions, the mechanisms of action do not imply a stage of pollutants desorption adsorbed on Diesel particles. In addition, our studies show that the engine exhausts effects are not only limited to those of the particulate phase. Indeed, the experiments carried out with Diesel and spark-ignition engine exhausts show a prevailing role of the gas phase in the biological effects. Our results tend to show that the oxidising nature of the exhausts characterised by nitrogen oxides and particularly by NO2/NO ratio, would be implied in the gas phase-induced effects. Thus, under slightly oxidising conditions, the gas phase of the Diesel engine exhausts involves an oxidative stress associated with an inflammatory response and DNA damages ; these experimental conditions do not induce cytotoxicity. Under strongly oxidising conditions, the gas phase of the Diesel and spark-ignition engine exhausts induces a cytotoxic effect, an oxidative stress and a TNFalpha production decrease. The modification of the oxidising potential of the atmosphere with the use of a three ways catalyst has allowed the maintenance of the cellular viability and the TNFalpha production, thus confirming the assumption of oxidising molecules implication in the biological effects. Finally, our work shows all the importance that there will be in the future not to have an exclusive interest in the impact of the particulate fraction. Taking into account of the gas phase "toxic potential" by a global approach of the exhausts, appears from now to be a strong concept impossible to circumvent.