Effet des particules atmosphériques fines (PM2. 5, PM1) et ultrafines (PMO. 1) provenant de la région parisienne sur lépithélium respiratoire humain in vitro

par Kiran Ramgolam

Thèse de doctorat en Toxicologie

Sous la direction de Armelle Baeza-Squiban.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .

mots clés

• Pollution atmosphérique
• Pollution atmosphérique -- Effets physiologiques
• Appareil respiratoire -- Inflammation
• Cellules épithéliales

Résumé

Les études épidémiologiques ont souligné l'impact des particules atmosphériques (PM) sur la santé avec des effets cardio-respiratoires. L'inhalation des PM provoque une inflammation de l'appareil respiratoire résultant d'une augmentation de la sécrétion de médiateurs proinflammatoires tels que le GM-CSF. L'objectif de cette thèse a été de caractériser in vitro la réponse pro-inflammatoire induite par les PM fines (PM2. 5 et PM1, de diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2,5 et 1 um) et ultrafines (PMO,1) dans des cellules épithéliales respiratoires humaines. La comparaison des différentes fractions granulométriques de l'aérosol parisien de fond (PMO. 03-0,1 ; PMO. 1-1 ; PM1-2. 5 et PM2. 5-10) a montré que la sécrétion du GM-CSF utilisée comme biomarqueur de la réponse pro-inflammatoire est toujours plus fortement induite par les particules fines PMO. 1-1 et ultrafines PMO,03-0,1 en corrélation avec leur contenu en carbone organique. L'étude des mécanismes de régulation de la réponse proinflammatoire par des PM2. 5 parisiennes a révélé (1) une augmentation de l'expression et de la sécrétion de l'amphiréguline (AR), un facteur de croissance ligand du récepteur à l'EGF (EGFR), via la transactivation de l'EGFR et de l'activation des voies des MAP Kinases, et (2) la participation de l'AR dans la régulation de la sécrétion du GM-CSF induite par l'exposition aux PM2. 5. Ce travail conforte l'hypothèse d'une plus forte réactivité biologique des particules fines et ultrafinesurbaines et révèle pour la première fois le rôle de l'EGFR et de ses ligands dans la réponse proinflammatoire induite par les PM dans les cellules épithéliales.

Titre traduit

In vitro effects of fine (PM2,5, PM1) and ultrafine (PM0. 1) ambient particulate matter from Paris region on the human respiratory epithelium

Résumé

Epidemiological studies have highlighted the health impacts of ambient particulate matter (PM), and especially on cardio-respiratory diseases. Inhaled PM induces an inflammatory response in the respiratory tract that results from an increased release of inflammatory mediators such as the pro-inflammatory cytokine GM-CSF. The aim of this work was to characterize in vitro the pro-inflammatory response induced by fine (PM2. 5 and PM1 : particulate matter with an aerodynamic diameter les than 2. 5 and 1 um) and ultrafine (PM0. 1) particulate matter in human respiratory epithelial cells. The comparison of the size fractions of Paris aerosol (PMO. 03-0. 1, PMO. 1-1, PM1-2. 5 and PM2. 5-10) showed that fine PMO. 1-1 and ultrafine PMO. 03-0. 1 systematically induced the highest release of the pro-inflammatory biomarker GM-CSF. This pro-inflammatory effect was correlated to particle organic carbon content. The study of the mechanisms of the pro-inflammatory response induced by Paris PM2. 5 revealed that (1) the expression and release of the growth factor amphiregulin (AR) which is an EGF receptor (EGFR) ligand, were increased through EGFR and MAP Kinases activation and (2) AR participates in PM2. 5-induced GM-CSF release. These results strengthened the hypothesis of a higher reactivity of fine and ultrafine urban PM and highlighted for the first time the involvement of EGFR and its ligands in PM-induced pro-inflammatory response of respiratory epithelial cells.