Etude in vitro de l'influence de la toxicité d'un aérosol d'origine urbano-industrielle sur la perte d'hétérozygotie des chromosomes 3 et 9 et sa répercussion sur le cycle cellulaire

par Françoise Roy-Saint Georges

Thèse de doctorat en Toxicologie

Sous la direction de Pirouz Shirali et de Pierre Gosset.

Soutenue en 2008

à Littoral .

mots clés

• Cellule L132
• Macrophages alvéolaires
• Activation métabolique
• Adduits à l'ADN
• Perte d'hétérozygotie
• Aérosols atmosphériques -- Toxicologie
• Macrophages -- Activation
• Cycle cellulaire

Résumé

Il est dorénavant bien établi que la pollution atmosphérique est responsable de l’incidence croissante des pathologies cardio-respiratoires. Dans ce travail, réalisé sur des cellules épithéliales pulmonaires embryonnaires humaines (L132), d’une part, et des Macrophages Alvéolaires (MA) humains issus de lavages bronchiolo-alvéolaires de patients sains, d’autre part, notre objectif était de contribuer à l’amélioration des connaissances des mécanismes par lesquels les polluants peuvent exercer leurs toxicité pulmonaire. Un échantillon d’aérosol atmosphérique anthropogénique (PM2,5) a été utilisé. Sa caractérisation physico-chimique a révélé sa granulométrie, sa surface spécifique (1m²/g), et sa composition chimique (organique et inorganique). Une étude de sa cytotoxicité dans chacun des modèles cellulaires a été réalisée afin de préciser la relation dose réponse et la cinétique d’action. L’évaluation de l’expression génique des enzymes spécifiquement impliquées dans l’activation métabolique des composés organiques volatils et/ou des hydrocarbures aromatiques polycycliques a suggéré le rôle de la fraction organique dans l’apparition de mécanismes de génotoxicité. En effet, des adduits encombrants à l’ADN ont été détectés dans les MA exposés à l’aérosol. Par ailleurs, une perte d’hétérozygotie et/ou une instabilité de certains microsatellites (D3S3719, D3S1312, D3S3624, D3S1261) situés sur le chromosome 3 ont été observées dans 30 à 40 % des cellules L132 exposées pendant 72h à l’aérosol à sa concentration létale à 50%. De plus, ces effets génotoxiques de l’aérosol ont entraîné des altérations significatives du cycle cellulaire dans les MA et les cellules L132. Ce travail a par conséquent contribué à l’amélioration des connaissances quant à l’impact pulmonaire des expositions environnementales. Cependant, le chantier des mécanismes d’action des polluants atmosphériques sur le système respiratoire reste ouvert et devrait être complété.

Titre traduit

In vitro study of the loss of heterozygosity on chromosomes 3 and 9 and consequences on cell cycle after cell exposition to urban and industrial particulate matter

Résumé

It is now well established that the atmospheric pollution is responsible for the increased incidence of cardio-respiratory diseases. This experimental work was carried out on epithelial cells originates from the normal lung tissue of a human embryo (L132), on the one hand, and on human Alveolar Macrophages (AM) isolated from bronchiolo-alveolar lavages realized in healthy outpatients, on the other hand. The main goal was to contribute to improve the knowledge of the underlying mechanisms by which pollutants can exercise their toxic effects. A sample of air pollution Particulate Matter (PM2. 5) was used. Its physical and chemical characterization indicated its particle size distribution, its specific surface area (1 m²/g), and its chemical composition (organic and inorganic). The studyof its cytotoxicity in each of the in-vitro models under study was realized to clarify the relation/dose response and the kinetic of action. The determination of the gene expression of the enzymes specifically involved in the metabolic activation of volatile organic compounds and/or polycyclic aromatic hydrocarbons supported the role of the organic fraction of the aerosol in the occurence of the mechanisms of genotoxicity. Indeed, bulky DNA adducts were detected in PM-exposed AM. Besides, a loss of heterozygosity and/or a microsatellite instability (D3S3719, D3S1312, D3S3624, D3S1261) in restricted regions located on the chromosome 3 were observed in 30 in 40% of the L132 cells 72 h after their exposure to the aerosol at its lethal concentration at 50%. Thereafter, PM2. 5-induced genotoxic effects altered the cellular cycle in both the L132 cells and the AM. Hence, this work contributed to the improvement of the knowledge about the pulmonary impact of environmental exposure. However, the better understanding of the underlying mechanisms of action of the atmospheric pollutants on the respiratory on the respiratory system still remains opened and should be completed.