Thèse soutenue

Vers des quantum dots moins toxiques, une approche "safer by design"
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Auteur / Autrice : Fanny Dussert
Direction : Marie Carrière
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire
Date : Soutenance le 12/11/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l’énergie et la santé (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Vincent Bonneterre
Examinateurs / Examinatrices : Marie Carrière, Elisa Boutet-Robinet, Thierry Orsiere
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Joubert, Valérie Forest

Mots clés

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Résumé

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Les quantum dots (QD) sont des nanocristaux semi-conducteurs fluorescents aux propriétés optiques exceptionnelles, ce qui les rend particulièrement attractifs dans les domaines de l’optoélectronique et pour les applications biomédicales. Cependant, au cours de leur cycle de vie, le vieillissement des QDs peut conduire à la dégradation de ces composés, induisant la libération d'éléments toxiques. Même si les études de toxicité sur les QDs à base d'indium sont peu nombreuses, certaines révèlent une toxicité intrinsèque plus faible que les QDs contenant des métaux lourds comme le Cd. Dans ce contexte, notre laboratoire synthétise différents QDs d’InP recouverts de coquilles, conçus par une approche « safer by design », dans le but de produire des QDs moins toxiques avec de meilleures propriétés optiques. Ces QDs sont constitués d'une structure cœur/coquille de InZnP/Zn (Se,S) qui est recouverte, ou non, d'une couche additionnelle de ZnS, épaisse ou mince. Dans cette étude, des kératinocytes primaires humains, issus de chirurgies mammaires, sont exposés aux QDs, après synthèse ou après vieillissement environnemental simulé. Dans un premier temps, les transformations physico-chimiques des QDs au cours du vieillissement sont caractérisées et mettent en évidence d’importantes modifications photophysiques et structurales ainsi que la formation de produits de transformation. Néanmoins, les résultats montrent que les transformations physico-chimiques des QDs sont ralenties par la présence de la double coquille, notamment lorsqu’elle est épaisse. Dans un second temps, l’évaluation de la toxicité des QDs est effectuée et de nouveaux tests sont dévelopés en criblage à haut contenu (HCS) sur un microscope automatisé. Alors que les QDs non vieillis se sont révélés relativement stables et peu toxiques pour les cellules, il n’en fût pas de même pour leurs produits de dégradation. L’exposition des cellules aux QDs vieillis a mis en évidence une forte toxicité à faibles concentrations, modifiant l’expression de certains gènes et protéines essentiels à l’homéostasie cellulaire. Ces résultats montrent que les nouvelles générations de QDs sont plus sûres. Cependant, il est important de continuer à améliorer leur photostabilité puisque leur dissolution et le relargage d’éléments toxiques en fin de vie sont inévitables pour le moment.