Etude de la bioaccumulation, de la biotransformation de nanomatériaux minéraux et de la persistance de leurs effets biologiques au moyen de systèmes cellulaires in vitro

Study of the bioaccumulation, biotransformation and of the persistence of the biological effects of mineral biomaterials, using in vitro cellular systems.

• Auteur / Autrice : Anaëlle Torres
• Direction : Thierry Rabilloud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie microbiologie immunologie
• Date : Soutenance le 28/06/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et biologie des métaux (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Coumoul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Rabilloud, Véronique Rossi, Pierre Lescuyer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Armelle Baeza-Squiban, Catherine Ladavière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Macrophages

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanomatériau

Silice amorphe

Exposition chronique

Bioaccumulation

Systèmes in vitro

Scénarii d'exposition

Bioaccumulation

Nanomaterial

Amorphous silica

Chronic exposure

Exposure scenarii

Résumé

L'utilisation de nanomatériaux est de plus en plus fréquente dans l'industrie pour améliorer la qualité des produits grâce à leurs propriétés particulières. Par exemple, les silices amorphes de synthèse sont utilisées dans les cosmétiques, l'alimentation humaine et l'agroalimentaire, ainsi que dans les pneumatiques pour leurs propriétés abrasives, de renforcement ou d'épaississement. Ces utilisations très diverses exposent les travailleurs et la population à des risques potentiels à plus ou moins long terme, qui doivent être évalués, dans un contexte plus global de multiexpositions, tel que rencontré dans les populations humaines. La multiplicité des scenarii à explorer rend l'utisation des modèles animaux problématique, pour des raisons éthiques et économiques. C'est pourquoi nous utiliserons des systèmes in vitro de macrophages (lignées RAW264.7 et J774A.1, macrophages primaires murins) ce type cellulaire étant une cible clée en toxicologie des matériaux particulaires. Les effets de différents scénarii d'exposition seront étudiés : l'exposition aigüe pendant 24h, l'exposition chronique pendant plusieurs jours consécutifs, puis la récupération qui correspond à l'un ou l'autre des scénarii suivis de quelques jours sans nanomatériaux, qui est un paramètre fondamental en nanotoxicologie. Les expériences réalisées seront basées sur des tests de viabilité et des tests fonctionnels (phagocytose, dosages de NO et d'espèces oxydantes, de production de cytokines pro et anti-inflammatoires) grâce à la cytométrie en flux, la spectrophotométrie, et la microscopie.

Nanomaterials are used in the industry to improve the quality of many different products (color, texture or efficiency). For example, synthetic amorphous silica are used in various applications such as cosmetics, food or rubber reinforcement. These broad uses increase human exposure and thus the potential risk related to their short- and long-term toxicity. These potential risks have to be investigated, in a global context of multi-exposure, as encountered in human populations. The scenario multiplicity makes the use of animal models difficult, because of ethical and economical reasons. This is why the experiments will be conducted on in vitro macrophage models (RAW264.7 and J774A.1 and mouse primary macrophages) as this cell type is an important cell target in toxicology of particulate materials. Herein, the effect of different exposure scenarii of macrophages to silica nanomaterials will be investigated: the acute exposure for 24h, the chronic exposure for some days and the recovery scenario which consists in an exposure followed by a time period without nanomaterials, which is a fundamental parameter in nanotoxicology. The bioaccumulation of nanomaterials and the persistence of their effect will be studied. The experiments which will be carried out include the viability assay and functional tests (phagocytosis, NO and reactive oxygen species dosages, production of pro and anti-inflammatory cytokines) using flow cytometry, microscopy and spectrophotometry.