Toxicité des particules atmosphériques issues de zones urbano-industrielles et portuaires et impact sur la transition épithélio-mésenchymateuse des cellules pulmonaires

Toxicity of atmospheric fine particulate matter from urban, industrial and harbor influences and their impact on epithelial to mesenchymal transition in lung cells

• Auteur / Autrice : Margaux Cochard
• Direction : Frédéric Ledoux, Yann Landkocz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, Médecine, Santé. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie.
• Date : Soutenance le 27/03/2023
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant - Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant / UCEIV
• Partenaire(s) de recherche : Financeur : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France) - Hauts-de-France. Conseil régional
• Jury : Président / Présidente : Myriam Polette
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Pons, Armelle Baeza-Squiban, Maurizio Gualtieri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Pons, Armelle Baeza-Squiban

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammation

Transition épithélio-mésenchymateuse

Métabolisme

Xénobiotiques

Stress oxydatif

Toxicologie

Particules (matière)

Mots clés libres

Particules fines (PM₂.₅)

Transition épithélio-Mésenchymateuse (TEM)

Inflammation

Stress oxydant

Métabolisation des xénobiotiques

Fine particulate matter (PM₂.₅)

Epithelial to mesenchymal transition (EMT)

Inflammation

Oxidative stress

Xenobiotic metabolization

Résumé

Les particules fines atmosphériques (PM₂.₅) sont classées depuis dix ans comme cancérogène de groupe I pour l'Homme. Elles sont connues pour avoir une composition variée, dépendant de leurs origines, et pour se déposer dans l'appareil respiratoire jusqu'au niveau alvéolaire. L'exposition à ces composés a été associée à plusieurs maladies telles que l'asthme, la BPCO et la progression du cancer au stade métastatique. Toutes ces pathologies sont en relation avec le mécanisme de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Ces pourquoi des PM₂.₅ issues de 4 influences différentes : maritime, industrielle, urbaine et du trafic routier ; ont été caractérisées. Deux modèles cellulaires pulmonaires : A549 et BEAS-2B, ont été exposées aux PM₂.₅ sous forme d'extraits hydrosolubles et organiques. Les mécanismes de toxicité induits par les PM₂.₅ comme l'inflammation, le stress oxydant et la métabolisation des xénobiotiques ont été étudiés, ainsi que la TEM. Une augmentation significative de ces trois paramètres a été observée particulièrement sur l'extrait hydrosoluble de PM₂.₅ sous influence industrielle, et sur les deux extraits sous influence du trafic routier. Plusieurs voies de signalisation telles que AhR et Nrf2 ont pu être identifiées suite aux expositions. La TEM a été induite après 7 jours d'exposition aux extraits organiques et hydrosolubles de PM₂.₅ issus de l'influence du trafic routier de manière plus prononcée. En conclusion, les résultats montrent la capacité des PM₂.₅ à déclencher la TEM de manière différente selon leurs origines. Par ailleurs, certaines voies de signalisation sont impliquées dans la réponse cellulaire aux xénobiotiques, mais aussi dans le mécanisme de TEM. Ainsi, l'intérêt d'identifier des mécanismes tel que la TEM est important afin de comprendre plus en détails l'impact de la pollution atmosphérique sur la santé.

Fine particulate matter (PM₂.₅) have been classified as group 1 carcinogenic to humans for ten years. Their chemical composition depends on their origins, and can deposit throughout the respiratory tract until the alveolar level. Exposure to those compounds has been associated with several diseases such as asthma, COPD and cancer progression to the metastasis phase. These pathologies are all connected to epithelial to mesenchymal transition (EMT). This is why PM₂.₅ from 4 influences, maritime, industrial, urban and road traffic, were characterized. Two cellular lung models : A549 and BEAS-2B, were exposed to water-soluble and organic extracts of PM₂.₅. Toxicological mechanisms like inflammation, oxidative stress and xenobiotic metabolization, known to be induced by PM₂.₅, were studied. A significant increase of all three parameters was observed, notably for the water-soluble PM₂.₅ extract of industrial origin, and for both extracts of road traffic origin. Several signaling pathways like AhR and Nrf2 have been identified following extracts exposure. EMT was induced after exposure for 7 days to water soluble and organic PM₂.₅ extracts of road traffic origin. To conclude, results show PM₂.₅ capacities to induce EMT, in various ways depending on PM origin. Furthermore, several signaling pathways are involved in xenobiotics cellular response, but also in EMT mechanisms. Thus, the interest of identifying mechanisms such as EMT are important in order to understand in detail the impact of air pollution on health.