Réponse macrophagique aux nanotubes de carbone : le rôle de l’autophagie

• Main Author: Landry, Marion
• Other Authors: Paris Est
• Language: fr
• Published: 2014
• Subjects: Santé - environnement; Nanotubes de carbone; Autophagie; Biotransformation; Stress oxydant; Inflammation; Health-Environment; Carbon nanotubes; Autophagy; Oxidative stress
• Online Access: http://www.theses.fr/2014PEST1189

Les nanotubes de carbone (CNT) sont des nanomatériaux (1D<100 nm) présentant des propriétés physico-chimiques uniques, qui ont conduit à des applications déjà nombreuses dans l'industrie. Cette utilisation croissante des CNT soulève la question de leur potentielle toxicité. De nombreuses études ont été réalisées sur les effets de ces nanomatériaux, et il a été montré que les CNT pouvaient être toxiques, entraînant du stress oxydant et de l'inflammation d'intensité variable selon leurs caractéristiques physico-chimiques. Parmi ces caractéristiques, la longueur et la chimie de surface semblent jouer un rôle important. Néanmoins, les mécanismes sous-jacents de cette toxicité n'ont pas été complètement identifiés à ce jour. Il a été montré que l'autophagie pouvait moduler la réponse oxydante et inflammatoire, et que les CNT pouvaient être internalisés par endocytose dans la cellule et se retrouver dans les lysosomes, ce qui pourrait relier l'autophagie à la toxicité des CNT. De plus, le devenir des CNT dans les cellules (localisation, et intégrité de leur structure) a été très peu étudié à ce jour, alors que mieux connaître ce devenir pourrait nous donner des informations supplémentaires sur le mécanisme de toxicité des CNT. L'objectif de ce travail était donc 1) d'évaluer le rôle de l'autophagie dans la réponse de macrophages exposés à différents CNT, et 2) d'étudier le devenir des CNT dans ces cellules. Pour cela, il a été synthétisé quatre CNT de différentes longueurs et chimies de surface : des courts (S-), courts fonctionnalisés (SF-), longs (L-) et longs fonctionnalisés (LF-) CNT, qui ont été caractérisés. Des macrophages murins ont été exposés à ces différents CNT, et leurs effets sur l'autophagie ont été analysés, ainsi que leur devenir dans ces cellules. Nous avons montré que tous les CNT entraînaient une accumulation des autophagosomes avec un blocage du flux autophagique et un dysfonctionnement lysosomal. Ce dysfonctionnement lysosomal était dépendent du type de CNT, tous les CNT sauf les SF-CNT entraînant une basification du pH lysosomal. Il a aussi été démontré que tous les CNT sauf les SF-CNT étaient modifiés au contact des cellules. Ces résultats montrent donc que les CNT peuvent interagir avec l'autophagie, et peuvent être modifiés, selon leurs caractéristiques physico-chimiques. Ceci ouvre de nouvelles possibilités quant à l'interprétation et la compréhension de la toxicité des CNT === Carbon nanotubes (CNT) are fibre-shaped nanomaterials (at least 1D<100 nm). They are widely used in various industries because of their unique properties. As a result, an important literature has been published with the aim to evaluate the impact of CNT on health. It is now understood that CNT can be toxic, and, although inflammation and oxidative stress have been proposed as two mechanisms potentially relevant to CNT toxicity, the exact underlying mechanisms remain to be elucidated. It has been demonstrated that autophagy can repress oxidative stress and inflammation, and that CNT can be internalized in the cells by endocytosis, ending up in the lysosomes, which could link autophagy to CNT toxicity. Moreover, little is known about the fate of CNT inside the cells, where they go and if they are modified, although better knowledge about this fate could help us understand CNT toxicity. The aim of this project was therefore 1) to evaluate the role of autophagy in the response of murin macrophages to CNT, and 2) to elucidate the fate of CNT in these cells. Moreover, and because a large contribution of CNT physico-chemical characteristics has been described in their pathogenic response, we choose to synthesized four CNT varying in length and/or in surface properties: short (S-), short functionalized (SF-), long (L-), and long functionalized (LF-) CNT. Here we demonstrated that exposure to all CNT lead to the accumulation of autophagosomes, with the blockage of the autophagic flux and an impairment of lysosomal activity. Interestingly, lysosomal impairment was dependent on the type of CNT, as we observed a basification of lysosomal pH in response to all but SF-CNT. We also showed that all CNT but SF-CNT are modified when in contact with the cells. These results indicate that CNT can interact with the autophagy pathway, and can be modified, depending on their physic-chemical characteristics. This opens new ways in the interpretation and understanding of CNT toxicity