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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Vendredi 3 mai 2019 : Soutenance de thèse de Zahra DOUMANDJI : Identification de marqueurs d'exposition et d'effets aux nanoparticules métalliques sur modèle in vitro

Zahra DOUMANDJI Doctorante au sein de l'équipe " Nanomatériaux et Santé" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

"Identification de marqueurs d'exposition et d'effets aux nanoparticules métalliques sur modèle in vitro"

 

Date et lieu :
Vendredi 3 mai 2019 à 13h00
Ecoles des Mines
Campus Artem, Nancy
Salle A007

 

Composition du jury :

Directeur de thèse :

- Dr. Olivier JOUBERT
Maître de conférences, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine, Nancy.

Examinateurs:

- Dr. Carole RONZANI
Maître de conférences, Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden.

Rapporteurs:

- Dr. Anna BENCSIK.
Directrice de recherche, ANSES, Lyon.

- Dr. Jérémie POURCHEZ
Directeur de recherche, École Nationale Supérieure des Mines, Saint-Etienne.

Invité :

- Dr. Hervé SCHOHN
Maître de conférences, Université de Lorraine, Nancy

 


Résumé:
En conséquence de l'extension de l’utilisation des nanoparticules dans différents secteurs industriels, le nombre de travailleurs potentiellement exposés ne cesse de croître, sans parfaitement connaître les propriétés toxicologiques de ces matériaux. Etant donné que les nanoparticules peuvent se trouver en suspension dans l’atmosphère professionnelle, l'inhalation représente une voie d'exposition professionnelle majeure. De ce fait, l’évaluation des risques liés à l’exposition aux nanomatériaux requiert d’entreprendre des études de toxicologie sur des modèles cellulaires des voies aériennes. Dans ce manuscrit, les réponses cellulaires et moléculaires des macrophages alvéolaires de rat (NR8383) exposés à des nanoparticules d’oxydes métalliques : ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 et TiO2-NRCWE001, ont été étudiées, en combinant des analyses toxicologiques classiques (caractérisation des nanoparticules par microscopie électronique à transmission et par diffusion dynamique de la lumière, évaluation de la cytotoxicité par tests WST-1 et libération de LDH); et de criblage moléculaire à haut débit (analyses de transcriptomique et de protéomique). Des cellules NR8383 ont été exposées aux nanoparticules ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 et TiO2-NRCWE001 pendant 24 h ce qui a permis de déterminer une dose sub-toxique pour chaque nanoparticule à laquelle les macrophages ont été exposés pour l’analyse moléculaire. Quatre heures suite à l’exposition des cellules aux nanoparticules, de nombreux gènes et protéines étaient différentiellemment exprimés. Le stress oxydant était la réponse biologique adverse suite à l’exposition des cellules aux nanoparticules composées de zinc. En revanche, l’inflammation était la principale voie activée dans les cellules exposées à la forme anatase et rutile des nanoparticules de TiO2. En conclusion, cette étude expose les « empreintes biologiques » des deux groupes de nanoparticules d’intérêt. Enfin, notre étude combinée à des travaux antérieurs de la littérature pourraient aussi être profitables pour valider les biomarqueurs d’exposition et d’effets aux nanomatériaux suggérés afin de prédire les effets biologiques adverses.

Mots-clés : Nanoparticules métalliques, profil d’expression de gènes et de protéines, oxyde de zinc, zinc fer oxyde, nickel zinc fer oxyde, inflammation, stress oxydant.

Abstract:
As a consequence of the extension of the use of nanoparticles in different industrial sectors, the number of potentially exposed workers continues to grow, without fully knowing the toxicological properties of these materials. Since nanoparticles can be aerosolized in the occupational atmosphere, inhalation is the major occupational exposure route. For this reason, risk assessment of exposure to nanomaterials requires toxicology studies to be conducted on cellular models of the airways. In this manuscript, the cellular and molecular responses of rat alveolar macrophages (NR8383) exposed to metallic oxide nanoparticles: ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 and TiO2-NRCWE001, were studied, combining conventional toxicological analyzes (characterization of nanoparticles by transmission electron microscopy and dynamic light scattering, evaluation of cytotoxicity by WST-1 assays and LDH release); and high throughput molecular screening (transcriptomic and proteomic analyzes). NR8383 cells were exposed to the ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 and TiO2-NRCWE001 nanoparticles for 24 h which allowed for the determination of a sub-toxic dose for each nanoparticle to which the macrophages were exposed for molecular analysis. Four hours after exposue NR8383 to nanoparticles, many genes and proteins were differentially expressed. Oxidative stress was the adverse biological response following exposure of cells to nanoparticles composed of zinc. In contrast, inflammation was the main activated pathway in cells exposed to the anatase and rutile form of TiO2 nanoparticles. In conclusion, this study exposes the "biological fingerprints" of the two groups of nanoparticles of interest. Finally, our study, combined with previous literature studies, could also be beneficial in validating biomarkers of exposure and effects of nanomaterials suggested in order to predict adverse biological effects.

Key-words : Metallic nanoparticles, genes and proteins expression profile, zinc oxide, zinc iron oxide, nickel zinc iron oxide, inflammation, oxidative stress.