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Fait marquant

Des nanoparticules qui perturbent l’homéostasie des métaux



Même à des doses non toxiques, les nanoparticules de cuivre perturbent la régulation de la concentration des métaux dans des cellules de foie. C'est ce que vient de montrer des chercheurs de notre laboratoire. L'effet observé n'est cependant pas forcément délétère.

Publié le 7 mai 2014

L'expansion rapide des nanotechnologies a conduit à la production massive de nanoparticules (NP), dont les dimensions sont par définition inférieures à 100 nm. Cette petite taille favorise les réactions à l’échelle de la cellule ce qui a conduit à l’émergence de la nano-toxicologie. Cette nouvelle branche de la toxicologie s’intéresse aux conséquences de l’exposition durable de l’homme et de l’environnement aux nanoparticules.


Les chercheurs de notre laboratoire ont étudié l’impact des nanoparticules d'oxyde de cuivre (NP-CuO) sur des hépatocytes, en lien avec la perturbation de l’équilibre intracellulaire du Cu. Ces cellules sont en effet responsables du contrôle de la concentration du cuivre (métal toxique lorsqu’il s’accumule sous sa forme libre), et sont donc en première ligne en cas d'exposition à des nanoparticules de cuivre. Dans ce but, ces chercheurs ont étudié les premières réponses à des doses non toxiques de NP-CuO et les ont comparées aux réponses induites par des doses équivalentes de Cu ajouté sous forme de CuCl2. Cette analyse a été effectuée sur les taux d’expression de gènes connus pour répondre aux stress en Cu, Zn ou oxydant, et qui codent pour des protéines biomarqueurs de l’homéostasie du cuivre et du zinc. Ainsi, dans le cas de cellules traitées aux NP-CuO, l’augmentation de l’expression de certain de ces gènes est beaucoup plus forte que celle observée dans des cellules traitées au CuCl2 (Figure A). En outre, ces chercheurs ont observé que les mécanismes naturels de défense cellulaire contre le Cu étaient contournés par un mécanisme de type cheval de Troie. En effet, en pénétrant dans les cellules sous une forme internalisée via des vésicules d’endocytose (observation en microscopie électronique Figure B), et avant d’être solubilisées, les NP-CuO peuvent passer pour un pool de cuivre. Ils pourraient de ce fait induire une toxicité à long terme, malgré l'adaptabilité dont font preuve les cellules.

Ce travail, réalisé dans une démarche de toxicologie prédictive, met pour la première fois en évidence le fait que des nanoparticules métalliques sont en mesure de perturber l’homéostasie des métaux dans des cellules eucaryotes. D’autre part, c’est bien l’effet intrinsèque à la forme nanoparticulaire qui est responsable de cet effet «nano».

A - Taux d’amplification de l’expression du gène codant pour la métallothionéine 1 (protéine chélatrice de Cu(I) et de Zn(II)).
B - Image d’un hépatocyte après 24 h d’incubation en présence de NP-CuO. Les flèches blanches montrent des NP endocytées.
Recherches réalisées dans le cadre de recherches soutenues par le programme transversal Toxicologie Environnementale du CEA et du Labex SERENADE.

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