IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Procédures et évaluation du potentiel pro-inflammatoire des nanoparticules

Résumé

Plusieurs pays industrialisés, incluant le Canada, ont opté pour le développement des nanotechnologies étant donné le grand potentiel économique que cela représente. Au Québec, de nombreuses entreprises de production de nanoparticules (NP) sont déjà implantées et il y a fort à parier que d’autres suivront ce mouvement d’ici peu. Ce faisant, le nombre de travailleurs œuvrant dans les domaines des nanotechnologies en général ou dans la fabrication et synthèse des NP augmentera grandement dans les prochaines années. Il est donc capital de prévenir le développement de maladies et d'accidents du travail reliés aux NP dont la cause est souvent d'ordre inflammatoire. Des données scientifiques s’accumulent et démontrent des effets toxiques et indésirables de certaines NP dont nous ne connaissons ni la toxicité ni l’efficacité des moyens pour les contenir. L’inflammation est un des effets toxiques des NP les plus répertoriés dans la littérature scientifique. Des études in vivo au cours desquelles des NP sont administrées à des rongeurs par la voie pulmonaire, voie par laquelle les travailleurs seraient le plus susceptibles d’être exposés aux NP, rapportent un nombre élevé de cellules immunitaires de type neutrophile, chef d’orchestre de l’inflammation. En dépit de ce fait, il était curieux de constater que très peu de données étaient disponibles quant aux interactions directes entre les NP et les neutrophiles. Sachant qu’en plus de la voie d’inhalation, les NP peuvent atteindre la circulation sanguine à la suite d’une ingestion et d’un contact dermique, il devient donc plausible d’imaginer que les neutrophiles, les leucocytes les plus abondants dans le sang humain, puissent interagir avec des NP.

Le présent projet visait à combler cette lacune. Ainsi, le premier objectif issu de cette problématique était de démontrer l'influence des NP sur la physiologie et sur les fonctions du neutrophile humain (volet in vitro). Le second objectif (volet in vivo) consistait à évaluer les effets des NP sur la réponse inflammatoire chez la souris.

Pour le volet in vitro, des neutrophiles de donneurs sains consentants ont été fraîchement isolés puis traités avec une NP donnée afin d’évaluer les capacités modulatoires sur plusieurs fonctions, toutes reliées au processus inflammatoire. Pour le volet in vivo, le modèle de la formation d’une poche d’air chez la souris a été employé. Brièvement, de l’air stérile était administré de façon sous-cutanée afin de créer une poche dans laquelle une NP donnée a été administrée pour diverses périodes de temps et à diverses concentrations (paramètres choisis à partir des résultats in vitro). Les cellules colonisant la poche ont ensuite été dénombrées puis identifiées afin d’évaluer l’infiltration neutrophilique.

En utilisant une approche expérimentale alliant à la fois les aspects in vitro et in vivo, nous avons été en mesure de déterminer quelles sont les NP qui affectent le plus la physiologie des neutrophiles et lesquelles provoquent une infiltration neutrophilique in vivo. Citons par exemple que, in vitro, le CeO2, le TiO2 et le ZnO provoquent des effets différentiels sur la phagocytose et la dégranulation des neutrophiles et que les NP d'argent (Ag) (dépendamment du diamètre) induisent une mort atypique des neutrophiles. Le ZnO et le TiO2 activent les neutrophiles et retardent leur entrée en apoptose. In vivo, nous avons remarqué que le TiO2 et les dendrimères provoquent une infiltration neutrophilique tandis que d'autres pas, comme c'est le cas du fullerenol (C60(OH)n).

La somme des résultats nous démontrent qu’il est difficile de classifier les NP strictement selon leur potentiel pro-inflammatoire et qu’il est préférable de présenter un tableau plus nuancé dans lequel les effets provoqués par une NP donnée sur la physiologie des neutrophiles humains in vitro et sur la capacité d’induire une infiltration neutrophilique in vivo doivent être pris en considération. Incidemment, les effets des NP sont extrêmement variés. Il est démontré que les NP n’agissent pas toutes de la même façon in vitro et in vivo et qu’elles peuvent avoir des effets complètement opposés selon leur diamètre initial.

Les retombées de ce projet effectué avec des cellules isolées d’individus sains permettront, par la suite, d’utiliser les cellules de certains travailleurs potentiellement exposés aux NP, afin d’étudier les fonctions des neutrophiles qui pourraient avoir des réponses fonctionnelles exagérées puisque déjà préactivées, un concept bien connu en matière d’inflammation. À l’inverse, si par exemple la fonction de phagocytose exercée par les neutrophiles de ces travailleurs s’avérait être diminuée, ces derniers pourraient être plus susceptibles aux infections, car cette fonction des neutrophiles a pour but d’ingérer les pathogènes et de les détruire. Ces observations, combinées à celles décrites par d’autres équipes étudiant d’autres facettes de la toxicité des NP, permettront d’aider les préventeurs lors de la prise de certaines décisions quant à la gestion des risques reliés à une exposition aux NP chez les travailleurs.

Informations complémentaires

Collection : Rapports scientifiques
Catégorie : Rapport
Auteur(s) :
  • Valérie Lavastre
  • David Gonçalves
  • Denis Girard
Projet de recherche : 2010-0021
N° de publication : R-886
Langue : Français
Mis en ligne le : 13 octobre 2015
Format : Texte