1/ Evaluation de la toxicité pulmonaire de polluants atmosphériques via des modèles in vitro

S BOLAND, S DEVINEAU, K MAOUCHE, F MARANO, J RENAULT (Bioprofiler resource)

Les activités humaines (industries, transports) et en particulier l’utilisation des nanotechnologies entraînent un accroissement de l’exposition des populations aux polluants particulaires atmosphériques ainsi qu’aux nanomatériaux manufacturés. Les cellules épithéliales qui tapissent l’appareil respiratoire, cibles des particules inhalées, développent des réponses spécifiques à ce type d’exposition.

Nos recherches visent à relier la nature des réponses biologiques observées avec certaines caractéristiques physico-chimiques des particules (composition chimique, taille, surface spécifique, réactivité de surface, cristallinité, forme, potentiel oxydant…). Nous nous intéressons aux nanoparticules manufacturées mais aussi à celles produites de façon non intentionnelle par des processus de combustion (moteur diesel, feux de cheminée) ou d’usure (plaquettes de freins).

Nous cherchons à mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires induits par ces particules et en particulier, leur capacité à générer un stress oxydant associé ou non à leurs propriétés oxydantes intrinsèques.

Le stress oxydant peut activer des cascades de signalisation pouvant conduire à des réponses adaptatives ou à la mort cellulaire. Nous nous intéressons également au nucléole, domaine du noyau cellulaire dédié à la biogenèse des ribosomes et considéré comme un senseur de stress cellulaires.

Nous privilégions des approches in vitro afin d’étudier l’effet direct des particules sur les cellules épithéliales respiratoires en utilisant des lignées ainsi que des cultures primaires d’épithélium bronchique humain. Ces dernières sont capables de se différencier in vitro et de développer un épithélium muco-ciliaire qui peut être conservé plusieurs mois en culture et donc faire l’objet d’études d’expositions répétées à faibles doses et d’effets à long terme.

Les travaux de l’équipe portent en particulier sur :

• les mécanismes d’internalisation et de passage des particules à travers la barrière épithéliale respiratoire
• l’étude des réponses adaptatives (telles que l’induction de défenses anti-oxydantes et de réponses pro-inflammatoires) et de la mort cellulaire induite par les particules et les voies de signalisation cellulaire impliquées.
• l’effet des particules sur les fonctions de réparation et de protection de la barrière épithéliale et leur impact sur la différenciation de l’épithélium respiratoire en exploitant les approches –omiques notamment sur le sécrétome épithélial
• La modulation de ces différents effets par l’interaction des particules non seulement avec des biomolécules (lipides, protéines) formant une corona autour de la particule mais également avec des xénobiotiques.

Nos travaux de recherche visent à contribuer à l’établissement d’AOP (« Adverse outcome pathways » pour « voies des effets indésirables ») tant par l’élucidation des mécanismes d’action que par le développement de modèles cellulaires 3D.