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19 mai 2016Publications scientifiques

Nanoparticules : des effets sur le stress oxydatif des cellules Ajouter à mon portfolio
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© L'Observatoire des Cosmétiques

Les nanoparticules, fréquemment utilisées dans l’alimentation, les produits cosmétiques ou les crèmes solaires, peuvent avoir des effets subtils sur l’activité des gènes impliqués dans le stress oxydatif de deux types de cellules. Une recherche américaine montre ainsi que les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2), bien que considérées non toxiques parce qu’elles ne provoquent pas la mort des cellules à faibles concentrations, peuvent avoir des effets inquiétants en cas d’exposition à long terme.

Temps de lecture : ~ 5 minutes

Les chercheurs du Georgia Institute of Technology ont eu recours à des techniques de criblage à haut débit pour étudier les effets des nanoparticules de dioxyde de titane sur l’expression de 84 gènes impliqués dans le stress oxydatif des cellules. Leur travail a montré que six gènes, dont quatre de la même famille, étaient affectés par une exposition de 24 heures aux nanoparticules.

Ces effets ont été démontrés sur deux types de cellules différents : des cellules cancéreuses humaines HeLa couramment utilisées dans les recherches scientifiques, et des cellules de rein de singes. Des nanoparticules de polystyrène similaires en taille et en charge électrique de surface à celles de dioxyde de titane n’ont pas produit les mêmes effets sur l’expression des gènes.

Selon Christine Payne, professeur au Georgia Institute, “C’est très important parce que les études classiques sur la santé des cellules montrent qu’elles ne sont pas affectées par ces nanoparticules de dioxyde de titane. Nos résultats prouvent qu’il se produit des changements plus subtils sur le stress oxydatif, qui peuvent endommager les cellules ou conduire à des modifications à long terme. D’autres nanoparticules pourraient avoir les mêmes effets et doivent être étudiées”.

Le protocole de l’étude

Les particules de dioxyde de titane sont utilisées pour blanchir les farines, protéger la peau des rayons UV du soleil ou en réflecteurs de lumière dans les peintures. Aux concentrations habituellement utilisées, elles sont considérées comme non toxiques, même si plusieurs autres études ont déjà tiré la sonnette d’alarme concernant des effets potentiels sur l’expression des gènes n’affectant pas directement la santé des cellules à court terme.

Pour évaluer si les nanoparticules pouvaient avoir un effet sur les gènes impliqués dans la gestion du stress oxydatif des cellules, les chercheuses Christine Payne et Melissa Kemp ont mis au point un protocole destiné à étudier l’ensemble des impacts des nanoparticules sur deux types de cellules.

Des cellules HeLa et des cellules de rein de singes ont été séparément incubées avec du dioxyde de titane à des niveaux 100 fois inférieurs aux concentrations connues pour affecter leur santé. Après 24 heures, les cellules ont été lysées et analysées pour étudier l’expression de 84 gènes associés à la capacité des cellules à gérer les stress oxydatifs.

Les chercheuses ont été surprises de constater des changements dans l’expression de six gènes, dont quatre de la famille des enzymes peroxiredoxine, qui sont utilisées par les cellules pour dégrader le peroxyde d’hydrogène, sous-produit des processus d’oxydation des cellules. Un excès de peroxyde d’hydrogène peut induire un stress oxydatif, nocif pour l’ADN et d’autres molécules.

L’effet mesuré est significatif : des changements d’environ 50 % dans l’expression des enzymes par rapport aux cellules qui n’avaient pas été incubées avec des nanoparticules. Les tests ont été répétés à trois reprises et ont abouti à chaque fois aux mêmes résultats.

Vers d’autres études

Cette étude laisse à penser que d’autres nanoparticules pourraient induire le même type d’effets, même quand elles sont considérées comme sûres d’utilisation, et qu’une réévaluation est nécessaire.

“De précédents travaux avaient montré que les nanoparticules pouvaient induire un stress oxydatif, mais personne ne les avait réellement étudiées à ce niveau et sur autant de protéines différentes en même temps”, explique Christine Payne. “Notre étude les a examinées à des concentrations si faibles que cela pose la question de savoir ce qu’elles peuvent affecter d’autre. Nous sous sommes concentrées sur le stress oxydatif, mais d’autres gènes peuvent également être impactés”.

C’est que ces différences subtiles peuvent être importantes quand elles s’ajoutent à d’autres facteurs.
“Le stress oxydatif est impliqué dans toutes les réponses inflammatoires et immunitaires”, souligne Melissa Kemp. "Seul, le dioxyde de titane peut seulement moduler les niveaux d’expression de cette famille de protéines, mais si cela intervient au moment où il y a d’autres types de stress oxydatifs, quelle qu’en soit la raison, alors il peut y avoir un effet cumulatif".

Les résultats de cette étude, TiO2 Nanoparticles Alter the Expression of Peroxiredoxin Antioxidant Genes, ont été publiés le 6 mai 2016 dans le Journal of Physical Chemistry C.

Source
Common Nanoparticle has Subtle Effects on Oxidative Stress Genes, de John Toon, 10 mai 2016, Georgia Tech News Center.

FP

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