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Toxicité des nanomatériaux

Publié le 18 mars 2021

Marie Carrière


En raison de leur grande surface spécifique et de leurs nouvelles propriétés physiques et chimiques, les nanoparticules et les nanomatériaux sont très largement utilisés dans des produits de la vie courante. De ce fait se pose la question de leur impact potentiel sur la santé humaine et sur l'environnement. Les recherches menées au CIBEST visent à comprendre et à anticiper les effets des nanomatériaux sur les organismes vivants.

Les nanomatériaux étudiés sont des polluants rejetés dans l’environnement du fait de l’activité industrielle ou humaine, des produits contenant des nanomatériaux en fin de vie, des additifs alimentaires contenant des nanoparticules ou des biomatériaux développés à des fins médicales. Ces nanomatériaux sont composés de métaux, d'oxydes métalliques ou des alliages, mais aussi des nanomatériaux carbonés et des nanomatériaux organiques tels que des formulations lipidiques, des polymères ou des particules plastiques.

L'ensemble du cycle de vie des nanomatériaux est pris en compte, de leur synthèse à leur fin de vie, et les mécanismes qui sous-tendent ces effets sont décryptés. Le cycle de vie du nanomatériau est reproduit grâce à l'utilisation de chambres climatiques simulant le spectre solaire dans des conditions jour/nuit, dans différentes matrices, telles qu'elles sont rencontrées dans l'environnement ou les fluides biologiques. Cela permet d'évaluer leur toxicité de ces nanomatériaux dans des conditions environnementales réalistes, fournissant ainsi des informations clés pour le développement de futurs nanomatériaux « safer-by-design ». Sur ces sujets, le CIBEST collabore avec des chimistes qui développent de nouvelles compositions et formulation de ces nanomatériaux en fonction des recommandations résultant de ces évaluations toxicologiques, tout en préservant leurs propriétés, avançant ainsi pas à pas vers des nanomatériaux innovants plus sûrs pour l'homme et l'environnement. À cet effet nous avons également mis en place une plateforme de criblage à haut débit des effets cellulaires des nanomatériaux, utilisant l’analyse à haut contenu d’information.

L’ensemble de cette recherche est mené sur les modèles in vitro les plus pertinents possibles et avec des modalités d'exposition représentatives des conditions environnementales. Ainsi, des cellules primaires issues de patients, des co-cultures de lignées cellulaires qui sont des modèles sains ou pathologiques sont utilisées ainsi que des modèles avancés tels que des organoïdes 3D. Comme les principaux organes cibles des effets toxiques des nanomatériaux sont la peau, l'intestin, le foie et le poumon, notre recherche se concentre sur ces organes, qui sont exposés soit sur de courtes durées, à concentration élevée, ce qui mime une exposition accidentelle, soit sur des temps plus longs et à plus faible concentration, ce qui mime une exposition chronique, tout au long de le vie.

Les nanomatériaux peuvent affecter les organismes vivants soit directement, soit par leur propension à adsorber les polluants à leur surface et à les transporter dans le corps humain ou dans l'environnement. C'est pourquoi la compréhension des effets de la co-exposition à des mélanges de nanomatériaux et d'autres substances toxiques (HAP, métaux, modèles génotoxiques, etc.) est également l'un des axes principaux de notre recherche. Ceci est particulièrement important pour les nanomatériaux ayant de grandes surfaces spécifiques et capacités d'adsorption, comme les particules de silice ou les micro- et nanoplastiques.

Notre expertise, qui va de la biologie à la chimie, en passant par la chimie analytique et l'analyse physico-chimique, est un atout pour aborder ce domaine de recherche hautement multidisciplinaire.

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