Effets biologiques des nanoparticules de cérium enrobées de benzo[a]pyrène sur la barrière placentaire humaine

La pollution atmosphérique est aujourd'hui un sujet de santé publique majeure. Les procédés industriels actuels avec l'utilisation croissante des nanotechnologies entrainent la dissémination de nanoparticules dans l'environnement. L'échelle nanométrique permet aux particules ultrafines de traverser la barrière pulmonaire et d'atteindre la circulation systémique et ainsi les organes. Le placenta humain est un organe multifonctionnel essentiel au développement et à la croissance foetale, dont le fonctionnement peut être perturbé par certains xénobiotiques présents dans le sang maternel. Les nanoparticules de dioxyde de cérium (NP de CeO2) sont utilisées couramment depuis les années 2000 pour leurs propriétés catalytiques, dans les additifs de carburants et les cigarettes. Elles sont également à l'étude pour de multiples applications thérapeutiques grâce à leurs propriétés pro et antioxydantes, dues aux 2 états d'oxydation du cérium, Ce(III) et Ce(IV). Cependant, l'OCDE a inclus en 2010 les NP de CeO2 dans la liste prioritaire de nanomatériaux nécessitant une évaluation urgente. De plus, l'étude de ces nanoparticules doit prendre en compte leur capacité à s'enrober avec les molécules avoisinantes pour se rapprocher de la réalité environnementale. En effet, lorsqu'elles sont rejetées dans l'air ambiant par les gaz d'échappement et la fumée de cigarette, elles peuvent notamment s'enrober d'hydrocarbures aromatiques tels que le benzo[a]pyrène (BaP). Le BaP est un polluant cancérogène mutagène et reprotoxique ainsi qu'un perturbateur endocrinien. Une fois internalisé dans les cellules, le BaP active la voie de bioactivation et détoxication impliquant le récepteur des hydrocarbures aromatiques (AhR). L'objectif de ce travail doctoral est l'étude de l'impact de ces deux polluants atmosphériques au niveau de la barrière placentaire humaine lorsqu'ils sont en exposition concomitante, afin de se rapprocher de la réalité environnementale. Dans un premier axe, nous avons voulu déterminer le niveau de fond de cérium retrouvé dans les placentas humains issus de grossesses à terme chez des patientes vivant en région parisienne, en réalisant une petite cohorte de placentas appairés au sang de cordon. Nous avons également observé que les NP de CeO2 enrobées de BaP pouvaient s'internaliser dans des explants de villosités choriales. Dans un second axe, nous avons étudié la toxicité des deux polluants sur des cultures de trophoblastes primaires ainsi que leur impact sur la différenciation morphologique et fonctionnelle des trophoblastes. Les résultats nous ont permis de conclure que les polluants en exposition individuelle, co-exposition et avec enrobage de BaP, n'étaient pas cytotoxiques à des doses réalistes d'exposition. Dans une troisième partie, nous avons évalué l'impact des polluants en co-exposition sur la voie AhR et sur le stress cellulaire. Le BaP seul et en co-exposition induit un stress cellulaire avec la stabilisation du facteur de transcription p53 et l'induction de sa cible transcriptionnelle p21. Nous avons prouvé que ce stress cellulaire était dû à sa métabolisation par la voie AhR. Des dommages de l'ADN ont également été induits par le BaP seul mais pas lors de la co-exposition avec les NP de CeO2.Par ailleurs, les NP de CeO2 en exposition individuelle et en co-exposition conduisent à une diminution de la forme suroxydée des peroxyrédoxines, suggérant un effet antioxydant. Dans un dernier axe, nous avons regardé l'impact des NP de CeO2 sur les mitochondries des trophoblastes primaires. L'exposition des NP de CeO2 modifie la morphologie mitochondriale sans altérer leurs fonctions. Ce travail a permis d'approfondir les connaissances de l'impact des NP de CeO2 sur le placenta humain et sur les mécanismes moléculaires impliqués, en exposition individuelle et lorsqu'elles sont en co-exposition avec le BaP.