Recherche des seuils d'effets d'impulsions électromagnétiques au niveau de la membrane des cellules – Oxylipi2

La membrane des cellules, qui agit comme un diélectrique placé entre des compartiments conducteurs (le milieu physiologique à l’extérieur des cellules et le milieu interne des cellules) est le site de la cellule où sont amplifiées et se concentrent les impulsions électromagnétiques. En utilisant des impulsions électriques d’une durée de 10 nanosecondes, de forte amplitude de champ (plusieurs MV/m) et à fort contenu fréquentiel, nous avons montré que l’effet principal de ces impulsions est l’électroperméabilisation des membranes. Cet effet ne dépend pas de l’amplitude du champ, ni de la densité de charges dans le milieu mais de la différence de voltage généré au niveau de la membrane cellulaire et de la durée de cette perturbation. Nous avons montré aussi sur des vésicules lipidiques modèles que la perturbation électrique provoque une oxydation des lipides de la membrane qui serait à l’origine de l’état électroperméabilisé des cellules. Sur ces vésicules, la sensibilité de détection de ces modifications par spectrométrie de masse après l’exposition aux impulsions nanosecondes semble supérieure à celle de la détection de l’électroporation des cellules, et encore plus à celle de la détection d’effets thermiques. Nous proposons d’étudier les seuils d’électroperméabilisation et d’apparition de ces modifications en fonction de l’amplitude, du nombre et de la fréquence de répétition d’impulsions électromagnétiques de trois types : des impulsions électriques de 10 nanosecondes pour lesquelles nous avons des conditions maîtrisées d’exposition des vésicules dans le laboratoire du partenaire 1, puis des impulsions à bande ultra large et enfin des impulsions à bande étroite avec les illuminateurs Hypérion et BUL du centre CEA de Gramat (partenaire 2). L’étude aura deux étapes : la première sera l’exposition et l’analyse de vésicules lipidiques (modèles simplifiés de cellules mais faciles à analyser) et la deuxième sera l’exposition de cellules en culture et l’analyse des lipides des membranes de ces cellules. Dans les deux cas, nous analyserons l’éventuelle électroperméabilisation des vésicules lipidiques (détectée par le passage transmembranaire de sucres comme rapporté dans M. Breton et al., J. Am. Chem. Soc., 134, 13938-41, 2012) et des cellules (détectée par le passage transmembranaire de bléomycine comme nous l’avons rapporté dans A. Silve et al., Bioelectrochem., 87, 260-4, 2012). Les retombées de ce projet consisteront, sur le plan de la recherche fondamentale, en une amélioration des connaissances sur : les mécanismes de l’électroperméabilisation des cellules via l'oxydation des lipides membranaires, les limites d’exposition expérimentale qui permettent de générer l’électroperméabilisation et l’oxydation des lipides membranaires par les impulsions électriques, l’extension de nos observations aux cellules et l’extension de nos observations à des illuminations autres que les signaux électriques de 10 nanosecondes. En ce qui concerne la recherche intéressant la DGA, les retombées de ce projet consisteront en l’obtention de paramètres spécifiques aux effets potentiellement générés par des impulsions électromagnétiques à bande ultra large et à bande étroite permettant de définir des seuils d’exposition des personnels aux impulsions électromagnétiques grâce à une nouvelle méthode très sensible. Nous analyserons également si les seuils d’électroperméabilisation des cellules, même réversible (c’est à dire sans conséquences à long terme sur la survie des cellules) peuvent être éventuellement atteints.