Détermination de facteurs de toxicité au niveau intestinal et hépatique de deux nanoparticules de taille similaire utilisées en alimentation et en emballage : Recherches in vitro et in vivo sur l’absorption et les mécanismes impliqués. – SolNanoTOX

L’utilisation de nanomatériaux manufacturés (MNMs) dans les aliments et les emballages doit s’accroitre considérablement dans l’avenir tandis que l’évaluation de la sécurité des MNMs présent dans l’alimentation est une préoccupation majeure en Europe et dans le monde. Même si certains produits alimentaires contiennent des MNMs (addiitifs ou contaminants des emballages), leur toxicité après ingestion reste mal connue. De plus, leur taille, morphologie, état d’agglomération en plus des modifications provoquées par des processus physiologiques (comme la digestion) jouent probablement un rôle considérable dans l’absorption et la toxicité des ces matériaux.
Même si de nombreuses études ont commencé à mettre en lumière les mécanismes, peu de données concernant les effets toxiques des MNS après exposition orale in vivo sont disponibles. Néanmoins, les résultats des expériences in vivo sont essentiels pour l’évaluation du risque. Cependant, en raison du large nombre des différents MNMs, de la variabilité de leurs propriétés physico-chimiques et de la limitation des expérimentations animales, les effets toxiques in vivo ne peuvent pas être recherchés pour chaque MNM. Ainsi, il est nécessaire d’établir des règles pour la classification des MNMs en fonction de leurs effets nocifs potentiels.
Parmi les propriétés des MNMs, les capacités de solubilisation sont probablement déterminantes pour l’absorption des nanomatériaux et l’initiation de toxicité par des voies spécifiques. Dans le projet SolNanoTox, deux classes différentes de MNMs seront étudiées : le dioxide de titane comme espèce insoluble en raison de sa stabilité dans l’eau et l’aluminium représentant la catégorie soluble. De plus, plusieurs publications suggèrent que ces deux MNMs ciblent des organes différents après exposition orale. Il est supposé que les nanoparticules d’aluminium forment des ions, avant ou pendant l’absorption intestinale, alors que les nanoparticules de dioxide de titane traverseraient intactes la barrière intestinale. Cette différence de comportement peut expliquer les différences d’organes cibles et de toxicité.
Dans ce projet, nous avons planifié de tester cette hypothèse à l’aide d’une combinaison de méthodes analytiques modernes appliquées aux nanomatériaux dans des tissus et des cellules. La caractérisation des MNMs d’Al et de TiO2 sera réalisée en solution ainsi que dans les cellules et tissus. L’interaction avec des lipides, protéines, milieu cellulaire et mucus intestinal sur les paramètres de caractérisation des MNMs sera étudiée. Les solubilités différentes dans les matrices physiologiques et leur influence sur les mécanismes d’absorption seront explorés en combinant des études in vitro et in vivo pour comparer le devenir et les effets cytotoxiques, génotoxiques et toxicogénomiques des deux MNMs. Tout d’abord, l’absorption et le devenir des MNMs dans l’intestin et le foie seront étudiés in vivo chez des rats traités oralement. Les résultats seront comparés avec les données in vitro obtenues sur des cellules humaines intestinales et hépatiques. De plus, divers effets toxiques (génotoxicité, apoptose, inflammation, prolifération,…) seront étudiés in vivo et comparés aux réponses observées in vitro sur les modèles cellulaires. Enfin, pour obtenir des informations plus précises sur les mécanismes moléculaires mis en jeu par les MNMs in vivo et in vitro, le projet emploiera des approches transcriptomique et protéomique. Les études intégratives et multidisciplinaires proposées dans ce projet permettront d’identifier des facteurs déterminants pour l’absorption, la distribution et les mécanismes d’action des MNMs. L’expertise combinée des groupes de recherche reconnus dans les domaines de la caractérisation des MNMs, des techniques analytiques, de l’absorption, de la toxicité in vitro et in vivo impliqués dans cet ambitieux projet apportera des solutions à des questions critiques pour l’impact des MNMs sur la santé.