CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Impact de la co-exposition au nanoparticules de dioxide de cerium et benzo-(a)-pyrène de la barrière placentaire humaine – PregNanoBaP

Impact de l'exposition de placenta humain aux nanocérium enrobés de benzo-(a)-pyrene

Les polluants sont partout dans l'environnement et certains peuvent atteindre le placenta après exposition pendant la grossesse. L'objectif de ce projet est d'étudier les effets aux niveaux cellulaires et moléculaires des polluants de nanocérium et benzo-(a)-pyrène, et de leur mélange, sur le développement et les fonctions placentaires humaines. L'objectif à long terme est de caractériser les conséquences de l'exposition à ces polluants sur l'issue de la grossesse pour révéler des biomarqueurs.

Enjeux et objectifs

Ce projet vise à mettre en place les bases de toxicologie placentaire en réponse à deux contaminants de la pollution environnante lorsqu'ils sont rencontrés ensemble : le BaP et le nanocérium. Ces deux polluants sont des contaminants auxquels la femme enceinte est quotidiennement exposés, et pour lesquels il existe peu de documentations disponibles pour estimer leur toxicité en utilisant des modèles placentaires humains. L'objectif de ce projet est de déterminer les conséquences biologiques d'une exposition au CeO2 NP enrobés stablement par le BaP en utilisant des modèles placentaires ex vivo et in vitro. <br />Nos objectifs sont : <br />1) de quantifier les niveaux de fond de CeO2 dans le placenta humain pendant la grossesse <br />2) évaluer l'accumulation placentaire de ces polluants (par perfusion placentaire ex vivo); <br />3) déterminer la toxicité de ces polluants et la voie de détoxification en utilisant des cultures primaires de trophoblastes humains ; <br />4) déterminer comment ces polluants en combinaison altèrent l'intégrité et la fonction hormonale de la barrière placentaire humaine telle que la formation d'un syncytiotrophoblaste (cultures trophoblastes in vitro) ; <br />5) caractériser l'impact sur l'homéostasie des mitochondries, un organite majeur impliqué dans la différenciation des trophoblastes et le fonctionnement placentaire. <br />Ces résultats pourraient donner un aperçu des effets de l'interaction des nanoparticules avec d'autres polluants, tels que le BaP hydrophobe. Comme principaux résultats attendus, nous émettons l'hypothèse que le revêtement de nanocérium avec du BaP lipophile pourrait modifier les propriétés de surface des NP et augmenter leur internalisation cellulaire, modifier la biopersistance et la toxicité du BaP, altérer la différenciation des trophoblastes, l'homéostasie des mitochondries et la fonction hormonale du placenta. Ensemble, ces polluants peuvent affecter de manière synergique le fonctionnement du placenta par rapport à leurs expositions individuelles.

Modèles placentaires :
Les placentas humains seront prélevés à la maternité de Cochin-Port Royal du premier trimestre (interruption volontaire et légale des grossesses) et les grossesses à terme (césariennes). Des placentas seront prélevés sur des femmes non fumeuses et en bonne santé après avoir obtenu le consentement écrit des patientes (CPP : 2015-mai-13909).
Le modèle de perfusion des cotylédons ex vivo : les cotylédons des placentas à terme seront directement utilisés pour estimer le passage de ces polluants du compartiment maternel au fœtal.
Trophoblastes primaires et explants de villosités choriales : seront isolés après dissection placentaire et cultivés en tant qu'explants tissulaires pour reproduire le contact entre les villosités placentaires et les contaminants du sang maternel. Les trophoblastes humains seront purifiés à partir de villosités placentaires et cultivés dans un modèle de culture classique et sont capables de se différencier après 72h de culture, ou dans un système double-chambre pour imiter la barrière placentaire.
Polluants :
La référence normalisée CeO2 NP (NM212, JRC, IHCP) sera fournie par nos collaborateurs actuels (Dr Boland et Dr Devineau, Univ. de Paris). Le CeO2 NP sera utilisé soit seul, en mélange avec du BaP (addition parallèle), soit sous forme de NP enrobé de BaP (à un ratio qui imite les niveaux aéroportés). Dans ce projet, CeO2 NP sera utilisé à des concentrations comprises entre 0,005 - 10 µg/cm2.
Le BaP (Sigma) sera utilisé à des concentrations comprises entre 0,01 et 4 µM. Pour les expositions combinées, le niveau de BaP ne dépassera pas 1 µM.
Le revêtement de BaP stable de CeO2 NP est déjà fait et confirmé et par notre collaborateur Dr Boland (Univ. de Paris) à un rapport qui imite les niveaux de BaP dans l'air trouvés sur les PM ultrafines atmosphériques à Paris (1 µM de BaP par 40 µg/ cm2 CeO2).
Temps d'exposition : les trophoblastes ou explants seront incubés de 4h à 72h et perfusion de placenta pendant 6h.

en cours

attendus

attendus

L’exposition des femmes enceintes aux contaminants environnementaux peut conduire à des effets néfastes sur le déroulement de la grossesse. Les toxiques incriminés sont susceptibles d’agir directement sur le fœtus mais aussi indirectement via des effets sur le placenta dont les nombreuses fonctions sont indispensables pour le développement du fœtus et le bon déroulement de la grossesse. Des données épidémiologiques mettent en évidence une corrélation entre la pollution pendant la grossesse et la survenue de complications (par ex. retard de croissance, prématurité et mortalité fœtale). Des polluants émergents tels que les nanoparticules (NP) de dioxyde de cérium (CeO2) sont actuellement utilisées dans le carburant Diesel et la cigarette, et se retrouvent dans la pollution ambiante avec un risque majeur d’exposition pour la femme enceinte. A présent, ces NP de CeO2 (ou nanocérium) font l’objet d’une surveillance classée prioritaire par l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques (OECD) au regard de leur toxicité. La famille des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) est le principal groupe de substances cancérigènes et génotoxiques dans l'air ambiant. Le HAP le plus étudié est le benzo-a-pyrène (BaP), un perturbateur endocrinien, provenant de la combustion incomplète des matières organiques. Des concentrations importantes de ces polluants dans la circulation maternelle sont associées à des complications de la grossesse conduisant à des petits poids de naissance (pour le BaP) et à des défauts de fermeture du tube neural (pour le cérium). Les NP ont la capacité d’adsorber à leur surface d’autres molécules issues des mêmes sources d’émission, tel que le BaP aux propriétés lipophiles, formant une corona qui pourrait favoriser leur entrée dans l’organisme. Les conséquences de l’exposition du placenta humain à ces polluants, surtout en mélange, sont actuellement insuffisamment documentées. L’objectif de ce projet est de mettre en place les bases moléculaires de la toxicologie placentaire en évaluant les effets des NP de CeO2 associées au BaP, sur l’intégrité et les fonctions de la barrière placentaire. La nature des effets sur le placenta ainsi que les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués seront recherchés, en particulier en termes de détoxification (voie du Récepteur des hydrocarbures Aromatiques, AhR), de stress oxydatif et des possibles perturbations des fonctions mitochondriales, un organite clef dans la différentiation du trophoblaste placentaire et la stéroïdogenèse. Ce projet repose sur l’expertise internationalement reconnue du groupe en physiopathologie placentaire humaine, sur la maitrise des modèles placentaires représentatifs de différentes périodes de la grossesse, sur la connaissance de la mitochondrie et de ses fonctions (expertise du coordonnateur de projet) et du l’activité du récepteur AhR pendant l’oncogenèse placentaire (étude publiée). Par son approche multidisciplinaire alliant physiologie et biologie placentaire humaine à la toxicologie, biochimie et la physico-chimie des NP, cette étude novatrice ouvrira un champ d’investigation sur l’effet des polluants (surtout en mélange) sur le développement de l’unité fœto-placentaire. Le placenta en tant qu’organe indispensable au développement humain et cible des xénobiotiques circulants, pourrait être considéré comme une référence dans l’évaluation de la toxicité des polluants environnementaux. Enfin, en s’appuyant sur des bases scientifiques, ce projet permettra de donner des recommandations sur l’environnement de la femme enceinte. La faisabilité de ce projet est assurée par la Fondation PremUp qui permet l’accès aux prélèvements biologiques placentaires à différents termes de grossesse, par l’accès aux plateformes de l’Université de Paris et du centre CNRS-Gif, et au label FHU prématurité auquel appartient le groupe. Ce projet s’inscrit dans les objectifs de plusieurs défis du programme ANR 2020 dans le cadre « Eco Health ».

Coordinateur du projet

Madame Ioana Ferecatu (PHYSIOPATHOLOGIE & PHARMACOTOXICOLOGIE PLACENTAIRE HUMAINE; Microbiote pré & post natal)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

3PHM PHYSIOPATHOLOGIE & PHARMACOTOXICOLOGIE PLACENTAIRE HUMAINE; Microbiote pré & post natal

Aide de l'ANR 326 211 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2021 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter