Projet ANR-14-CE21-0001 – CITTOXIC-Nano : Approches à différentes échelles pour caractériser les interactions cellulaires, le transfert trophique et les impacts toxiques de nanoparticules métalliques chez les organismes aquatiques
Programme : Enjeux de santé (DS0504) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Magalie Baudrimont (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux)
Partenaires : Laboratoire PASSAGES; Centre Européen de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement; Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 440000.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 60 mois
Résumé : Ce projet interdisciplinaire a pour but d'étudier pour la première fois le comportement, la capacité d’interaction, l'internalisation, l'impact toxique et le transfert trophique de nanoparticules métalliques (NPs), considérées comme modèles de NPs potentiellement rencontrées dans les écosystèmes naturels. En plus de leur large utilisation en milieu biomédical et industriel, leurs propriétés physiques et chimiques spécifiques leurs confèrent des atouts permettant leur traçabilité au cours d’expériences de laboratoire pour évaluer la nature de leurs interactions et les possibles impacts toxiques engendrés dans les différents compartiments biologiques, mais aussi pour prédire les conséquences environnementales le long des réseaux trophiques d’eau douce. Différentes stratégies sont ainsi proposées à plusieurs niveaux d'organisation (moléculaire, cellulaire, organisme et chaîne trophique) pour étudier l'impact biologique de NPs d'or (Au) et d'argent (Ag) chez les organismes d'eau douce (diatomées périphytiques, mollusques bivalves et poissons). La synthèse et la caractérisation de NPs de taille, forme, enrobage et charge différentes seront particulièrement adaptées pour envisager les différentes expériences proposées. De nouvelles cibles moléculaires du transcriptome seront recherchées, notamment chez les diatomées et bivalves pour étendre nos possibilités de compréhension des mécanismes d'action des NPs chez les organismes aquatiques. Les interactions des NPs avec des différents types cellulaires (diatomées, hémocytes de bivalve et hépatocytes d'anguille) seront étudiées pour quantifier les groupes fonctionnels impliqués dans la fixation NPs et aussi caractériser les mécanismes d'internalisation de ces particules par les cellules en culture. Au niveau de l'organisme, la bioaccumulation des NPs sera quantifiée par l'analyse des métaux dans les organes et la localisation tissulaire et intracellulaire des particules sera déterminée par microscopie corrélative (optique, confocale, de fluorescence et électronique à transmission) et par des techniques d'image en radiographie 2D et 3D. Les impacts toxiques produits par ces NPs seront aussi évalués par des analyses histologiques, la quantification de protéines impliquées dans la détoxication des métaux et l’analyse quantitative d'expression de gènes impliqués dans différentes fonctions (stress oxydatif, détoxication, métabolisme mitochondrial, apoptose, génotoxicité). Le transfert trophique de NPs métalliques entre diatomées periphytiques et poissons sera ensuite étudié, avec deux à trois niveaux de transfert trophique. Le consommateur final de cette chaîne sera l'anguille européenne Anguilla anguilla pour laquelle l'ingestion in vivo d'AuNPs marquées par une sonde fluorescente sera étudiée par imagerie de fluorescence et les impacts toxiques par l'utilisation d'une puce à ADN. La construction de cette puce à ADN comprenant 1000 gènes a été menée dans notre laboratoire dans le cadre du projet d’ANR Internationale IMMORTEEL France/Québec. Elle  permettra de caractériser spécifiquement la modulation d’expression de gènes après exposition aux NPs et de définir précisément les mécanismes de toxicité impliqués chez le poisson. Enfin, en raison de l'incorporation de NPs dans des produits de consommation, et les sources domestiques représentant une dispersion significative de NPs dans les écosystèmes, l'approche d'écologie humaine, surtout l'approche d'écologie familiale, aura pour but d'identifier les produits de consommation concernés, de clarifier leur utilisation et d’évaluer les productions de NPs, pour relier l'utilisation de produits de consommation aux impacts écotoxicologiques des écosystèmes aquatiques. Toutes ces approches nous aideront à réaliser un diagnostic complet des impacts qui pourraient être attendus chez les organismes aquatiques et le long des réseaux trophiques après une contamination par Au ou AgNPs.