La génotoxicité des quantum dots et le rôle du stress oxydant : implications sur l'environnement et la santé humaine

Genotoxicity of quantum dots and the role of oxidative stress : implications for the environment and human health

• Auteur / Autrice : Mélanie Aye-Baratier
• Direction : Michel de Méo, Yves Jammes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Environnement et santé
• Date : Soutenance le 15/11/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiologie et Physiopathologie en conditions d'oxygénation extrêmes (Marseille) - Laboratoire de Biogénotoxicologie et mutagenèse environnementale (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Yves Jammes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel de Méo, Yves Jammes, Pascal Gauduchon, Lionel Bourdon, Philippe Barthélémy, Carole Di Giorgio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Gauduchon, Lionel Bourdon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress oxydatif

Tests de mutagénicité

Composés du zinc

Composés du sélénium

Mutagènes

Altération de l'ADN

toxicité

Composés du cadmium

Boîtes quantiques

Mots clés libres

Quantum dots, Génotoxicité, Stress oxydant, Test d'Ames, Test des micronoyaux, Test des comètes, Hsp, Cytokine, lignée CHO-K1, Rat, Invertébré

Quantum dots, Genotoxicity, Oxidative stress, Salmonella/microsome assay, Comet assay, Micronucleus assay, Hsp, Cytokine, CHO-K1, Rat, Invertebrate

Résumé

Les quantum dots (QDs) sont des cristaux semi-conducteurs de dimensions nanométriques. Ils peuvent être employés comme des marqueurs photosensibles du métabolisme cellulaire et peuvent être utiles dans différents domaines notamment en médecine mais il s’est rapidement avéré nécessaire de démontrer leur innocuité avant leur utilisation à grande échelle et leur diffusion dans l’environnement. Nous proposons un projet de thèse de doctorat sur le thème : La génotoxicité des quantum dots et le rôle du stress oxydant, implications sur l’environnement et la santé humaine. Il s’organise suivant trois axes: L’étude in vitro des propriétés génotoxiques et mutagènes des QDs Les QDs induisent des lésions primaires de l’ADN sur cellules CHO-K1 par le test des comètes qui sont associées à un stress oxydant. Ils sont plus actifs après irradiation par le spectre solaire. Ils induisent des mutations chromosomiques. L’étude in vivo des propriétés génotoxiques et mutagènes des QDs Les QDs induisent une augmentation significative des lésions de l'ADN chez le rat qui varie selon l’organe considéré (foie, rein, poumon, cerveau et testicule). Ils induisent une augmentation significative et une réponse dose-dépendante des micronoyaux indiquant nettement leur pouvoir clastogène/aneugène. Aucune variation significative des variables biochimiques mesurées n’est apparue. La mise en évidence de leurs effets sur l’environnement L'exposition aux QDs et au CdCl2 a entraîné une augmentation significative des lésions de l'ADN chez E. fetida et N. diversicolor.

Quantum dots (QDs) are semiconductor nanocrystals which can be employed as sensitive biomarkers of cellular metabolism and thus show their usefulness in various fields, including medicine and it soon became necessary to prove their safety before their widespread use and their distribution in the environment. The thesis project targeted on: Genotoxicity of quantum dots and the role of oxidative stress implications for the environment and human health. This study was organized in three main parts The in vitro study of the genotoxic and mutagenic properties of QDs QDs induced primary DNA lesions in CHO-K1 cells using the comet assay and were associated with oxidative stress. We demonstrated that the QDs were more active after irradiation by the solar spectrum. We showed the ability of QDs to induce chromosomal mutations. The main mechanism was probably that of the production of free radicals. The in vivo study of the genotoxic and mutagenic properties of QDs The comet assay shows that QDs induced an overall significant increase in DNA lesions of different organs (liver, kidneys, lungs, brain and testes). However, each organ had a specific susceptibility. QDs induced a significant increase in a dose-dependent manner of micronuclei. These results clearly indicated the in vivo clastogenic / aneugenic properties of QDs. No significant variation in the measured biochemical variables. The evidence of their effects on the environment Evaluation of genotoxicity was performed on coelomocytes of E. fetida and N. diversicolor resulting in a significant increase in DNA damage.