Étude des particules fines et ultrafines en suspension dans l'air au Liban : caractérisation physicochimique et évaluation des effets toxicologiques sur des cellules pulmonaires humaines BEAS-2B

The study of air suspended fine and ultrafine particles in Lebanon : physicochemical characterization and evaluation of toxicological effects on human lung cells BEAS-2B

• Auteur / Autrice : Mireille Borgie
• Direction : Dominique Courcot, Hélène Greige-Gerges
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie
• Date : Soutenance le 15/04/2014
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant
• Partenaire(s) de recherche : Institut : Institut de Recherche en Environnement Industriel (France)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant / UCEIV
• Jury : Président / Présidente : Raphaël Delépée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Courcot, Hélène Greige-Gerges, Frédéric Ledoux, Jalal Halwani, Zeina Dagher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Sichel, Najat Saliba

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Toxicologie génétique

Toxicologie cellulaire

Effets de la pollution atmosphérique

Poumon

Liban

Pollution atmosphérique

Pollution atmosphérique -- Effets physiologiques

Toxicologie

Polluants atmosphériques

Mots clés libres

Pollution atmosphérique

PM₂.₅₋₀.₃

PM₀.₃

Physico-chimie

Sites urbain-rural

Lignée BEAS-2B

Cytotoxicité

Activation métabolique

Génotoxicité

Épigénétique

Air pollution

PM₂.₅₋₀.₃

PM₀.₃

Physico-chemistry

Urbain-rural sites

BEAS-2B cell line

Cytotoxicity

Metabolic activation

Genotoxicity

Epigenetic

Résumé

Les principaux objectifs de cette étude, une des premières menée au Liban, étaient d’acquérir une meilleure connaissance des caractéristiques physico-chimiques des particules atmosphériques fines (PF ou PM₂.₅₋₀.₃) et ultrafines (PUF ou PM₀.₃), et d’évaluer in vitro, leur potentiel toxique sur des cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B). L’échantillonnage de PF et de PUF a été mené au Liban à la fois sur un site urbain (Sin El-Fil, du 18 mai au 2 sept. 2011) et un site rural (Beije, du 5 sept. au 28 oct. 2011). Les PF et les PUF ont fait l’objet d’une caractérisation physico-chimique par la détermination de leur composition en éléments et ions inorganiques, carbone total et composés organiques. Ensuite, des échantillons composites de PF et de PUF ont été préparés afin d’exposer les cellules BEAS-2B et évaluer les mécanismes toxiques sous-jacents. Nos résultats ont montré une influence des sources de combustion plus notable pour les particules collectées sur le site urbain, et cela par la présence de carbone total, de composés organiques, de métaux et d’ions inorganiques secondaires à des niveaux de concentration supérieurs à ceux rencontrés sur le site rural. D’autre part, une cytotoxicité plus prononcée a été provoquée par les PUF par comparaison aux PF. Les mécanismes de génotoxicité et de modifications épigénétiques que nous avons étudiés, à savoir l’activation métabolique des composés organiques, la modification de l’expression de trois microARNs, l’activation de la télomérase et l’induction de cassures au niveau de l’ADN, ont été induits par les deux échantillons de PF, avec un effet plus prononcé pour les particules d’origine urbaine. L’exposition des cellules BEAS-2B aux PF collectées, notamment celles d’origine urbaine, pourraient donc favoriser la transformation des cellules pulmonaires en cellules immortelles, et par conséquent, l’initiation ou la promotion de la cancérogenèse broncho-pulmonaire.

The objectives of this study, one of the first conducted in Lebanon, were to acquire a better knowledge on the physico-chemical characteristics of atmospheric fine particles (FP or PM₂.₅₋₀.₃) and ultrafine ones (UFP or PM₀.₃), and to assess their potential toxicity. Particles were collected at two coastal sites between may and sept. 2011 at Sin El-Fil (urban site in Greater Beirut), and between sept. and oct. 2011 at Bejje (rural site). After sampling, FP and UFP were subjected to a physico-chemical characterization by quantifying their inorganic ions and elements, total carbon and organic compounds contents. Then, composite samples of FP and UFP were prepared in order to expose bronchial epithelial cells (BEAS-2B) in culture, and therefore to assess the underlying toxic mechanisms. Our results showed an influence of combustion sources especially for urban particles that are richer in total carbon, organic compounds, metals and secondary inorganic ions than rural ones. On the other hand, a more pronounced cytotoxicity was caused by UFP when compared to FP. In addition, epigenetic modifications and genotoxicity mechanisms, such as metabolic activation of organic compounds, changes in three microRNAs expression, telomerase activation and DNA breaks induction, which are potentially involved in the initiation and promotion of carcinogenesis, were induced by the two samples of FP, with a more pronounced effect of urban particles. Exposure of BEAS-2B cells to collected FP, especially urban ones, may therefore induce the transformation of lung cells to immortal cells, and consequently the initiation or the promotion of broncho-pulmonary carcinogenesis.