Evaluation des mécanismes de cytotoxicité de molécules hautement énergétiques

Evalutation of toxicity of high energy material

• Auteur / Autrice : Laetitia Guyot
• Direction : Jérôme Guitton, Léa Payen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie
• Date : Soutenance le 12/10/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre pour l'Innovation en Cancérologie de Lyon (2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Tod
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Guitton, Léa Payen, Christelle Monteil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Saadia Kerdine-Römer, François Sichel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyrazoles

Toxicologie

Toxicologie cellulaire

Mots clés libres

Molécules hautement énergétiques (HEM)

MMH

TMTZ

Cytotoxicité

Nitropyrazoles

High energy materials (HEM)

MMH

TMTZ

Cytotoxicity

Nitropyrazole

Résumé

Dans le contexte règlementaire européen « REACH » nous avons développé un partenariat avec ArianeGroup et le CNES. L'objectif est de mieux connaitre la toxicité et les mécanismes toxiques de molécules hautement énergétiques (MHE) en utilisant des approches in vitro et in vivo. Une première partie du travail s'est focalisée sur l'étude de la cytotoxicité in vitro de deux propergols : le 1,1,4,4-tétraméthyl-2-tétrazène (TMTZ) et la monométhylhydrazine (MMH), molécule de référence. Le TMTZ possède un très faible impact, en comparaison de la MMH, sur le métabolisme cellulaire ou l'induction d'un stress radicalaire et présente une faible cytotoxicité. Dans une deuxième partie, nous avons étudié la tolérance et la pharmacocinétique chez la souris du 3,4,5-trinitropyrazole. Les expositions ont été de type aigu (IV et per os) ou sub-chronique (per os sur 30 jours). Les paramètres pharmacocinétiques, la voie d'élimination et les voies métaboliques ont été définis. La DL50 a été estimée à 390 mg/kg par voie orale en dose unique. Dans une troisième partie, nous avons utilisé une approche de métabolomique ciblée et de transcriptomique sur des cellules HepaRG différenciées pour étudier la relation structure/toxicité de sept molécules de la famille des nitropyrazoles. Nous avons clairement observé des différences de cytotoxicité en relation avec la structure des composés. Trois molécules ont la capacité de générer un stress radicalaire et génotoxique. Les stratégies expérimentales mises en place ont permis de mieux définir la toxicité et la cytotoxicité de plusieurs MHE et de conforter une stratégie industrielle de développement de molécules à faible niveau de toxicité pour l'homme

In the European regulatory context ''REACH'', we have developed a partnership with ArianeGroup and CNES. The objective is to understand the toxicity and toxic mechanisms of high energy molecules (HEM) using in vitro and in vivo approaches. The first part of the work focused on the study of the in vitro cytotoxicity of two propellants: 1,1,4,4-tetramethyl-2-tetrazene (TMTZ) and monomethylhydrazine (MMH), the reference molecule. TMTZ has a very low impact, compared to MMH, on cellular metabolism or induction of radical stress. TMTZ has low cytotoxicity than MMH. In a second part, we studied the tolerance and pharmacokinetics of 3,4,5-trinitropyrazole in mice. Exposures were acute (IV and per os) or subchronic (per os over 30 days). Pharmacokinetic parameters, route of elimination and metabolic pathways have been defined. The LD50 was estimated at 390 mg/kg orally in a single dose. In a third part, we used a targeted metabolomics and transcriptomics approach on differentiated HepaRG cells to study the structure/toxicity relationship of seven molecules of the nitropyrazole family. We clearly observed differences in cytotoxicity in relation to the structure of the compounds. Three molecules have the capacity to generate radical and genotoxic stress. The experimental strategies developed have made possible to better define the toxicity and cytotoxicity of several HEMs. These results have consolidate an industrial strategy for the development of molecules with a low level of toxicity for humans