Co-exposition et effets des nanomatériaux et des polluants organiques sur la toxicité reproductive des gamètes de mammifères et des organismes d'eau douce

Co-exposure and effects of nanomaterials and organic pollutants on the reproductive toxicity of mammal gametes and freshwater organisms

• Auteur / Autrice : Martina Cotena
• Direction : Jeanne Perrin, Jérôme Rose
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Biologie du développement
• Date : Soutenance le 12/05/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....) - CEREGE Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....) - Institut national de l'environnement industriel et des risques (France)
• Jury : Président / Présidente : Alain Thiéry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Rose, Bénédicte Trouiller, Mélanie Auffan, Mossadek Talby
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Roger Léandri, Marie Carrière
• DOI : 10.70675/095be446z05a7z421fz92afz510eba57e7dc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules

Oxydes de cérium

Polluants atmosphériques

Santé de la reproduction

Polluants environnementaux

Mots clés libres

Cerium oxide

Cellules germinales

Environnement

Santé reproductive

Nanomateriaux

Nanomaterials

Cerium oxide

Germ cells

Environment

Reproductive health

Résumé

Les nanoparticules de dioxyde de cérium (CeO2 NMs) sont largement utilisées comme additif au diesel et sont libérées dans l'air après la combustion. Lors de la combustion, les propriétés physico-chimiques changent, ce qui souligne la nécessité de mieux comprendre leur toxicité potentielle à chaque étape de leur cycle de vie. Compte tenu des taux croissants de risques pour la reproduction masculine et féminine chez l'homme et la faune, notre étude vise à comprendre l'effet potentiel de l'exposition à un cocktail de polluants atmosphériques sur les cellules reproductrices des mammifères et des organismes aquatiques. Nous avons étudié la toxicité reproductive des CeO2 NMs brûlés et du mélange CeO2 NMs-BaP sur les cellules germinales ainsi que l'interaction cellulaire des CeO2 NMs. Nous avons démontré une augmentation significative de dommage à l'ADN après exposition à la plus faible concentration testée de CeO2 NMs brûlés (1 µg.L-1) et une augmentation significative du stress oxydatif dans les spermatozoïdes humains. La co-exposition au mélange a induit un dommage additif de l'ADN dans les spermatozoïdes et les cellules cumulus; inversement, aucun effet additif n'a été observé dans les ovocytes de rats. L'analyse des images 2D et 3D n'a pas montré d'internalisation des CeO2 NMs brûlés dans le spermatozoïdes humains mais une affinité pour la membrane plasmique.Le Ce a également été trouvé dans les pontes dans la matrice entourant les œufs de P. corneus par ablation laser ICP-MS après 28 jours d’exposition dans des mésocosmes aquatiques. La presence d’une structure protectrice a été observée dans les pontes de P. corneus et dans les ovocytes de rat.

Cerium dioxide nanoparticles (CeO2 NMs) are widely used as a diesel fuel additive and are released into the air after combustion. Upon combustion, the physico-chemical properties change, highlighting the need to better understand their potential toxicity at each stage of their life cycle. Given the increasing rates of risk to male and female reproduction in humans and wildlife, our study aims to understand the potential effect of exposure to a cocktail of air pollutants on the reproductive cells of mammals and aquatic organisms. We investigated the reproductive toxicity of aged CeO2 NMs and the CeO2 NMs-BaP mixture on germ cells and the cellular interaction of CeO2 NMs. We demonstrated a significant increase of DNA damage after exposure to the lowest concentration of aged CeO2 NMs tested (1 µg.L-1) and a significant increase in oxidative stress in human spermatozoa. Co-exposure to the mixture induced additive DNA damage in sperm and cumulus cells; conversely, no additive effect was observed in rat oocytes. Analysis of 2D and 3D images showed no internalisation of aged CeO2 NMs in human spermatozoa but an affinity for the plasma membrane.Ce was also found in the pellets in the matrix surrounding P. corneus eggs by ICP-MS laser ablation after 28 days of exposure in aquatic mesocosms. In rat oocytes, the absence of additive genotoxicity may be due to the presence of different layers of cumulus cells that protect the cell and the efficient DNA damage repair system of the oocyte. in P. corneus layings, a similar-like protective structure was found. To better understand the impact of co-exposure on reproduction, in vivo studies are needed.