Thèse soutenue

Effet d’une exposition chronique prénatale aux nanoparticules de dioxyde de titane sur le développement et le fonctionnement des centres nerveux respiratoires chez les souris nouveau-nées

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Auteur / Autrice : Eloïse Colnot
Direction : Didier Morin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Neurosciences
Date : Soutenance le 17/12/2021
Etablissement(s) : Bordeaux
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Coordination et plasticité des générateurs spinaux
Laboratoire : Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (Bordeaux)
Jury : Président / Présidente : Laurent Grélot
Examinateurs / Examinatrices : Didier Morin, Laurent Grélot, Anna Bencsik, Christian Gestreau, Alain Garrigou
Rapporteurs / Rapporteuses : Anna Bencsik, Christian Gestreau

Résumé

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Depuis les deux dernières décennies, les nanotechnologies et les nanoparticules représentent l'une des grandes avancées technologiques dans de nombreux domaines de l'activité humaine. Les nanoparticules de dioxyde de titane (NPs de TiO2) sont l'un des nanomatériaux les plus retrouvés dans les produits de consommation courante (peintures, médicaments, produits alimentaires, dentifrices et cosmétiques). Mais du fait de leurs propriétés physico-chimiques, les NPs de TiO2 peuvent passer les différentes barrières biologiques et peuvent être potentiellement responsables d'effets néfastes sur la santé. Très récemment, il a été mis en évidence de la présence des NPs de TiO2 dans le placenta humain et dans le méconium des nourrissons, montrant sans ambiguïté l'existence d'un transfert materno-fœtal des nanomatériaux. Bien que l'exposition chronique des NPs de TiO2 durant la gestation est connue pour induire des déficits cognitifs associés à une neurotoxicité, l'impact de l'exposition pendant la gestation sur des fonctions motrices vitales telles que la respiration restait non-documenté. Utilisant des enregistrements in vivo en pléthysmographie corps entier des souris nouveau-nées, nous avons pu mettre en évidence que l'exposition chronique aux NPs de TiO2 durant la gestation altère l'activité respiratoire de la descendance, caractérisée par une élévation anormale de la fréquence respiratoire chez les nouveau-nés pré-exposés. Similairement, les expériences conduites dans les conditions ex vivo ont montré que le rythme respiratoire fictif, généré spontanément par les préparations tronc cérébral-moelle épinière et les tranches bulbaires issues des souris nouveau-nées, est significativement et anormalement plus élevé pour le groupe exposé aux NPs de TiO2 en période prénatale que pour le groupe témoin. Pour préciser ces résultats, une dernière série expérimentale d'enregistrement en patch-clamp a été réalisée. Nous avons observé que les neurones issus des animaux pré-exposés aux NPs de TiO2 sont plus excitables, avec un potentiel de membrane moins négatif et des courants synaptiques plus élevé, que les neurones issus des animaux témoins. Tous ces résultats ont rapporté que les NPs de TiO2 altèrent l'excitabilité des neurones respiratoires, entrainant une fréquence respiratoire anormalement élevée chez les nouveau-nés exposés pendant la gestation. Par ailleurs, l'exposition chronique prénatale aux NPs de TiO2 altère la capacité des réseaux de neurones respiratoires de la progéniture à satisfaire une augmentation de la fréquence respiratoire en réponse à des stimuli environnementaux excitateurs. Pour conclure, l'exposition maternelle aux NPs de TiO2 durant la gestation affecte le développement et le fonctionnement des centres respiratoires des nouveau-nés.