Evaluation des potentiels effets induits lors d’une co-exposition aux ondes radiofréquences et aux nanoparticules sur cellules humaines

Evaluation of the potential effects induced by a co exposure of radiofrequency waves and nanoparticles on human cells

• Auteur / Autrice : Benjamin Cerdan
• Direction : Katia Grenier, Emmanuel Flahaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electromagnétisme et Systèmes Haute Fréquence
• Date : Soutenance le 22/12/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Jérémie Grisolia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Percherancier, Ludivine Fadel Taris
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maxim Zhadobov, Philippe Lévêque

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie

Nanoparticules

Chauffage par microondes

Mots clés libres

Ondes radiofréquences

Rf

Nanoparticules

Toxicité

Radiofrequency waves

Rf

Nanoparticles

Toxicity

Résumé

Depuis l’avènement de l’ère industrielle, la société et notre rapport à l’environnement ont totalement été bouleversés. Au XIXe siècle, Flora Tristan écrit « À Londres, on respire la tristesse ; elle est dans l’air, elle entre par tous les pores. Ah ! Rien de plus lugubre, de plus spasmodique, que l’aspect de cette ville par un jour de brouillard, de pluie et de froid noir. », pour décrire les paysages encrassés de suie alors que l’exploitation du charbon dans les bassins industriels britanniques bat son plein. Aujourd’hui le charbon est remplacé par des choses bien plus invisibles mais tout autant dangereuses : les pesticides, les particules ultra fines, les ondes électromagnétiques, les perturbateurs endocriniens etc. L’ensemble de ces facteurs auxquels nous sommes exposés quotidiennement est appelé l’exposome. Les inquiétudes se font grandissantes, à juste titre, quant à ces nouvelles technologies rapidement utilisées dans les procédés industriels et dans les produits de grande consommation sans que des études sur le long terme n’aient été réalisées. En plus de cela, l’impact de ces agents est généralement évalué pour une exposition unique, sans considérer la réalité d’un exposome beaucoup plus complexe.Dans ce cadre, l’objet de cette thèse porte sur l’étude d’une co-exposition de cellules humaines aux ondes radiofréquences et aux nanomatériaux pour déterminer les potentiels effets cocktails qui pourraient survenir lorsqu’une cellule est exposée simultanément à ces deux agents. Par exemple ils pourraient être cumulatifs, antagonistes, synergiques ou encore sans impact.Les nanomatériaux sont utilisés dans tous les domaines, allant de l’alimentaire au cosmétique en passant par l’électronique. Leur toxicité est de mieux en mieux documentée, et les réglementations à leur égards plus strictes au fil des ans. La France a par exemple interdit l’utilisation de l’additif alimentaire E171 (dioxyde de titane) en 2020.Quant aux ondes radiofréquences, on les retrouve dans les protocoles de communication Bluetooth, téléphonie 4G et 5G, Wi-Fi, domotique, antennes relais etc. Les débats concernant leur dangerosité sont toujours d’actualité, et les conclusions d’études toxicologiques restent contradictoires. Le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) de l’OMS a classé les ondes radiofréquences comme possiblement cancérigène en 2011 et n’a pas changé sa ligne depuis.Dans cette thèse seront abordées dans un premier temps les caractérisations des nanomatériaux sélectionnés (plusieurs oxydes métalliques, métaux, nanotubes de carbone), suivies de l'évaluation de leur toxicité sur des modèles cellulaires pertinents pour notre étude.Par la suite nous détaillerons le système que nous avons développé pour l’exposition aux ondes radiofréquences à 2,45 GHz (bande de fréquence utilisée pour les communications sans fil de type Bluetooth, téléphonie ou Wifi). Ce système fonctionne en champ proche et permet d’éclairer de multiples échantillons biologiques contenus dans des plaques à puits. Sa caractérisation ainsi que sa dosimétrie seront ensuite données dans le contexte de notre étude.Enfin, nous analyserons les résultats obtenus lors de la co-exposition aux nanomatériaux et aux ondes radiofréquences sur les modèles cellulaires choisis, en faisant varier la nature et la concentration des nanomatériaux ainsi que la puissance des ondes émises.

Since the advent of the industrial era, society and our relationship with the environment have been completely transformed. The soot produced from the massive exploitation of coal in the 19th century has been replaced by things much more invisible but just as dangerous: pesticides, ultra-fine particles, electromagnetic waves, endocrine disruptors, etc. All of these factors we are exposed daily are called the exposome. Concerns are growing, rightly so, about these new technologies being rapidly used in industrial processes and in consumer products without long-term studies having been carried out. In addition to this, the impact of these agents is generally assessed for a single exposure, without considering the reality of a much more complex exposome.In this context, the subject of this thesis concerns the study of co-exposure of human cells to radiofrequency waves and nanomaterials to determine the potential cocktail effects that could occur when a cell is simultaneously exposed to these two agents. . For example they could be cumulative, antagonistic, synergistic or even without any impact.Nanomaterials are used in all fields, from food to cosmetics and electronics. Their toxicity is increasingly better documented, and regulations regarding them become more strict over the years. France, for example, banned the use of the food additive E171 (titanium dioxide) in 2020.As for radio frequency waves, we find them in Bluetooth communication protocols, 4G and 5G telephony, Wi-Fi, home automation, relay antennas, etc. Debates regarding their dangerousness are still ongoing, and the conclusions of toxicological studies remain contradictory. The International Agency for Research on Cancer (IARC) classified radiofrequency waves as possibly carcinogenic in 2011 and has not changed its line since.In this thesis, the characterizations of the selected nanomaterials (several metal oxides, metals, carbon nanotubes) will first be addressed, followed by the evaluation of their toxicity on cellular models relevant to our study.We will subsequently detail the system that we developed for exposure to radiofrequency waves at 2.45 GHz (frequency band used for wireless communications such as Bluetooth, telephony or Wifi). This system operates in the near field and makes it possible to illuminate multiple biological samples contained in well plates. Its characterization as well as its dosimetry will then be given in the context of our study.Finally, we will analyze the results obtained during the co-exposure to nanomaterials and radiofrequency waves on the selected cell models, by varying the nature and concentration of the nanomaterials as well as the power of the waves emitted.