Stabilité de nanoparticules d’oxyde métallique et effets toxicologiques

Devant le Jury composé de: Pascale Bauda ............. Rapporteur (Université de Metz) Vera Slaveykova ........... Rapporteur (Ecole Polytechnique de Lausanne) Marie Carrière ............ Examinatrice (CEA) François Guyot ............ Examinateur ( IPGP - Université Paris Diderot) Roselyne Ferrari .......... Co-directrice de thèse (Université Paris Diderot) Marc Benedetti ............ Directeur de thèse ( IPGP - Université Paris Diderot) Résumé : Grâce à leur petite taille (une dimension inférieure à 100 nm), les nanoparticules sont utilisées dans de nombreux domaines d’application (textiles, cosmétiques, …). Certains de ces nanomatériaux sont déjà commercialisés. Cet essor des nanosciences n’a malheureusement pas été accompagné par les études toxicologiques adéquates. Le but de mon travail est donc d’apporter des éléments de réponse à cette problématique. Dans cette optique, l’analyse des interactions biologiques entre des nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO) semiconducteur utilisé dans les crèmes solaires, et /Escherichia coli, /une bactérie présente dans l’environnement, a été réalisée. Le comportement toxique des ZnO a été évalué dans deux milieux : un milieu de croissance classique, le Luria Bertani (LB), et un milieu environnemental, l’eau de Seine. Les résultats obtenus dans ce travail ont mis en évidence la nécessité d’une approche pluridisciplinaire pour étudier l’impact toxique des nanoparticules. Ainsi, des effets bactériostatique et bactéricide des nanoparticules ont été démontrés, mais la comparaison des effets biologiques observés lors d’une incubation avec des ions Zn2+ , suggère une dissolution partielle des nanoparticules. Cette hypothèse a été confirmée par l’étude de la solubilité des nanoparticules dans les différents milieux. La composition du milieu joue indéniablement un rôle dans le potentiel toxique des ZnO. L’implication d’un stress oxydatif dans les mécanismes de toxicité des nanoparticules a également été observée en utilisant une souche mutée pour l’enzyme de la superoxyde dismutase. Abstract : As they are small, the nanoparticules which one of the dimensions is inferior to 100 nm, are used in many processes (textile, cosmetics, …) and some nanomaterials are already included in consumer goods. Despite the rise of nanosciences, few studies have determined the ecotoxicological and environmental impact of the nanoparticles. The aim of this study is to find some answers to these issues. To do so, the study of the biological interactions between ZnO nanoparticles (semi conductor incorporated in the sunscreen composition), and a /Escherichia coli/, a bacteria present in the environment, was performed. The toxic behaviour of ZnO nanoparticles was evaluated in two media: a growth medium Luria Bertani (LB), and an environmental medium, Seine river water. The results obtained in this work show that the toxic impact studies of nanoparticles needed a pluridisciplinary approach. Indeed, the bacteriostatic and bactericidal effects of nanoparticles were evidenced in this work, but a comparison of the biological effects obtained during incubation with Zn2+ ions, suggested the partial dissolution of the nanoparticles. This hypothesis was confirmed by solubility experiments performed in both media. The composition of the medium influences the potential toxicity of ZnO. The implication of oxidative stress in the mechanisms of nanoparticles toxicity was observed by using a mutant strain for the superoxide dismutase enzyme.