(PhysOrg.com) -- L'utilisation des nanoparticules en médecine est en constante augmentation et il est important de comprendre les effets que ces particules pourraient avoir sur les tissus humains et la santé en général.

Les scientifiques ont montré que les molécules de signalisation qui endommagent l'ADN des cellules cultivées sous une barrière ne sont transmises que lorsque la barrière a plus d'une couche d'épaisseur et que les dommages à l'ADN et la libération de cytokines sont signalés à travers la barrière.

La recherche a été menée par une équipe de l'Université de Bristol et ses collègues, et est publié dans Nature Nanotechnologie .

L'équipe a créé une barrière cellulaire en cultivant des cellules BeWo, un type de lignée cellulaire largement utilisé pour modéliser la barrière placentaire, sur un support à membrane poreuse. Ils ont créé une barrière monocouche et bicouche en cultivant les cellules pendant quatre et sept jours, respectivement.

La membrane a été insérée dans un puits d'une plaque de culture cellulaire de manière à ce qu'elle soit suspendue à quelques millimètres au-dessus de la surface inférieure où un type de cellule différent a poussé. Le sommet de la barrière a été exposé à des nanoparticules et les dommages à l'ADN ont été mesurés dans les cellules sous-jacentes.

Contrairement à ce que l'équipe attendait, les molécules de signalisation qui endommagent l'ADN des cellules cultivées sous la barrière n'ont été transmises qu'à travers les barrières bicouches et multicouches, mais pas les barrières monocouches.

L'équipe de recherche a également cultivé des cellules épithéliales cornéennes sur une membrane, en monocouche pendant trois jours, pour déterminer si la signalisation observée pour les barrières cellulaires des trophoblastes était spécifique à la cellule. Semblable aux conclusions de BeWo, Des dommages à l'ADN ont été observés dans les fibroblastes, les cellules du tissu conjonctif, sous les barrières bicouches exposées aux nanoparticules, mais pas en dessous des barrières monocouches.

L'équipe de recherche a déjà montré que les nanoparticules métalliques endommageaient l'ADN dans les cellules de l'autre côté d'une barrière cellulaire. Les nanoparticules n'ont pas causé de dommages en traversant la barrière, mais ont généré des molécules de signalisation dans les cellules barrières qui ont ensuite été transmises pour endommager les cellules de l'autre côté de la barrière.

Dr Patrick Case, Consultant Senior Lecturer en Chirurgie Orthopédique et Pathologie à la Faculté des Sciences Cliniques et auteur principal de l'étude, a déclaré : « Si l'importance de l'épaisseur des barrières dans la signalisation est une caractéristique générale pour tous les types de barrières, nos résultats peuvent offrir un principe permettant de limiter les effets indésirables de l'exposition aux nanoparticules et proposer de nouvelles approches thérapeutiques.

Dr Aman Sood, Assistant de recherche à la Faculté des sciences cliniques et auteur principal de l'article, a déclaré:«Nous voulions tester si ces effets indirects des nanoparticules pouvaient varier pour différents types de barrières. Utilisation in vitro, modèles ex vivo et in vivo, nos recherches ont montré que les effets indirects des nanoparticules dépendent de l'épaisseur de la barrière cellulaire.

"Les barrières bicouches ou multicouches permettent à la signalisation endommageant l'ADN de provoquer une toxicité indirecte, contrairement aux barrières monocouches. Nos découvertes ont des implications importantes pour la nanotoxicologie.

Les barrières cellulaires offrent une protection importante contre l'exposition aux particules et existent sous plusieurs formes morphologiques dans le corps. Par exemple, la barrière épithéliale cornéenne, qui, avec le film lacrymal, empêche les agents pathogènes, allergènes et irritants de pénétrer dans l'œil, est multicouche.

Cependant, la barrière hémato-encéphalique, qui limite la diffusion d'objets microscopiques tels que des bactéries dans le liquide céphalo-rachidien, consiste en une barrière monocouche de cellules endothéliales soutenue par des pieds d'extrémité astrocytaires. La barrière placentaire régule les échanges de substances entre le sang fœtal et maternel et change d'apparence pendant la grossesse.

Les résultats suggèrent que les nanoparticules peuvent causer des dommages indirects à l'ADN in vitro à travers les barrières trophoblastiques et cornéennes, et provoquent la libération de cytokines et de chimiokines à travers les barrières cornéennes.

L'équipe de recherche a montré qu'une toxicité indirecte est possible chez la souris et à partir du tissu placentaire humain. Les résultats suggèrent que les signaux de dommages à l'ADN peuvent traverser les barrières cellulaires par une voie qui implique des jonctions lacunaires. Cependant, le thème commun est que ces types de signalisation n'étaient notés que lorsque les barrières étaient bicouches ou multicouches. S'il s'agit d'une caractéristique générale pour toutes les barrières, elle offre un principe à appliquer à la nanotoxicité qui peut non seulement limiter les effets indésirables de l'exposition aux nanoparticules, mais peut également offrir de nouvelles possibilités thérapeutiques.

Ce projet a été soutenu par le Wellcome Trust et par une subvention du Medical Research Council.