De nouvelles recherches scientifiques montrent que lorsque les barrières cellulaires sont exposées à des nanoparticules métalliques, des messagers cellulaires sont libérés et peuvent endommager l'ADN des cellules cérébrales en développement. La découverte pourrait avoir des implications pour le développement de cibles médicamenteuses potentielles dans le traitement des maladies neurodégénératives, dont la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. La recherche a été menée par des scientifiques du Trinity College et de l'Université de Bristol, et est publié en ligne cette semaine dans Nature Nanotechnologie .
Les nanoparticules sont de très petites particules d'une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres. Ils sont de plus en plus utilisés dans l'administration de médicaments, chimiothérapie, l'imagerie et le diagnostic en raison de leur capacité à voyager dans les organismes en utilisant des voies cellulaires. Lors de leurs interactions avec les membranes cellulaires et leur internalisation dans les cellules, les voies et processus de signalisation clés sont altérés. En plus d'affecter la santé des cellules directement exposées, l'internalisation des nanoparticules peut également affecter négativement les cellules voisines d'une manière similaire à l'effet bystander induit par le rayonnement.
Pour cette recherche particulière, les scientifiques ont cultivé une couche de cellules BeWo, un type cellulaire largement utilisé pour modéliser la barrière placentaire, en laboratoire sur une membrane poreuse. Cette barrière cellulaire a ensuite été exposée à des nanoparticules de cobalt-chrome et le milieu sous la barrière a ensuite été collecté et transféré sur des cultures de cellules cérébrales humaines, qui a subi des dommages à l'ADN. Des expositions de confirmation à des souris maternelles pendant le développement embryonnaire ont également été effectuées et ont également révélé que les expositions entraînaient des dommages à l'ADN dans l'hippocampe (partie du cerveau impliquée dans l'apprentissage et la mémoire) de la progéniture nouveau-née.
Les scientifiques ont démontré que les cellules des barrières, traité les nanoparticules par une voie cellulaire naturelle, connu sous le nom d'autophagie, conduisant à ces cellules générant des molécules de signalisation. Ces molécules de signalisation ont causé des dommages à l'ADN des cellules cérébrales, des astrocytes et des neurones; cela a été confirmé lorsque l'autophagie ou l'IL-6 (messagerie cellulaire principale identifiée) était bloquée, la quantité de dommages à l'ADN a été réduite. Ces résultats soutiennent l'idée que les effets indirects des nanoparticules sur les cellules, ce qui est le cas dans cette étude, pourraient être aussi importants à considérer que leurs effets directs lors de l'évaluation de leur sécurité.
Surtout, les dommages de l'ADN aux neurones dépendaient de la présence d'astrocytes. Les astrocytes sont le type cellulaire le plus répandu dans le cerveau, qui pendant des années ont été considérées comme ayant leur rôle majeur de cellule de soutien, cependant, on sait maintenant qu'ils ont de multiples rôles dans le cerveau et qu'ils peuvent avoir des effets à la fois positifs et négatifs sur les neurones voisins.
Maëva Caldwell, Professeur en neurosciences au Trinity College Dublin, L'auteur principal de l'étude a déclaré:"Les astrocytes sont le type de cellule le plus courant dans le cerveau qui, pendant de nombreuses années, a été considéré comme jouant un rôle de soutien pour les neurones. Cependant, le fait que les milieux des barrières cellulaires exposées aux nanoparticules n'endommagent les neurones que lorsque les astrocytes sont présents, fournit une preuve supplémentaire que le rôle des astrocytes dans le cerveau va bien au-delà de celui de fournir un soutien aux neurones. Lorsque les astrocytes sont stressés (dans nos conditions expérimentales) ils sont capables d'endommager les neurones voisins. Cela pourrait avoir des implications pour développer notre compréhension de la façon dont le comportement des astrocytes peut affecter la santé neuronale dans de nombreuses maladies neurodégénératives, notamment la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, et justifient donc leur développement continu en tant que cibles potentielles de médicaments. »
Ces découvertes démontrent que les dommages causés par les nanoparticules aux cellules du cerveau peuvent causer des dommages à l'ADN qui dépendent des astrocytes. Cela a des implications pour d'autres études visant à développer des astrocytes comme cibles potentielles de médicaments pour les maladies neurodégénératives.
