Que deviennent les nanoparticules d'or dans les cellules ?

Publié par Isabelle le 17/12/2019 à 14:00
Source: CNRS
Les nanoparticules d'or, supposées inaltérables en milieu biologique, peuvent être dégradées au sein des cellules. Publiés dans PNAS le 16 décembre 2019, les travaux de chercheurs du CNRS, d'Université de Paris, de Sorbonne Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) et de l'Université de Strasbourg (L’université de Strasbourg (UDS) est une université française située à Strasbourg en Alsace. Son origine remonte à la création du gymnase Jean-Sturm en 1538, devenu...) révèlent en effet la capacité des cellules à métaboliser l'or, qui n'est pourtant pas essentiel à leur fonctionnement. Cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension du cycle de vie (La vie est le nom donné :) des nanoparticules d'or dans l'organisme.


Image d'un lysosome observé en microscopie électronique en transmission, une méthode capable de révéler la forme de nanoparticules au sein même des cellules. Les produits de dégradation sont composés de cristaux d'or de 2 nm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...) auto-organisés en nano-feuillets. Les nanoparticules non dégradées sont en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et les produits de dégradation en orange.
© Alice Balfourier, laboratoire MSC (En France un MSc est un diplôme d’enseignement supérieur accrédité par la Conférence des grandes écoles.) (CNRS/université de Paris) et Christine Péchoux-Longin (plateforme MIMA2, INRA)

Les nanoparticules d'or possèdent des propriétés optiques uniques, qui sont exploitées en nano-médecine pour la thérapie (Une thérapie est un ensemble de mesures appliquées par un thérapeute à une personne souffrant d'un problème de santé, dans le but de l'aider à guérir, de...) anti-cancéreuse et l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main,...). Elles sont également intégrées à des formulations cosmétiques ou alimentaires. Cependant, la question de leur devenir à long terme dans les cellules restait sans réponse bien qu'il était communément admis que les nanoparticules d'or restaient indéfiniment intactes dans le lysosome, la "déchetterie" de la cellule.

A l'encontre de ces idées reçues, des scientifiques du laboratoire Matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) et systèmes complexes (CNRS/Université de Paris), du laboratoire Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et phénomènes quantiques (CNRS/Université de Paris), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de minéralogie, de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) des matériaux et de cosmochimie (CNRS/Sorbonne Université/ Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) Mangattan Museum (2001) à Ishinomaki (Japon),...) national d'Histoire naturelle/IRD) et de l'Institut de physique et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec...) des matériaux de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) ont montré, en suivant l'évolution des nanoparticules d'or pendant 6 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) dans le milieu cellulaire, qu'elles subissaient en quelques semaines des transformations importantes. En mesurant l'expression de plus de 18 000 gènes au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), ils ont mis en évidence un processus biologique mettant en jeu des mécanismes de détoxification et de protection cellulaire, également impliqués dans la dégradation d'autres nanomatériaux. Ils ont ainsi constaté à la fois la présence de nanoparticules non dégradées et de produits de dégradation prenant la forme de nano-feuillets (voir image).

Des nano-feuillets avait déjà été observés il y a bientôt 50 ans chez des patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde (La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la cause la plus fréquente des polyarthrites chroniques.), et qui avaient été traités avec une autre forme d'or (de l'or ionique ou "sels d'or") pour soulager leurs douleurs articulaires. Il y aurait ainsi un métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un...) de dégradation commun entre les sels d'or et les nanoparticules d'or.

Ce résultat inattendu, qui généralise le devenir des nanoparticules d'or dans l'organisme, pourrait permettre, à l'avenir, de mieux évaluer la toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets néfastes et mauvais...) de ces nanoparticules et leur capacité à être éliminées de l'organisme. Ce travail interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) met également en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) que l'or, quel que soit sa forme initiale, peut être métabolisé par les mammifères même s'il n'est pas essentiel à leur survie.

Bibliographie:
Unexpected intracellular biodegradation and recrystallization of gold nanoparticules, Alice Balfourier et al. PNAS, le 16 décembre 2019.

Contacts:
- Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et chef-lieu de province (370 051 habitants, les Florentins). Située au pied de l'Apennin...) Gazeau - Chercheuse CNRS- florence.gazeau at u-paris.fr
- Florent Carn - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) Université de Paris (L’Université de Paris était l’une des plus importantes et des plus anciennes universités médiévales. Apparue au XIIe siècle, elle est reconnue par le roi Philippe Auguste...) - florent.carn at u-paris.fr
- Alexiane Agullo - Attachée de presse CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) - alexiane.agullo at cnrs.fr
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