Les nanoparticulesnanoparticules sont omniprésentes dans les produits de consommation courante : dans des peintures, des cosmétiques, des dentifrices et même des aliments ! Ainsi, des nanoparticules d'argentargent sont utilisées comme agents antibactériens dans des emballages alimentaires. Les nanoparticules servent dans l'agroalimentaire à modifier la couleurcouleur, l'odeur, le goût, la fluidité ou la texturetexture des aliments.

Mais notre exposition quotidienne et répétée à ces particules est-elle néfaste à notre santé ? Dans The Conversation, deux enseignants-chercheurs de l'université de Bordeaux, Didier Morin et Laurent Juvin, font le point sur ce sujet et décrivent les résultats de leur dernière étude parue dans NeuroToxicology.

Comme leur nom l'indique, les nanoparticules sont minuscules : elles sont 1.000 à 100.000 fois plus petites que les cellules ! Vu leur petite taille, elles peuvent être inhalées, ingérées, traverser la peau, se retrouver dans le sang et atteindre de nombreux organes du corps où elles s'accumulent et risquent de favoriser des maladies.

Il a déjà été montré que les nanoparticules ont un effet nocif sur la barrière hémato-encéphalique, qui sert à isoler le cerveau de la circulation sanguine (voir article ci-dessous). Les nanoparticules nuisent aux capacités cognitives de l'animal : elles entraînent des problèmes d'apprentissage chez le rat et certaines favorisent le stress oxydatif dans les neurones, ce qui peut conduire à leur mort.

La barrière hémato-encéphalique sert à protéger le cerveau de certaines substances circulant dans le sang. Elle filtre et contrôle le passage des molécules pour les empêcher de passer du sang au liquide céphalo-rachidien.© ktsdesign, Fotolia

Les nanoparticules accélèrent le rythme respiratoire des souriceaux

Les scientifiques de l'université de Bordeaux ont travaillé sur un modèle de gestationgestation chez la souris. La période périnatale est un moment à la fois important dans la formation du système nerveux et sensible aux pollutions de l'environnement. Les auteurs savaient déjà que chez la souris l'exposition maternelle à des nanoparticules pendant la gestation entraîne des malformationsmalformations du cerveau des fœtus, malgré la barrière du placentaplacenta.

Ici, les auteurs se sont intéressés à l'effet des nanoparticules d'oxyde de zinczinc sur le système respiratoire. Ces nanoparticules sont souvent présentes dans des crèmes solaires. Chez les bébés souris dont les mères avaient été exposées aux nanoparticules pendant la gestation, les chercheurs ont constaté une augmentation du rythme respiratoire : pour les auteurs « Les résultats sont alarmants ! Ainsi, l'exposition aiguë aux nanoparticules de zinc déclenche chez les animaux nouveau-nés une accélération anormale suivie d'un arrêt définitif du rythme respiratoire. »

L'accélération du rythme respiratoire était due à l'action des nanoparticules sur des neurones des centres respiratoires situés à la base du cerveau, dans le tronc cérébraltronc cérébral. Les chercheurs ont observé que les nanoparticules d'oxyde de zinc ont un effet sur les propriétés bioélectriques des neurones.

D'après les auteurs, ces neurones « se trouvent dans un "état maximal d'excitation". Comme un moteur qui s'emballerait et serait poussé à son maximum, les centres respiratoires ne peuvent alors ni ralentir, ni accélérer à nouveau. Cela pourrait avoir de graves conséquences lors de situations critiques nécessitant une accélération de la respiration, notamment quand la quantité d'oxygène diminue dans le sang (hypoxiehypoxie), ou quand celle du dioxyde de carbonedioxyde de carbone augmente (hypercapnie) ».

Des nanoparticules passent à travers la barrière protectrice du cerveau

Article de Futura avec l'AFP paris paru le 7 novembre 2011

Les fonctions cérébrales pourraient être perturbées en cas d'exposition aux nanoparticules de dioxyde de titanedioxyde de titane. La barrière protectrice du cerveau serait en effet endommagée au contact de ces nanoparticules, que l'on retrouve dans de nombreux produits d'usage courant.

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Les nanoparticules de dioxyde de titane, utilisées dans de nombreux produits, des peintures aux crèmes solaires, peuvent altérer la barrière hématoencéphalique qui protège le cerveau des éléments toxiques, selon une étude conduite in vitroin vitro, a indiqué mercredi le CEA.

Les résultats suggèrent que la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂) pourrait être à l'origine d'une inflammationinflammation cérébrovasculaire. Une exposition chronique à ces nanoparticules « pourrait entraîner leur accumulation dans le cerveau avec un risque de perturbation de certaines fonctions cérébrales », précise le CEA dans un communiqué.

Une étude chez le rat avait déjà montré en 2008 qu'après une instillation nasale, des nanoparticules de dioxyde de titane étaient détectées dans leur cerveau, notamment le bulbe olfactif et l'hippocampehippocampe, une structure ayant un rôle clé pour la mémoire. Les chercheurs ont voulu savoir comment ces nanoparticules pouvaient se retrouver dans le cerveau qui est protégé des éléments toxiques par une structure particulière : la barrière hématoencéphalique.

Faisceaux de nanotubes de dioxyde de titane. Aux échelles nanométriques, la toxicité et écotoxicité des matériaux diffère fortement de ce qu'elle est aux échelles micrométriques ou macroscopiques. © Argonne National Laboratory, Wikipédia CC by sa 1.0

Les nanoparticules de TIO2 rompent la barrière protectrice du cerveau

Des équipes du CEA et de l'université Joseph FourierJoseph Fourier de Grenoble ont reconstitué un modèle cellulaire de cette barrière protectrice, associant des cellules endothéliales (celles de la paroi des vaisseaux sanguins), cultivées sur une membrane semi-perméablemembrane semi-perméable, et des cellules glialescellules gliales (pour le système nerveux).

Grâce à ce modèle présentant les principales caractéristiques de la barrière hématoencéphalique existant chez l'Homme, les chercheurs ont mis en évidence qu'une exposition in vitro aux nano-TiO₂ entraîne leur accumulation dans les cellules endothéliales. Il en résulte aussi une rupture de la barrière de protection, associée à une inflammation.

Émilie Brun et ses collègues ont également constaté une diminution de l'activité d'une protéineprotéine (P-glycoprotéineglycoprotéine) dont le rôle est de bloquer les toxinestoxines susceptibles de pénétrer le système nerveux centralsystème nerveux central, selon les résultats publiés en ligne par la revue Biomaterials.