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Nanoparticules : un danger pour le cerveau

Les nanoparticules sont présentes dans de nombreux produits de consommation courante : emballages alimentaires, aliments, peintures, dentifrices… Or, elles sont dangereuses pour les neurones et la barrière hémato-encéphalique qui sert à protéger le cerveau. Une étude française apporte de nouvelles preuves de leur nocivité pour les centres nerveux.

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

Les nanoparticules accélèrent le rythme respiratoire des souriceaux

Les scientifiques de l’université de Bordeaux ont travaillé sur un modèle de gestation 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 malformations du cerveau des fœtus, malgré la barrière du placenta.

Les résultats sont alarmants !

Ici, les auteurs se sont intéressés à l’effet des nanoparticules d’oxyde de zinc 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 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 (hypoxie), ou quand celle du dioxyde de carbone augmente (hypercapnie) ».

Ce qu’il faut retenir

  • Les nanoparticules traversent et endommagent la barrière hémato-encéphalique.
  • Chez la souris, dans le système nerveux du nouveau-né, elles agissent sur les neurones des centres respiratoires.
  • L’exposition aux nanoparticules pendant la période périnatale conduit à une accélération inquiétante du rythme respiratoire.

Pour en savoir plus

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 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.

  • Tout savoir sur le cerveau à travers notre dossier 

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 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 inflammation 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’hippocampe, 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.

Les nanoparticules de TIO2 rompent la barrière protectrice du cerveau

Des équipes du CEA et de l’université Joseph 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-perméable, et des cellules 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 protéine (P-glycoprotéine) dont le rôle est de bloquer les toxines susceptibles de pénétrer le système nerveux central, selon les résultats publiés en ligne par la revue Biomaterials.

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Interview 5/5 : quels risques représentent les nanotechnologies ?  Les nanoparticules sont d’une infinie variété. Certaines peuvent être dangereuses tandis que d’autres sont considérées comme inoffensives. Nous avons rencontré Dominique Vinck, sociologue des sciences et de l’innovation, afin qu’il nous explique les risques et les enjeux de ces nanoparticules. 

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