Effet des nanotubes de carbone fins fonctionnalisés sur les lignées cellulaires de poumon

Les nanotubes de carbone (NTC) sont des nanomatériaux qui, grâce à leurs remarquables propriétés de résistance, de conductivité et de légèreté, sont utilisés dans de nombreux produits manufacturés. Les NTC présentent une diversité de morphologies et de chimies de surface. Le greffage de fonctions chimiques à leur surface peut modifier considérablement leurs propriétés physico-chimiques : réactivité de surface, charges électriques de surface, hydrophilie, ainsi que leur résistance et leur élasticité. En rendant les NTC plus hydrophiles et en facilitant leur adhésion aux polymères, on facilite leur utilisation dans les processus industriels grâce à une meilleure dispersion. La fonctionnalisation des NTC devient une étape de préparation incontournable pour une large gamme d’applications industrielles touchant de nombreux secteurs d’activité (écrans plats, supercondensateurs, etc.).
Cependant, l’impact de ces modifications sur leur toxicité n’est pas encore bien établi. Compte tenu de la diversité des modèles utilisés dans les études, il est difficile de conclure sur la toxicité des NTC fonctionnalisés par rapport à celle de leurs homologues natifs non fonctionnalisés (plus importante, moindre ou équivalente).
Étant donné que la manipulation des nanomatériaux par les fabricants et les utilisateurs peut conduire à une exposition des employés par inhalation, nous avons étudié l’influence de l’ajout de groupes fonctionnels (hydroxyles et carboxyles) sur la toxicité des NTC multi-parois (MWCNT) sur des lignées cellulaires pulmonaires. Nous avons d’abord étudié la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) des cellules épithéliales bronchiques humaines BEAS-2B en analysant la morphologie cellulaire et les marqueurs épithéliaux et mésenchymateux. Alors que les MWCNT natifs ont induit une forte EMT des cellules BEAS-2B, ceux fonctionnalisés ont induit une EMT plus modérée. Ensuite, nous avons évalué l’effet du traitement des MWCNT sur la binucléation des macrophages alvéolaires de rat NR8383. Dans ce modèle aussi, l’augmentation du pourcentage de macrophages binucléés était bien plus importante avec les MWCNT natifs qu’avec ceux fonctionnalisés. Enfin, nous avons traité des cellules de carcinome pulmonaire A549 avec des MWCNT et étudié l’effet sur l’expression de la cytokine pro-inflammatoire IL-8. L’induction de l’expression de l’IL-8 était comparable ou plus faible après traitement avec les MWCNT fonctionnalisés qu’après traitement avec les MWCNT natifs.
En conclusion, nous avons montré que les MWCNT fonctionnalisés induisent moins d’effets néfastes que leurs homologues natifs. Cependant, leurs effets toxicologiques restent notables sur les cellules pulmonaires, ils doivent donc être manipulés avec précaution.