Les MWCNT fins et fonctionnalisés sont moins toxiques pour les cellules pulmonaires que leurs pendants natifs

Afin d’élargir la gamme d’applications et d’utilisations des nanotubes de carbone (NTC), ceux-ci ont été fonctionnalisés, ce qui les rend plus hydrophiles et potentiellement mieux adaptés à une utilisation dans les processus industriels. Cependant, en raison de la diversité des modèles expérimentaux utilisés dans les études, il reste difficile de conclure si les NTC fonctionnalisés sont plus, moins ou tout aussi toxiques que leurs pendants natifs.
Dans cette étude, nous avons sélectionné des NTC multi-parois (MWCNT) comportant des groupes fonctionnels hydroxyle ou carboxyle. Nous avons choisi des MWCNT fins, car ils ne sont pas compris dans la proposition soumise à l’ECHA visant à classer les MWC(N)T longs et épais comme cancérogènes présumés pour l’être humain (Carc. 1B). Nous avons étudié la toxicité de ces MWCNT sur des lignées cellulaires pulmonaires, puisque la principale voie d’exposition professionnelle est l’inhalation. Les lignées cellulaires suivantes ont été sélectionnées : les cellules épithéliales bronchiques humaines BEAS-2B, les cellules de carcinome pulmonaire A549 et les macrophages alvéolaires de rat NR8383.
Les cellules BEAS-2B ont été utilisées pour étudier la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), qui peut être impliquée dans le développement de fibrose ou la propagation métastatique des cellules cancéreuses. Après 6 semaines de culture, au cours desquelles les cellules ont été traitées deux fois par semaine avec les MWCNT, la morphologie cellulaire et les marqueurs épithéliaux et mésenchymateux ont été analysés. Une EMT a été observée dans les cellules traitées, de manière plus significative avec les MWCNT natifs qu’avec les MWCNT fonctionnalisés.
Comme il a été démontré une corrélation entre l’expression de la cytokine pro-inflammatoire IL-8 dans les cellules A549 et l’influx de neutrophiles après une exposition pulmonaire in vivo, nous avons traité les cellules A549 pendant 24h et évalué l’expression de cette cytokine. L’expression de celle-ci était équivalente ou inférieure après traitement avec les MWCNT fonctionnalisés à celle observée avec les nanotubes natifs.
Enfin, l’analyse des NR8383 traités pendant 24h a montré une augmentation du pourcentage de cellules binucléées, dont l’effet était plus prononcé avec les MWCNT natifs qu’avec leurs formes fonctionnalisées.
Cette étude a montré que les MWCNT fins ont un impact sur les cellules pulmonaires : induction de l’EMT impliqué dans les processus de développement des pathologies pulmonaires, augmentation de l’expression d’IL-8 pouvant prédire une inflammation pulmonaire, et altération de l’intégrité des macrophages, qui constituent la première ligne de défense des poumons. Bien que les effets soient moins prononcés avec les MWCNT fonctionnalisés qu’avec leurs pendants natifs, ils induisent néanmoins des effets indésirables sur les cellules pulmonaires et doivent être manipulés avec autant de prudence.