Mise en place d'une matière particulaire artificielle

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5955 (2023) Citer cet article

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Les particules (PM), un facteur de risque environnemental, sont liées à des risques pour la santé tels que les maladies respiratoires. Cette étude visait à établir un modèle animal de lésion pulmonaire induite par les particules avec des particules artificielles (APM) et à identifier le potentiel de l'APM pour la recherche toxicologique. L'APM a été généré à partir de graphite à 600 °C et combiné avec de l'éthylène. Nous avons analysé les compositions de particules d'échappement diesel (DEP) et d'APM et comparé la toxicité et le profil transcriptomique dans les poumons en fonction de l'exposition. Pour l’étude animale, des souris mâles C57BL/6 ont reçu un véhicule, un DEP ou un APM administré par voie intratrachéale. Le DEP ou l'APM ont augmenté le poids relatif des poumons, le nombre de cellules inflammatoires et les niveaux de protéines inflammatoires par rapport au véhicule témoin. Les évaluations histologiques ont montré une augmentation des macrophages alvéolaires pigmentaires et une légère inflammation dans les poumons des souris DEP et APM. Dans le seul groupe APM, une inflammation granulomateuse, une fibrose pulmonaire et une hyperplasie muqueuse ont été observées dans les poumons de certains individus. Il s'agit de la première étude comparant la toxicité pulmonaire entre le DEP et l'APM dans un modèle animal. Nos résultats suggèrent que le modèle animal traité à l'APM pourrait contribuer à la compréhension des effets nocifs des particules dans des études toxicologiques montrant que l'APM peut induire diverses maladies pulmonaires en fonction de différentes doses d'APM.

En 2013, les particules (PM) ont été classées comme cancérogènes du groupe 1 par le Centre international de recherche sur le cancer de l'Organisation mondiale de la santé1. Les PM sont un mélange complexe de substances organiques et inorganiques solides et/ou liquides en suspension dans l'air, qui comprend du carbone organique (OC), du carbone élémentaire (EC), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des ions organiques hydrosolubles (chlorure, nitrate). , sulfate, sodium, potassium et ammonium) et les métaux présents dans l'atmosphère naturelle2. Les fractions de particules diffèrent dans leurs propriétés physiques et biologiques selon la saison, la région et les sources3,4,5,6,7. Des concentrations élevées d'OC, d'EC et de HAP se produisent pendant les saisons chaudes dans les zones à fort trafic et la nuit8,9. En termes d’effets sur la santé, l’exposition aux particules, y compris les CO, les CE et les HAP présents dans l’air ambiant, induit et exacerbe les symptômes cliniques des maladies pulmonaires, hépatiques, rénales et cardiaques8,10,11,12,13,14,15. La plupart des recherches se sont concentrées sur des études épidémiologiques, montrant une relation entre les polluants atmosphériques et les visites aux urgences et les admissions à l'hôpital. Actuellement, des investigations toxicologiques, telles que des études in vivo et in vitro, sont nécessaires pour tester les effets toxiques potentiels chez l'homme et spéculer sur les mécanismes associés. De nombreux chercheurs ont utilisé le matériau de référence standard 2975 (SRM2975, particules d'échappement diesel, DEP) comme composant des particules pour étudier les risques pour la santé associés à l'exposition aux particules. Le DEP est émis par les chariots élévateurs industriels et comprend les HAP, les nitro-HAP, les dérivés oxygénés des HAP, les composés hétérocycliques, les aldéhydes et les hydrocarbures aliphatiques16,17. Cependant, les études toxicologiques sur l'exposition aux particules présentent certaines limites. De grandes quantités de DEP sont nécessaires pour tester la toxicité pulmonaire, telle que la toxicité par inhalation par exposition aux particules, en particulier à des concentrations élevées.

Cela entraîne des coûts élevés pour les études sur les effets à long terme de l'exposition aux particules. De plus, parmi diverses sources, des études toxicologiques par PM peuvent être réalisées en se concentrant uniquement sur la toxicité du DEP.

Dans cette étude, nous avons synthétisé des particules artificielles (APM) en laboratoire pour les utiliser à la place des particules d'échappement diesel (DEP) pour les études toxicologiques. Nous avons analysé le rapport OC/EC et les HAP entre le DEP et l'APM, comparé les caractéristiques pathologiques du système respiratoire et effectué une analyse transcriptomique des poumons après une exposition à l'APM et au DEP par voie intratrachéale dans une étude in vivo visant à évaluer le potentiel de l'APM. pour utilisation dans les études toxicologiques respiratoires.