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Par Jean-François Dars & Anne Papillault

photo André Kertész

QUE DEVIENNENT LES NANOS ? / NANOPARTICLE, QUO VADIS?

Que deviennent les nanoparticules dans nos corps une fois leur mission accomplie ?

What do the nanoparticles become after their “mission” within our body is accomplished?

Florence Gazeau
2 Avr, 2016
Tapuscrit...

Florence Gazeau – Je suis de celles et ceux qui croient et qui tentent de montrer que les nanotechnologies ouvrent d’immenses perspectives pour la compréhension, la maîtrise et aussi la manipulation du vivant. La médecine, l’humain, a sans doute beaucoup à gagner à introduire dans l’organisme des nanoparticules, qui vont être capables de différentes fonctions, pour réparer les vivants, diagnostiquer une maladie ou suivre une thérapie. Et pourtant, les nanos, les nanoparticules, font peur. Alors, à tort ou à raison, les nanos évoquent l’inorganique, le dur, l’étranger, l’Alien infiniment petit qui va se faufiler partout, s’introduire dans l’intimité de nos cellules, un peu un passager indésirable, perpétuel et dont on ne saurait se débarrasser. Donc logées dans nos tissus, les nanos pourraient perturber notre équilibre, déréguler nos fonctions, interagir avec les mécanismes biologiques les plus subtils. Alors, bon, comment savoir, comment être sûr, comment poser les bonnes questions, trouver les moyens, les méthodes pour avancer ? À l’inverse, un peu, des toxicologues ou nano-toxicologues, qui regardent l’effet de nanoparticules sur les fonctions biologiques, on a choisi dans notre équipe de se placer du point de vue des nanoparticules et d’étudier à l’inverse l’effet de l’environnement biologique sur les nanoparticules.

On va prendre un exemple, des nanoparticules métalliques qui contiennent à la fois du fer et de l’or. Elles sont très intéressantes parce qu’elles sont utiles pour chauffer très précisément, très localement, à une échelle intracellulaire, et au moment opportun, sous l’effet d’une lumière externe. Mais ce qui m’intéresse ici, c’est, que deviennent ces nanoparticules dans l’organisme ? Où se logent-elles, combien de temps vont-elles rester dans nos organes, perdent-elles au bout d’un certain temps leurs propriétés, sont-elles prises en charge par nos fonctions biologiques, sont-elles dégradées, et comment, et si oui, que deviennent les produits de dégradation ? Alors évidemment, chercher une nanoparticule dans une souris c’est un peu une aiguille dans une botte de foin. Grâce à la microscopie électronique on peut distinguer les nanoparticules des autres composants cellulaires, par leur composition métallique, par leur forme particulière, ça peut être des cubes, des bâtons, des tubes, ou bien des œufs au plat, par exemple, dont le jaune est l’or et le blanc est l’oxyde de fer. On observe que l’oxyde de fer, qui est le blanc, se dégrade relativement vite, au bout de quelques mois, tout en détruisant ses propriétés magnétiques, qui sont utiles pour les applications. Heureusement, il est recyclé par des protéines spécialisées dans le stockage du fer, les ferritines, qui vont le stocker sous une forme disponible mais non-toxique. Et quant aux nanoparticules d’or, elles se dégradent très lentement, mais on ne sait pas ce que devient l’or libéré, et ni les particules résiduelles. On peut se poser la question s’il est plus risqué de stocker longtemps des particules peu dégradables mais peu réactives, ou au contraire d’avoir des particules qui vont se dégrader mais dont l’organisme va devoir gérer les sous-produits, les produits de dégradation… Donc voilà, c’est un peu patience et longueur de temps, on n’a pas de réponses définitives, mais toujours de nouvelles questions.

03 min 47 sec

Transcript...

Florence Gazeau – I am among those who believe and try to prove that nanotechnology opens up prospects for understanding, mastering and manipulating the living. Medicine and mankind will probably benefit from introducing into the body nanoparticles that will be able to fulfill different functions for repair, diagnosis or therapy. Still, nanoparticles are scary. Yet, rightly or wrongly, they evoke the inorganic, hard, foreign matter, an infinitely small alien infiltrating every nook and cranny of our cells, an undesirable and everlasting passenger that you cannot get rid of. Housed in our tissues, they could disturb our balance, deregulate our functions, interact with the most subtle biological processes. Then, how can we know and be sure and ask the right questions, find the ways and means to move forward? Somehow, unlike nano-toxicologists that observe the effect of nanoparticles on biological functions, in our team we chose to adopt the point of view of nanoparticles and conversely to study the effect of the biological environment on nanoparticles.

Let’s take the example of metallic nanoparticles made of iron and gold. They are very interesting, being able to pinpoint heating very locally at an intracellular level at the right moment, thanks to an external light. But what I’m interested in is what happens to nanoparticles within the body, where and for how long do they stay in our organs? Do they lose their properties after a while, how are they managed by our biological functions, are they degraded and how, and if so, what happens to the degradation product? Of course, looking for a nanoparticle in a mouse is like looking for a needle in a haystack. Yet, thanks to electron microscopy, we can differentiate nanoparticles from the other cellular components by their metallic composition, their distinct shape, cubes, sticks, tubes or sunny-side up eggs, the yolk being gold and the white iron oxide. We see that the iron oxide, white, degrades relatively quickly, after a few months it has destroyed its magnetic properties, the ones useful for applications. Fortunately, it is recycled by proteins specialized in iron storage, the ferritins, which will store it in a disposable but non-toxic form. As for the gold nanoparticles, they will degrade very slowly, but nobody knows what happens with the liberated gold or the residual particles. One can wonder if it’s more risky to store over a long period not readily degradable but not very reactive particles, or on the contrary rapidly degradable particles, our body having to deal with its degradation by-products. Here we are, it’s all patience and length of time, we don’t have definitive answers, but always new questions.

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Biophysicienne, directrice de recherche au CNRS et membre du laboratoire Matériaux et phénomènes complexes (MPQ-CNRS / Université Paris Diderot), Florence Gazeau s’intéresse au destin des nanotechnologies qui seront bientôt utilisées en médecine. Elle concentre son attention sur les modifications ou altérations que subissent les nanoparticules sous l’effet du nouveau milieu où elles ont été introduites.

Biophysicist, research director at the CNRS and member of the Matière et Systèmes Complexes (MSC-CNRS / University Paris Diderot), the research of Florence Gazeau concerns on the fate of those nanoparticles, which will be one day used in medicine. The focus of her research concerns the modifications and alterations of nanoparticles after their exposure to biologic environments.