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Réexaminer la sécurité des nanoparticules

Les progrès de la conception des nanoparticules ont ouvert la voie à une multitude d’applications en médecine comme l’administration de médicaments et le diagnostic. Il est donc extrêmement important de comprendre l’impact des nanoparticules sur la réponse immunitaire (non seulement chez les humains, mais aussi chez d’autres espèces) et de déterminer leur sécurité environnementale.

Santé

L’immunité innée est la première à être activée au contact d’un objet étranger, qu’il s’agisse d’un virus ou d’une particule plastique. Les cellules et les facteurs immunitaires innés constituent la première ligne de défense aux frontières entre l’organisme et l’environnement extérieur, et les mécanismes ont été conservés évolutivement chez la plupart des espèces.

Évaluation des réponses immunitaires innées contre les nanomatériaux

Mené avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet PANDORA a étudié l’impact des nanoparticules dans l’immunité innée. «L’idée consistait à évaluer la toxicité des nanomatériaux sur l’environnement dans son ensemble, y compris les plantes, les invertébrés terrestres et marins – et bien sûr, sur la santé humaine», souligne Diana Boraschi, la coordinatrice du projet. Les chercheurs de PANDORA ont combiné des méthodologies classiques et de pointe pour examiner la réaction immunitaire innée lors d’une exposition à des nanomatériaux. Cela comprenait l’interaction des nanoparticules avec les cellules innées et le microbiote symbiotique, ainsi que leurs effets aux niveaux subcellulaire et moléculaire, et au niveau de l’organisme entier. Les partenaires ont étudié les réponses immunitaires contre les effets des nanoparticules de fer, de titane et d’oxyde de cérium avec de larges applications. Fait intéressant, ils ont découvert des éléments uniques et des caractéristiques communes dans les réponses défensives de chaque organisme. À la suite d’une exposition à des nanoparticules, les réponses immunitaires ont entraîné une altération transitoire de l’homéostasie de l’organisme qui s’est rapidement résolue et qui n’a pas provoqué d’effets toxiques à long terme. Ces données indiquent que les mécanismes immunitaires innés peuvent traiter efficacement les corps étrangers comme les nanoparticules. Cependant, à fortes doses et selon leur composition chimique, les nanoparticules ont provoqué des effets toxiques. Fait intéressant, même en l’absence de toute réponse immunitaire initiale contre les nanoparticules, la rencontre avec le système immunitaire inné a produit une sorte de mémoire immunitaire qui a façonné les réponses ultérieures à d’autres problèmes.

Façonner la conception future des nanoparticules destinées aux applications humaines

Laissant penser qu’il est biologiquement impossible de prédire la toxicité des nanoparticules uniquement sur la base de la conception, les résultats de PANDORA fournissent les bases de la conception de futures nanoparticules à usage humain plus sûres. «La sécurité des nanoparticules peut être différente pour des organismes différents, à différentes doses, sur différentes cellules/différents tissus et pour des personnes dont les conditions de santé sont différentes. Ainsi, ce qui est complètement sûr chez un jeune adulte en bonne santé peut avoir des effets néfastes sur une personne âgée souffrant de pathologies chroniques», souligne Diana Boraschi. Par conséquent, les futurs efforts pour les applications biomédicales à base de nanoparticules doivent se concentrer sur la sélection de la voie d’administration, de la dose et de la composition chimique appropriées, adaptées à l’état de santé du patient. Les travaux en cours sur les mécanismes sous-jacents à ces réponses immunitaires et leur présence dans les espèces vivantes offriront une vision holistique de la sécurité des nanoparticules. Néanmoins, les nanoparticules peuvent être exploitées pour élever une mémoire innée bénéfique. Compte tenu de sa non-spécificité, cette mémoire innée peut être utilisée chez l’homme pour augmenter l’efficacité des vaccins et pour d’autres types d’approches immunomodulatrices thérapeutiques contre une variété de maladies. Chez les végétaux, l’induction de la mémoire innée pourrait être exploitée pour augmenter la résistance aux ravageurs, et le même concept peut être appliqué aux invertébrés d’intérêt commercial tels que les abeilles.

Mots‑clés

PANDORA, nanoparticule, immunité innée, réponse immunitaire, toxicité, mémoire innée, effets toxiques, nanomatériaux

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