Soutenance de thèse de Catherine BELLIARDO

Les métaux sont des éléments chimiques ubiquitaires, naturellement présents dans notre environnement et utilisés dans de nombreux secteurs d’activité tels que, l’aérospatial, la cosmétologie ou l’industrie pharmaceutique. De nombreux travaux montrent qu’ils sont susceptibles d’être à l’origine de pathologies diverses et variées. Toutefois, la diversité et les modalités des études réalisées rendent difficiles la comparaison de leurs effets et mécanisme d’action. Dans ce contexte, ce travail concerne l’étude de la cyto-génotoxicité du cadmium, du nickel et de l’aluminium, sur un même modèle cellulaire, le fibroblaste cutané humain. Leur cytotoxicité est évaluée d’une part, en étudiant leur effet sur la bioénergétique cellulaire par microcalorimétrie et d’autre part, leur effet sur la viabilité cellulaire est mesuré par des techniques colorimétriques conventionnelles. Leur génotoxicité est déterminée par des techniques spécifiques que sont le test des comètes et des micronoyaux. De plus, une approche de leur interaction avec l’ADN est réalisée par microcalorimétrie. Les résultats montrent que la cytotoxicité du cadmium est supérieure à celle du nickel, elle-même supérieure à celle de l’aluminium. Seuls le cadmium et le nickel sont génotoxiques à pH 7, principalement en induisant un effet aneugène. Leur interaction avec le matériel génétique est de type électrostatique anti-coopérative avec les groupements phosphate de l’ADN. Si l’aluminium, à pH 7, n’exerce pas d’effet génotoxique, son interaction avec l’ADN à pH acide, est comparable à celle du cadmium et du nickel. Ce résultat singulier lié à la valeur du pH, suggère l’importance de la prise en compte de la spéciation des métaux pour l’étude de leurs effets aussi bien in vitro, qu’in vivo.

Metals are ubiquitous chemical elements naturally present in our environment and used in many field, like aerospace, cosmetology or pharmaceutical industries. Many works show that metals are involved in diverse diseases. However, the way these studies are led, make the comparison of their effects and mechanism of action delicate. In this context, this work studies the cyto-genotoxicity of cadmium, nickel and aluminum on a single cellular model: normal human dermal fibroblasts. Cytotoxicity is first evaluated by the cell bioenergetics study thanks to microcalorimetry technics, and then the effect on cell viability is measured by conventional colorimetric techniques. Genotoxicity is evaluated by specific technics which are comet and micronuclei assays. Furthermore, thermodynamic properties of the interaction between metals and DNA are determined tanks to microcalorimetry measures. Results show that cadmium cytotoxicity is higher than nickel’, itself higher than aluminum’. Cadmium and nickel are the only ones genotoxic, they mostly induce aneugenic effects. They present an electrostatic anti-cooperative interaction with DNA phosphate groups. If, at pH 7, aluminum does not induce genotoxicity, his interaction is comparable to cadmium and nickel at acidic pH. This unusual result, related to pH value, highlights the importance of the speciation determination when metal effects are studied, as well in vitro as in vivo.