[Toxicity of nanoparticles on reproduction].

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GYOBFE-2693; No. of Pages 7 Gynećologie Obste´trique & Fertilite´ xxx (2014) xxx–xxx

Disponible en ligne sur

ScienceDirect www.sciencedirect.com

Revue de la litte´rature

Reprotoxicite´ des nanoparticules Toxicity of nanoparticles on reproduction F. Greco a,*,b, B. Courbie`re a,b, J. Rose c, T. Orsie`re a, I. Sari-Minodier a,d, J.-Y. Bottero c, M. Auffan c, J. Perrin a,c,e a

IMBE, Institut me´diterraneén de biodiversite´ et d’ećologie marine et continentale (UMR CNRS 7263 – IRD 237), faculte´ de me´decine-biogeńotoxicologie, sante´ humaine et environnement, campus Timone, Aix-Marseille universite´ (AMU), 27, boulevard Jean-Moulin, 13385 Marseille cedex 05, France La Conception, centre de procreátion me´dicalement assisteé, gyne´pole, AP–HM, 13385 Marseille, France c UMR CNRS 7330, Europole de l’Arbois, centre europeén de recherche et d’enseignement des geósciences de l’environnement (CEREGE), Aix-Marseille universite´, avenue Louis-Philibert, BP 80, 13545 Aix-en-Provence cedex 5, France d Service de me´decine et sante´ au travail, AP–HM La Timone, 264, rue St-Pierre, 13385 Marseille cedex 5, France e CECOS laboratoire de biologie de la reproduction, gyne´pole, AP–HM La Conception, 147, boulevard Baille, CS 40002, 13385 Marseille cedex 5, France b

I N F O A R T I C L E

R E´ S U M E´

Historique de l’article : Reçu le 21 juillet 2014 Accepte´ le 17 novembre 2014 Disponible sur Internet le xxx

Les nanoparticules (NPs) mesurent entre 1 et 100 nm. Leur taille nanome´trique leur confe`re des proprie´te´s nouvelles particulie`rement inte´ressantes pour les industriels et les scientifiques. Ces vingt dernie`res anneés, les nanotechnologies ont ainsi conquis de nombreux domaines d’utilisation (e´lectronique, cosme´tiques, textile. . .). Si l’homme est expose´ a` un nombre croissant de sources, l’impact sur la sante´ et, en particulier, sur la fonction de reproduction reste mal e´value´. En effet, les industriels peinent a` tracer l’utilisation des NPs, et la nanotoxicologie ne semble pas obeír aux re`gles de la toxicologie classique. Cet article fait la revue des e´tudes existantes concernant l’impact des NPs sur la sante´ et en particulier sur les risques potentiels engendre´s par une exposition chronique aux NPs sur la fertilite´ humaine. ß 2014 Publie´ par Elsevier Masson SAS.

Mots cle´s : Nanoparticules Nanome´decine Reprotoxicite´ Fertilite´ Spermatozoı¨des Ovocytes Cellules germinales

A B S T R A C T

Keywords: Nanoparticles Nanomedecine Reprotoxicity Fertility Spermatozoa Oocyte Germ cells

Nanoparticles (NPs) are sized between 1 and 100 nm. Their size allows new nanoscale properties of particular interest for industrial and scientific purpose. Over the past twenty years, nanotechnology conquered many areas of use (electronic, cosmetic, textile. . .). While, human is exposed to an increasing number of nanoparticles sources, health impacts and, particularly on reproductive function, remains poorly evaluated. Indeed, traceability of nanoparticles use is lacking and nanotoxicology follows different rules than classical toxicology. This review focuses on the impact of NPs on health and particularly on fertility and addresses potential risks of chronic exposure to NPs on human fertility. ß 2014 Published by Elsevier Masson SAS.

1. Introduction Les nanoparticules (NPs) se de´finissent comme des particules ayant une dimension comprise entre 1 et 100 nm. Elles pre´sentent des proprie´te´s physico-chimiques diffe´rentes des mate´riaux de

* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (F. Greco).

meˆme nature chimique mais de taille supe´rieure, en particulier une reáctivite´ de surface tre`s e´leveé. Du fait de ces proprie´te´s particulie`res dećoulant de leur taille nanome´trique, les nanomate´riaux sont utilise´s dans de tre`s nombreuses applications [1–3]. L’homme est donc expose´ aux nanoparticules dans sa vie quotidienne via un nombre de sources croissant. L’e´mergence rećente et rapide des nanotechnologies [4] s’accompagne en paralle`le de recherches de leurs effets potentiels sur la sante´ humaine et sur l’environnement [5–7]. La diminution des

http://dx.doi.org/10.1016/j.gyobfe.2014.11.014 1297-9589/ß 2014 Publie´ par Elsevier Masson SAS.

Pour citer cet article : Greco F, et al. Reprotoxicite´ des nanoparticules. Gynećologie Obste´trique & Fertilite´ (2014), http://dx.doi.org/ 10.1016/j.gyobfe.2014.11.014

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parame`tres de fertilite´ dans les pays industrialise´s devient une preóccupation de sante´ publique et les expositions environnementales sont de plus en plus incrimineés [8]. L’objectif de ce travail est de faire un e´tat des lieux des connaissances scientifiques actuelles de l’impact de l’exposition aux nanoparticules sur la reproduction et la fertilite´. 2. Qu’est ce qu’une nanoparticule (NP) ? Les NPs sont caracte´riseés par le fait qu’au moins une de leurs trois dimensions mesure entre 1 et 100 nm. Il existe deux sources de NPs : les NPs dites « manufactureés « (c’est-a`-dire produites intentionnellement par l’homme), et les particules « ultra-fines », e´mises de manie`re non intentionnelle soit par l’homme (gaz d’ećhappement, combustion industrielle), soit naturellement par les volcans ou l’e´rosion des sols [5]. La classification ISO de´finie 3 types de nano-objets suivant leur agencement spatial : les nanoparticules denses, les nanotubes et les nano-feuillets (Fig. 1). Hansen et al., eux, sugge`rent de classer les nano-objets en fonction de l’emplacement de la structure.nanome´trique dans le produit conside´re´. Cette cate´gorisation pourrait aider a` de´terminer les proprie´te´s physiques et chimiques a` l’origine de la toxicite´ des nanomate´riaux [9]. 3. Quelles sont les utilisations des nanoparticules ? La taille nanome´trique, le ratio surface/volume e´leve´ des NPs, la complexite´ chimique, la nature et l’expansion des faces mine´ralogiques leur confe`rent des proprie´te´s magne´tiques, de re´sistance mećanique, de reáctivite´ chimique, de conductivite´ thermique [10–12] qui permettent de nombreuses applications dans des domaines tre`s varie´s. Les domaines du textile, des cosme´tiques, de l’alimentation, de l’imagerie me´dicale, de la vectorisation de me´dicament, de l’environnement, de l’e´lectronique, de la chimie, du baˆtiment. . . font appel aux nanotechnologies [2]. Quelques exemples d’applications sont regroupe´s dans le Tableau 1. En moins de deux dećennies, les nanotechnologies ont ainsi conquis tous les champs de la vie courante. Entre 2005 et 2011, le nombre de produits sur le marche´ lie´s aux nanotechnologies est passe´ de 50 a` plus de 1500 [5,16]. En 2010, l’Affset a recense´ en France, 246 produits de consommation courante contenant des

nanomate´riaux. Cette quantite´ est probablement sous-e´valueé car les industriels n’ont pas toujours l’obligation de dećlarer l’incorporation des nanomate´riaux dans la fabrication de leurs produits [5]. Le « Project on Emerging Nanotechnologies » comptabilise 440 produits de consommation courante contenant des nanomate´riaux, au niveau europeén [17]. Actuellement estime´ a` 100 milliards d’euros, le marche´ international des nanomate´riaux, devrait franchir la barre des 1 700 milliards d’euros en 2014 et repre´senter 15 % de la production manufacturie`re mondiale [18].

4. Quelles sont les voies d’exposition humaine aux nanoparticules ? L’homme est donc multi-expose´ dans son quotidien aux NPs. Les voies d’exposition principales sont les voies respiratoire [19,20], digestive [21], et transcutaneé [3]. Avec l’e´mergence de la nanome´decine, la voie sanguine repre´sente e´galement une porte d’entreé des NPs dans l’organisme [22]. La production de NPs engendre e´galement une exposition professionnelle, principalement pulmonaire. L’exposition professionnelle est en augmentation a` la fois dans le secteur industriel (augmentation de la production et de l’utilisation des NPs dans diffe´rents proce´de´s de fabrication) et dans le secteur de la recherche (de´veloppement de nouvelles applications et multiplication des e´tudes toxicologiques). Pourtant, les donneés prećises concernant le niveau d’exposition, le nombre de travailleurs concerne´s et les risques pour la sante´ sont encore peu nombreuses. Des enqueˆtes e´pide´miologiques nationales sont en cours pour tenter de re´pondre a` ces questions et d’e´tablir des valeurs limites d’exposition et des moyens de pre´vention [16]. En me´decine, l’utilisation des NPs offre de nombreux espoirs tant sur le plan diagnostique que the´rapeutique, en particulier dans les maladies chroniques inflammatoires et les cancers. Les NPs pourraient eˆtre utiliseés comme agents de contraste en radiologie [22] et sont a` l’e´tude comme vecteur permettant de cibler spećifiquement les pathoge`nes intracellulaires viraux ou bacte´riens [14]. Dans le domaine gynećologique, une rećente e´tude chez l’animal met en e´vidence le roˆle beńe´fique des NPs de dioxyde de ce´rium dans l’endome´triose [23]. Elle montre que l’injection intra-pe´ritoneále de NPs de dioxyde de ce´rium a un effet antioxydant et antiangiogeńique. Ces meˆmes effets pourraient jouer un roˆle beńe´fique dans les pathologies de´geńe´ratives

Fig. 1. A. Repre´sentation sche´matique des diffe´rents types de nano-objets (d’apre`s « Les nanomate´riaux » rapport de l’INRS-septembre 2012). B. Cliche´ de NPs de dioxyde de ce´rium en microscopie e´lectronique.


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Tableau 1 Exemples de champs d’application en fonction du type de nanoparticule. Champ d’application

Type de NPs

Proprie´te´s

Transports Reveˆtements Eńergie Vectorisation de me´dicaments Imagerie Industrie e´lectronique Cosme´tique : cre`mes solaires, laques Peintures Pots d’ećhappement catalytiques – Acce´le´rations des reáctions chimiques dans l’industrie (oxydation du monoxyde de carbone) [13] Textiles a` usage clinique Pansements Traitement de surfaces Additif dans les carburants diesel De´pollution des eaux useés et des sols [2]

Nanotubes de carbone

Re´sistance mećanique (60 fois supe´rieure aux meilleurs aciers) Le´ge`rete´ Dissipation e´lectrostatique

Fullere`nes NPs dioxyde de titane NPs d’or

Supraconductivite´ Filtre UV Photocatalytique Catalytique

NPs d’argent

Antibacte´rien

NPs de dioxyde de ce´rium NPs de fer, NPs d’aluminium

Catalytiques Membrane « filtrantes », nano-adsorbants

Additif alimentaire Pneumatiques Reveˆtements voitures, produits d’entretien meńagers Nanome´decine : vecteurs d’antibiotique pour pathoge`nes intracellulaires, imagerie et ciblage tumoral [14,15]

NPs de silices amorphes

Antiagglome´rant Modificateur de viscosite´ Proprie´te´s antiabrasives et antiadhe´sives Enrobage biocompatible et biode´gradable Proprie´te´ magne´tique Passage des barrie`res biologiques

NPs de silice, d’aluminium, zirconium NPs-PLGA NPs-superparamagnetic iron oxyde

NPs : nanoparticules.

re´tiniennes [24,25] et dans certains cancers [26–29]. Dans le domaine andrologique, l’e´quipe de Chen a teste´ chez l’animal, un dispositif contraceptif composite intra-de´fe´rentiel comprenant des nanoparticules de cuivre et de silice, permettant une obstruction efficace et re´versible, sans effet sur la spermatogene`se [30]. En 2006, l’Afsset pointait dans son rapport un manque de traçabilite´ de la part des industriels qui utilisent les nanoparticules [5]. Depuis, la re´glementation europeénne REACH [31] pourrait s’e´tendre aux nanomate´riaux. Pourtant, les conse´quences environnementales et l’impact sur la sante´ humaine sont encore mal e´value´s. L’e´valuation des risques engendre´s par l’exposition aux produits de consommation courante contenant des NPs est rendue difficile par l’absence de donneés sur les nanomate´riaux pre´sents dans ces produits et par l’absence de me´thodologie de´dieé [5]. Pour tenter d’apporter des re´ponses au grand nombre de questions que suscite l’usage des NPs dans tous les champs de la vie courante, les travaux toxicologiques se multiplient. L’importance des travaux sur la biocine´tique des NPs a e´galement e´te´ souligneé par l’Afsset. En effet, la voie d’exposition, les modes de translocation et de dispersion des NPs aux diffe´rents organes cibles, ainsi que leur clairance sont autant de donneés indispensables dans leur e´valuation toxicologique.

5. Difficulte´s me´thodologiques des e´tudes de nanotoxicologie La nanotoxicologie, discipline nouvelle, visant a` e´valuer prećise´ment les dangers lie´s aux nanotechnologies, ne semble pas obeír aux meˆmes re`gles que la toxicologie classique [32]. La caracte´risation physico-chimique des NPs est une e´tape fondamentale pour l’e´valuation de leur toxicite´. En effet, la variation de taille, de spećiation, de phase, peut modifier leur pharmacocine´tique et influencer leur toxicite´ [33]. Plusieurs auteurs, ont aussi montre´ que l’unite´ de mesure la plus approprieé serait « la surface spećifique » plutoˆt que la masse [34]. L’analyse de la litte´rature a montre´ que de nombreux travaux in vitro chez l’homme, et in vivo chez l’animal mettent en e´vidence des effets cytotoxiques ou geńotoxiques des NPs sur diffe´rents types cellulaires. Iavicolli et al. [35] consacrent une revue de la litte´rature sur les effets des NPs sur le syste`me endocrinien, et

soulignent qu’il existe une grande he´te´rogeńeíte´ me´thodologique entres les diffe´rentes e´tudes ce qui rend difficile la synthe`se de tous les re´sultats. En effet, les concentrations testeés sont rarement les meˆmes d’une e´tude a` l’autre et sont probablement bien au-dessus de l’exposition reélle. De plus, les NPs utiliseés dans les diffe´rents travaux ne tiennent pas compte du cycle de vie des nanomate´riaux (production, incorporation dans le produit final, utilisation, de´gradation) qui va de´terminer a` la fois l’exposition et les effets, c’est-a`-dire le risque. Ensuite, les expe´rimentations sont souvent le reflet d’une exposition aigue¨ a` des doses importantes et non d’une exposition chronique a` des faibles doses [32]. Pour toutes ces raisons, les re´sultats des diffe´rents travaux sont difficilement extrapolables a` l’espe`ce humaine. Afin des standardiser les e´tudes et de rendre plus efficace la recherche sur les nanomate´riaux, l’OCDE a e´mis des guidelines en 2009 [36]. Concernant la reprotoxicite´, ces guidelines ne diffe`rent pas de celles e´mises preće´demment pour l’e´valuation de la toxicite´ des produits chimiques. Pour l’e´valuation de le geńotoxicite´, l’OCDE pre´voit 3 tests in vitro sur cellules somatiques mais aucune re´glementation n’est spećifique a` l’e´tude de la geńotoxicite´ sur cellules germinales. En 2010, au vu des donneés de la litte´rature, Warheit et al. [37] ont sugge´re´ que ces tests soient preće´de´s d’une caracte´risation physico-chimique des NPs, et comple´te´ par une e´tude pharmacocine´tique. Dans la mesure du possible, les e´tudes sur la reprotoxicite´ des NPs devraient e´galement se plier a` ses recommandations afin d’obtenir des donneés les plus prećises et les plus cohe´rentes possibles. Une autre difficulte´ dont de´pend la surveillance e´pide´miologique, est la de´tection des NPs dans les liquides biologiques en routine. Les taux de NPs dans les liquides biologiques sont probablement encore plus bas que dans l’environnement, ce qui rend l’analyse qualitative et quantitative difficile [38].

6. Effets biologiques possibles des NPs Apre`s leur entreé dans l’organisme, les voies de translocation et de distribution des NPs aux organes cibles, leurs effets toxiques et leurs voies d’excre´tion de´pendent notamment de leur taille, de leur


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forme, de leur e´tat d’oxydation et des pheńome`nes d’adsorption a` leur surface [39]. Pour un meˆme type de NP, l’effet peut e´galement varier si la taille ou l’e´tat d’oxydation change. Apre`s passage des barrie`res biologiques [32,33], les NPs peuvent atteindre des organes cibles et exercer leur toxicite´. Plusieurs mećanismes de toxicite´ sont avance´s : geńotoxicite´ par interaction directe des NPs avec l’ADN ou les organites cellulaires intervenant dans le cycle cellulaire, ou de manie`re indirecte par modification de la balance redox entraıˆnant la formation de radicaux libres a` l’origine de le´sions a` l’ADN ou alte´rant les mećanismes de re´paration a` l’ADN ; cytotoxicite´ lieé a` une inflammation chronique entretenue par la production d’espe`ces reáctives de l’oxyge`ne apre`s endocytose/ phagocytose des NPs.

7. Impact des NPs sur la fonction de reproduction Le terme geńe´ral de reprotoxicite´ de´signe deux aspects : la toxicite´ de´veloppementale et la toxicite´ sur la reproduction. Concernant la toxicite´ sur le de´veloppement embryonnaire, un grand nombre d’e´tudes expe´rimentales animales est de´ja` paru et montre un passage transplacentaire de certaines NPs et une perturbation du de´veloppement embryonnaire [40–43]. On ne s’inte´ressera ici qu’a` la toxicite´ sur la reproduction, c’est-a`-dire aux effets sur la fertilite´ de l’individu adulte. La taille des NPs rend possible une interaction directe avec le noyau et les organites intracellulaires. Un ovocyte humain mesure en moyenne 120 mm de diame`tre, un spermatozoı¨de 50 mm de long, une mitochondrie 1 a` 10 mm, et le diame`tre d’une molećule d’ADN double he´lice est de 2 nm. La majorite´ des e´tudes concernant les effets des NPs sur les cellules germinales porte sur la ligneé spermatique [44]. 7.1. Effets sur la ligneé spermatique et le testicule Le Tableau 2 [45–53] regroupe l’ensemble des e´tudes semblant de´montrer une toxicite´ (cyto- et geńotoxicite´) des NPs vis-a`-vis des cellules gonadique masculines – cellules germinales et cellules somatiques impliqueés dans la fonction de reproduction – se traduisant par une perturbation de la production de testoste´rone, une diminution de la prolife´ration des spermatogonies, ou encore une diminution de la mobilite´ et de la vitalite´ des spermatozoı¨des.

Chez l’animal in vivo, apre`s exposition orale ou intraveineuse, diffe´rents types de NPs sont capables de s’accumuler au niveau des testicules [50,51]. L’e´quipe de Park [54] sugge`re que l’inflammation induite par les NPs serait a` l’origine d’une ouverture des jonctions intercellulaires qui permettrait le passage des NPs les plus petites a` travers la barrie`re he´mo-testiculaire. Mathias et al. et Sleiman et al. ont reálise´ des expositions orales chroniques in vivo de rats pre´-pube`res aux NPs d’argent, tre`s utiliseés dans les applications me´dicales pour leurs proprie´te´s anti-infectieuses. Les deux e´quipes ont observe´ un retard pubertaire et des alte´rations de la spermatogene`se et du transit se´minal a` l’aˆge adulte, avec une alte´ration des parame`tres spermatiques [55,56]. Ramdhan et al. [57], dećrivent une augmentation des taux plasmatiques de testoste´rone apre`s l’exposition in vivo de rats a` des NPs contenues dans les gaz d’ećhappement des carburants diesel. Cette exposition entraıˆnerait une surexpression d’un facteur de croissance, luimeˆme responsable d’une surexpression de la proteíne StAR, impliqueé dans la ste´roı¨dogeńe`se. Cependant, comme le souligne Li et al. [42], il est difficile de diffe´rencier les effets des NPs de ceux des hydrocarbures aromatiques polycycliques contenus dans les gaz d’ećhappement. Ces re´sultats rejoignent ceux de Komatsu et al. [49], qui avait montre´ qu’apre`s une exposition in vitro aux gaz d’ećhappement des carburants diesel et aux NPs de carbone seules, ces NPs e´taient internaliseés dans les cellules de Leydig et la proteíne StAR e´tait surexprimeé. Enfin, l’exposition de chiens et de lapins a` un dispositif contraceptif intra-de´fe´rentiel comprenant des nanoparticules de cuivre et de silice entrainerait bien une azoospermie d’origine principalement obstructive, mais n’aurait pas d’effet de´le´te`re significatif sur l’apoptose et l’histologie de la spermatogene`se [30]. Les e´tudes in vitro montrent que les NPs peuvent eˆtre internaliseés par diffe´rents types cellulaires du testicule : Braydich-Stolle et al. [58] dećrivent ainsi la pre´sence de NPs d’aluminium dans le cytoplasme des spermatogonies, sans peńe´tration nucleáire. Komatsu et al. [49] montrent une internalisation par endocytose des NPs de titane au niveau du cytoplasme de cellules de Leydig et Wiwanitkit et al. [47] mettent en e´vidence une internalisation des NPs d’or dans les spermatozoı¨des humains. Les NPs d’or incubeés in vitro avec des spermatozoı¨des bovins sont capables de s’attacher a` leur membrane plasmique, de diminuer leur mobilite´ par re´duction des re´sidus thiol de la membrane, et d’alte´rer leur pouvoir fećondant, sans qu’une peńe´tration intracellulaire soit observeé [59]. Ces effets ne sont pas observe´s lorsque les meˆmes NPs d’or

Tableau 2 Re´sultats des e´tudes publieés concernant l’impact des NPs sur la ligneé spermatique et le testicule. Type d’e´tude

Type de NPs

Re´sultats observe´s

Mećanismes en cause

In vitro

NPs d’argent NPs de zinc/NPs de titane

Perturbation du signal de prolife´ration Fyn Kinase

NPs d’or

Inhibition de la prolife´ration des spermatogonies [45] Geńotoxicite´ dose-de´pendante sur les spermatozoı¨des humains [46] Diminution significative de la mobilite´ des spermatozoı¨des humains [47] Alte´rations chromosomiques [48]

NPs titane NPs de carbone

Diminution prolife´ration des cellules de Leydig Perturbation de la sećre´tion de testoste´rone [49]

NPs d’or – Exposition par voie intraveineuse NPs de polymethyl methacrylate – Exposition orale NPs de silice

Passage de la barrie`re he´mo-testiculaire [50]

NPs d’or

In vivo

Peńe´tration intracellulaire Perturbation de la dećondensation chromatinienne des noyaux des spermatozoı¨des murins Endocytose des NPs NPs carbone induisent surexpression de StAR apre`s 48 h d’exposition

Passage de la barrie`re he´mo-testiculaire [51] Alte´ration de la spermatogeńe`se chez le rat [52,53]

Augmentation du stress oxydant = augmentation de l’activite´ MDA, lipoperoxydation

NPs : nanoparticules.


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Fig. 2. Interaction in vitro de NPs de dioxyde de ce´rium avec les cellules folliculaires et les ovocytes en microscopie e´lectronique. A. Nanoparticules dans l’espace extracellulaire et internalisation des NPsCeO2 dans la cellule folliculaire. B. NPsCeO2 localiseés a` la surface de la zone pellucide de l’ovocyte (NPs : nanoparticules, VE : ve´sicule d’endocytose ; CO : cytoplasme ovocytaire ; EEC : espace extracellulaire ; ZP : zone pellucide).

sont conjugueés a` un oligonucleótide. L’incubation in vitro de spermatozoı¨des bovins avec des NPs d’or, d’argent ou d’alliage or–argent ont montre´ une association faible avec les membranes plasmiques, sans conse´quences sur les parame`tres spermatiques [60]. Les mećanismes a` l’origine de la toxicite´ des NPs sur les spermatozoı¨des sont encore mal connus. Certains effets pourraient eˆtre lie´s au stress oxydant induit par l’exposition aux NPs [52,53]. D’autres mećanismes molećulaires sont sugge´re´s : Braydich-Stolle et al. [45] montrent que la diminution de la prolife´ration des spermatogonies observeé apre`s exposition in vitro aux NPs d’argent est lieé a` une perturbation du signal GDNF/ Fyn kinase (Glial cell line-derived neurotrophic factor) des ligneés de spermatogonies. Les nanoparticules sont e´galement testeés pour des applications the´rapeutiques : l’e´quipe de Snow-Lisy a expose´ in vitro une ligneé de cellules de Sertoli de souris a` de hautes concentrations de nanoparticules coupleés a` la superoxide dismutase et cibleés par un peptide FSH. Une internalisation a e´te´ mise en e´vidence, ainsi qu’une ame´lioration significative de la survie cellulaire apre`s exposition a` un stress oxydant [61]. 7.2. Effets sur les cellules gonadiques fe´minines En raison du grand nombre de produits de consommation courante contenant des NPs de titane, un nombre croissant d’e´tudes s’inte´ressent a` leur reprotoxicite´ potentielle. Les premie`res e´tudes ont e´te´ reáliseés in vitro. En 2002, Uchino et al. [62] ont montre´ sur cellules ovariennes de hamster chinois, que les NPs de titane entraıˆnent une diminution de la viabilite´ cellulaire et une augmentation du stress oxydant de manie`re proportionnelle aux concentrations d’exposition. D’apre`s l’e´quipe de Warheit [63], la cytotoxicite´ lieé a` l’exposition aux NPs de titane ne s’accompagne pas d’une augmentation significative d’anomalies chromosomiques. Hou et al. [64] ont e´tudie´ chez le rat, l’effet des NPs de dioxide de titane sur le de´veloppement in vitro des follicules pre´-antraux. Ils dećrivent des anomalies morphologiques des follicules ainsi qu’une diminution du taux d’ovocytes matures dans les follicules expose´s par rapport aux controˆles non expose´s. Apre`s exposition in vivo de souris aux NPs de titane par voie orale, plusieurs e´tudes [65,66] ont montre´ une biodistribution des NPs au niveau ovarien, une diminution de la fertilite´ et une augmentation du taux d’œstradiol et du nombre de follicules atre´tiques. Sur un mode`le de crustace´ (Daphnia magna), Jacobasch et al. [67] ont observe´ une diminution de la fertilite´ sur plusieurs geńe´rations apre`s une exposition chronique aux NPs de titane.

Les quantum dots (QDs) sont des cristaux de taille nanome´trique, pre´sentant des proprie´te´s de fluorescence tre`s inte´ressantes dans le domaine de l’imagerie me´dicale. Ils sont utilise´s pour la de´livrance de drogues et pour l’imagerie cibleé, graˆce a` leur conjugaison avec des biomolećules. Plusieurs e´tudes in vitro sur la reprotoxicite´ des quantum dots ont e´te´ meneés sur des cellules folliculaires ou des ovocytes murins. En 2012, Xu et al. [68], ont montre´ que des QDs conjugue´s a` la transferrine affectaient la maturation ovocytaire en s’accumulant dans les cellules de la granulosa (mais pas dans l’ovocyte), interfe´raient avec le processus de maturation ovocytaire et perturbaient le signal entre les cellules germinales et les cellules somatiques gonadiques. L’e´quipe de Wang [69] a e´galement retrouve´ une diminution du taux d’ovocytes matures dans les follicules expose´s in vitro par rapport aux controˆles non expose´s et une accumulation des QDs dans les cellules folliculaires. En 2009, l’e´quipe de Hsieh [70], a montre´ une re´duction du taux de maturation ovocytaire in vitro chez la souris en pre´sence de QDs conjugue´s a` la transferrine ainsi qu’une re´duction des taux de fećondation, d’implantation embryonnaire, de grossesses e´volutives, des poids de naissance et du nombre des fœtus vivants. Ces effets disparaissaient en pre´sence de quantum dots dont la surface avait e´te´ modifieé par un enrobage de sulfure de zinc. Les travaux reálise´s sur la reprotoxicite´ de nanoparticules me´talliques donnent des re´sultats contraste´s : apre`s exposition in vivo de rats aux NPs de zinc, Ensmaeillou et al. [71] ne dećrivent pas de perturbation des taux de FSH, LH et œstradiol circulants. Tiedemann et al. [60] dećrivent l’internalisation de NPs d’or dans les ovocytes porcins apre`s exposition in vitro, mais une accumulation des NPs d’argent et d’alliage or–argent dans les cellules du cumulus, sans peńe´tration ovocytaire. Seules les NPs d’Argent et celles d’alliage or–argent comportant plus de 80 % d’argent alte´raient la maturation cumulo-ovocytaire in vitro. Enfin, notre e´quipe a e´tudie´ l’impact geńotoxique de l’exposition in vitro aux NPs de dioxyde de ce´rium sur les ovocytes et les cellules folliculaires de souris par le test des come`tes [72]. Nous montrons d’une part, un effet geńotoxique sur les deux types cellulaires que nous expliquons par une geńotoxicite´ directe mais aussi indirecte, et d’autre part une endocytose des NPs de dioxyde de ce´rium par les cellules folliculaires seulement [73] (Fig. 2). 8. Conclusion et perspectives L’impact des NPs sur la fertilite´ est incomple`tement connu. Plusieurs e´tudes in vitro et in vivo sugge`rent une toxicite´ sur la ligne´ spermatique et la ste´roı¨dogene`se testiculaire. Les donneés


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sur les cellules germinales fe´minines s’enrichissent peu a` peu et semblent aller dans le meˆme sens. Or, l’inte´grite´ cellulaire et geńomique des game`tes est un pre´ requis incontournable a` la fećondation et a` un de´veloppement embryonnaire prećoce normal. Les enjeux industriels, scientifiques et me´dicaux que geńe`rent les nanotechnologies doivent inclure la question de leur impact sanitaire et environnemental. L’e´tude de l’impact des NPs sur la sante´ reproductive passe par un recensement de toutes les sources potentielles de NPs, l’e´tude de leur cycle de vie, l’e´valuation du niveau d’exposition reél (par des dispositifs me´trologiques adapte´s) et l’e´valuation de l’impact des expositions. La mise au point de biomarqueurs d’exposition pertinents dans l’espe`ce humaine et le de´veloppement des e´tudes in vivo chez l’animal semblent indispensables. Dećlaration d’inte´reˆts Les auteurs dećlarent ne pas avoir de conflits d’inte´reˆts en relation avec cet article. Remerciements Ce travail, reálise´ dans le cadre du LABEX SERENADE, portant la re´fe´rence ANR-11-LABX-0064, a beńe´ficie´ d’une aide de l’E´tat ge´reé par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du projet Investissements d’avenir A*MIDEX portant la re´fe´rence no ANR11-IDEX-0001-02. Les auteurs remercient la Direction re´gionale des entreprises, de la concurrence, de la consommation, du travail et de l’emploi (DIRECCTE) de la re´gion Paca pour le soutien qu’elle leur apporte, permettant de conduire des recherches dans le domaine de la geńotoxicite´ environnementale (convention 93 CPQ 2012-05). Re´fe´rences [1] Nanotechnology Timeline. Nano [Internet]; 2013 Disponible sur :http:// www.nano.gov/timeline [cite´ 23 mars 2013]. [2] Bottero J-Y, Rose J, Wiesner MR. Nanotechnologies: tools for sustainability in a new wave of water treatment processes. Integr Environ Assess Manag 2006;2(4):391–5. [3] Sadrieh N, Wokovich AM, Gopee NV, Zheng J, Haines D, Parmiter D, et al. Lack of significant dermal penetration of titanium dioxide from sunscreen formulations containing nano- and submicron-size TiO2 particles. Toxicol Sci 2010;115(1):156–66. [4] Smalley RE, Yakobson BI. The future of the fullerenes. Solid State Commun 1998;107(11):597–606. [5] Rapport afsset : e´valuation des risques lie´s aux nanomate´riaux pour la population geńe´rale et pour l’environnement [Internet]; 2010 Disponible sur :http:// www.afsset.fr/index.php?pageid=2611&parentid=424 [cite´ 23 mars 2013].. [6] Dreher KL. Health and environmental impact of nanotechnology: toxicological assessment of manufactured nanoparticles. Toxicol Sci 2004;77(1):3–5. [7] Colvin VL. The potential environmental impact of engineered nanomaterials. Nat Biotech 2003;21(10):1166–70. [8] Oberdo¨rster G, Stone V, Donaldson K. Toxicology of nanoparticles: a historical perspective. Nanotoxicology 2007;1(1):2–25. [9] Foss Hansen S, Larsen BH, Olsen SI, Baun A. Categorization framework to aid hazard identification of nanomaterials. Nanotoxicology 2007;1(3):243–50. [10] Wang C-T, Ro S-H. Surface nature of nanoparticle gold/iron oxide aerogel catalysts. J Non-Crystalline Solids 2006;352(1):35–43. [11] Auffan M, Rose J, Proux O, Borschneck D, Masion A, Chaurand P, et al. Enhanced adsorption of arsenic onto maghemites nanoparticles: As(III) as a probe of the surface structure and heterogeneity. Langmuir 2008;24(7):3215–22. [12] Jang HD, Kim S-K, Kim S-J. Effect of particle size and phase composition of titanium dioxide nanoparticles on the photocatalytic properties. J Nanoparticle Res 2001;3(2–3):141–7. [13] Les proprie´te´s uniques de l’or dans les nanotechnologies. Un nouveau filon pour les scientifiques. [Internet]; 2013 Disponible sur :http://www.cnrs.fr [cite´ 22 oct.]. [14] Armstead AL, Li B. Nanomedicine as an emerging approach against intracellular pathogens. Int J Nanomedicine 2011;6:3281–93. [15] Teng F-F, Meng X, Sun X-D, Yu J-M. New strategy for monitoring targeted therapy: molecular imaging. Int J Nanomedicine 2013;8:3703–13. [16] Afsset. Les nanomate´riaux – effets sur la sante´ de l’homme et sur l’environnement. Saisine Affset; 2006 [Report no 2005/010]. [17] Veille nanos, une veille citoyenne sur les nanos : page principale [Internet]; 2013 Disponible sur :http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=PagePrincipale [cite´ 26 nov. 2013].

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Effect of TiO2 nanoparticles on the reproduction of silkworm.

Embryonic toxicity of nanoparticles.

Proteomics study of silver nanoparticles toxicity on Bacillus thuringiensis.

Proteomics study of silver nanoparticles toxicity on Oryza sativa L.

Toxicity and bioactivity of cobalt nanoparticles on the monocytes.

Toxicity of calcium hydroxide nanoparticles on murine fibroblast cell line.

A perspective on the developmental toxicity of inhaled nanoparticles.

Chronic toxicity and reproduction studies of hexachlorobutadiene in rats.

Toxicity of methylmercury chloride in rats. II. Reproduction study.

Toxicity of polybrominated biphenyl and its effects on reproduction of White Leghorn hens.

Nanoparticles: Is Toxicity a Concern?

Toxicity of 7-ketocholesterol on lethality, growth, reproduction, and germline apoptosis in the nematode Caenorhabditis elegans.

Effects of DDT in Fundulus: studies on toxicity, fate, and reproduction.

Long-term toxicity and reproduction studies with metaldehyde in rats.

Chronic toxicity, teratologic, and reproduction studies with hair dyes.

Central nervous system toxicity of metallic nanoparticles.

Toxicity and Biokinetics of Colloidal Gold Nanoparticles.

Short-term chlordecone toxicity in rats including effects on reproduction, pathological organ changes, and their reversibility.

Influence of soil properties on the toxicity of TiO₂ nanoparticles on carbon mineralization and bacterial abundance.

Reducing ZnO nanoparticles toxicity through silica coating.

Biogenic synthesis of selenium nanoparticles and their effect on As(III)-induced toxicity on human lymphocytes.

Effect of toxicity of Ag nanoparticles on SERS spectral variance of bacteria.

Impact of phospholipids on plasmid packaging and toxicity of gemini nanoparticles.

Comparison of in vitro toxicity of silver ions and silver nanoparticles on human hepatoma cells.