Étude du potentiel cytotoxique des nanotubes de carbone simple-paroi chez les cellules épithéliales alvéolaires humaines A549

Abstract

Il existe un grand intérêt pour le développement et les applications des nanotubes de carbone (NTC) car ils ont un énorme potentiel dans diverses applications industrielles. Cependant, leur dimension nanométrique et leur composition chimique peuvent constituer un risque sur la santé humaine. Les mécanismes responsables de la toxicité des NTC restent encore à définir. L’objectif de ce projet était de déterminer la toxicité potentielle de deux types de nanotubes de carbone simple-paroi (NTCSP): RN 000 et RN 003 chez une lignée cellulaire de pneumocytes de type II, les cellules A549. Méthodologie: Les essais MTS et PrestoBlue®, le test d’exclusion au bleu de trypan, la coloration HT-IP et l’Apoptotic Blebs ont été utilisés pour déterminer la toxicité potentielle de ces NTCSP. Résultats: Suite à une exposition de courte durée (24h), l’essai MTS a montré une diminution de la viabilité cellulaire significative de 20% pour [NTCSP] à 50 et 100 µg/ml et 74% pour [NTCSP] à 1000 µg/mL. Le PrestoBlue® a indiqué une mortalité cellulaire d’environ 45% et de 85% pour des concentration de 500 et 1000 µg/ml de NTCSP. Cependant, les données de l’essai d’exclusion du bleu de trypan ont montré que les NTCSP n’altèrent pas la viabilité cellulaire. L’absence d’une altération de la viabilité cellulaire a été confirmée avec la coloration HT-IP et l’Apoptotic Blebs. Cependant, l’interaction des NTCSP avec les cellules A549 a induit un changement de la morphologie cellulaire ; une diminution de la taille ainsi une augmentation de la structure interne des cellules A549. À une exposition à longue durée (72h), les données ont confirmé les résultats d’exposition à 24h. En effet, il n’y a de pas de mortalité cellulaire, mais une diminution de la prolifération cellulaire. En conclusion, notre étude indique que le RN 000 et le RN 003 interagissent avec les cellules A549 sans altérer leur viabilité, mais en induisant une dysfonction mitochondriale qui pourrait avoir plusieurs conséquences sur la fonction cellulaire.

There is great interest in the development and application of carbon nanotubes (CNT) as they have a huge potential for various industrial applications. However, their nanometric size and chemical composition can be a risk to human health. The mechanisms responsible for the toxicity of CNT are still being defined. The objective of this project was to determine the potential toxicity of two types of single-walled carbon nanotubes (SWCNT): RN 000 and RN 003 on a cell line of type II pneumocytes, A549 cells. Methodology: MTS and PrestoBlue® tests, trypan blue exclusion test, HT-PI staining and Apoptotic blebs were used to determine the potential toxicity of these SWCNT. Results: Following a short exposure (24h), MTS test showed a significant decrease, by 20%, in cell viability [SWCNT] among 50 and 100 µg/mL, and 74% decrease for 1000 µg/mL of [SWCNT]. Moreover, the PrestoBlue® test indicated cell mortality of 45% and 85% for SWCNT concentrations of 500 and 1000 µg/mL respectively. However, data of the trypan blue exclusion test showed that SWCNT does not adversely affect cell viability. The absence of an alteration of the cell viability was confirmed with the HT-PI staining and Apoptotic blebs. Hence, there appeared to be evidence that interaction of SWCNT with A549 cells induces a change in cellular morphology, particularly a size reduction and an increase of the internal structure of A549 cells. In a long-term exposure (72h), the data was consistent with the results of a 24h exposure. Indeed, SWCNT do not cause cell mortality, but do significantly decrease cell proliferation. In conclusion, our study indicated that the RN 000 and RN 003 interact with A549 cells without affecting their viability but by inducing mitochondrial dysfunction that may have several consequences on cell function.