La vie humaine commence avec un seul ovule qui se développe en un être composé de billions de cellules. Afin que le développement hautement complexe des tissus et des organes puisse se dérouler de la manière la plus sûre possible, la barrière placentaire empêche les agents pathogènes et les substances étrangères d'entrer. Tina Bürki et son équipe du laboratoire "Particles-Biology Interactions" de l'Empa à Saint-Gall étudient comment ce mécanisme de protection s'accommode des nanoparticules.

Les nanoparticules sont contenues dans un grand nombre de produits, mais elles sont également produites par des processus d'usure et de combustion. "Nous absorbons ces substances de l'environnement par le biais de notre alimentation, des cosmétiques ou de l'air que nous respirons", explique Tina Bürki. Certaines de ces nanoparticules sont soupçonnées de nuire au bébé dans le ventre de sa mère. Un faible poids à la naissance, l'autisme et des maladies respiratoires font partie des conséquences possibles pour l'enfant.

Si des nanoparticules pénètrent dans le placenta pendant la grossesse, la formation de vaisseaux sanguins est inhibée. La microscopie à fluorescence permet de visualiser les conséquences dans un modèle d'œuf de poule : les veinules (en vert) ne forment qu'un réseau troué à grosses mailles lorsqu'elles sont traitées avec des substances messagères provenant d'un placenta contaminé par des nanoparticules (en bas). En comparaison, un œuf de poule de contrôle présente un tapis dense de vaisseaux sanguins très fins. Images : Empa

Ce qui n'est pas encore clair, c'est comment les nanoparticules agissent sur l'enfant à naître. "Nous savons déjà que la barrière placentaire retient de nombreuses nanoparticules ou du moins retarde leur transport vers l'embryon", explique Tina Bürki. Mais des dommages aux tissus fœtaux sont tout de même visibles, même lorsqu'aucune particule n'a été détectée dans le fœtus. La chercheuse de l'Empa et son équipe tentent à présent de percer le mystère de cet effet à distance des nanoparticules. En collaboration avec des partenaires cliniques de l'Hôpital cantonal de Saint-Gall et des partenaires de recherche de l'Université de Genève, de l'Hôpital universitaire d'Amsterdam et de l'Institut Leibniz de recherche en médecine environnementale de Düsseldorf, l'équipe étudie les conséquences de nanoparticules courantes comme le dioxyde de titane ou la suie de diesel sur la fonction du placenta et les dommages indirects qu'elles causent au développement embryonnaire.

Pour ce faire, l'équipe a utilisé des placentas humains entièrement fonctionnels, mis à disposition après des césariennes planifiées. "Ce n'est que grâce au tissu placentaire humain qu'il est possible d'obtenir des résultats probants sur le transport et l'effet des nanoparticules", explique la chercheuse de l'Empa. "La structure, le métabolisme et l'interdépendance des tissus maternels et fœtaux sont uniques et spécifiques à chaque espèce".

Les expériences ont montré que les nanoparticules présentes dans le tissu placentaire perturbent la production d'un grand nombre de substances messagères. Et ce sont ces messagers qui peuvent déclencher des modifications lourdes de conséquences dans le développement de l'embryon, comme une formation endommagée des vaisseaux sanguins.

Ces effets sont visibles dans des modèles de laboratoire avec des œufs de poule. En fait, les vaisseaux sanguins dans l'œuf se développent à une vitesse et une densité énormes pour permettre le développement de l'embryon. Un réseau dense de fins vaisseaux sanguins recouvre l'intérieur de la coquille de l'œuf. La situation est différente pour les œufs traités avec les substances messagères modifiées provenant du placenta chargé de nanoparticules : Dans les expériences, le système de vaisseaux sanguins est resté troué et à grosses mailles. "Les nanoparticules ont manifestement un effet indirect sur l'enfant dans le ventre de sa mère, en inhibant la formation des vaisseaux sanguins par le biais de substances messagères", explique Tina Bürki.

Actuellement, les chercheurs étudient systématiquement l'ensemble des substances messagères émises par un placenta contaminé par des nanoparticules, ce que l'on appelle le sécrétome. Non contaminée, l'interaction entre les hormones, les médiateurs inflammatoires et les substances de signalisation pour la formation de systèmes d'organes ressemble à un orchestre parfaitement coordonné. Il est déjà clair que la communication entre le placenta et l'enfant à naître est perturbée par la présence de nanoparticules et qu'elle nuit à la formation des vaisseaux sanguins. Le développement du système nerveux, comme le montrent les premiers résultats supplémentaires, ne semble en revanche pas être affecté. Les analyses à venir doivent maintenant montrer quels autres troubles les nanoparticules peuvent indirectement déclencher. "Étant donné que les effets peuvent se répercuter sur la santé de la femme enceinte et le développement de l'enfant, ces connaissances devraient être prises en compte lors de l'évaluation des risques liés aux nanomatériaux", conclut la chercheuse.

Le partenaire clinique, l'hôpital cantonal de Saint-Gall, est également intéressé. Thomas Rduch, de la clinique gynécologique et également "Clinical Research Fellow" à l'Empa, souligne : "Un placenta sain est d'une importance capitale pour le développement de l'enfant. C'est pourquoi des évaluations correctes des risques liés à la pollution de l'environnement sont cruciales pour les femmes enceintes".

Le placenta est un organe qui se forme exclusivement pendant la grossesse. Il fournit des nutriments à l'enfant dans le ventre de sa mère et sert également de filtre contre les influences environnementales. Cette "barrière placentaire" offre à l'enfant à naître une certaine protection contre les agents pathogènes ou les substances nocives. Certaines substances, comme les œstrogènes environnementaux, peuvent toutefois traverser la barrière placentaire et sont soupçonnées d'être liées à différentes maladies.

Les nanoparticules ne mesurent que quelques millionièmes de millimètre. Il s'agit notamment du dioxyde de titane, qui peut être présent dans de nombreux aliments, cosmétiques et médicaments. Le dioxyde de silicium se trouve par exemple dans les peintures et le papier d'impression et est également utilisé comme additif alimentaire. D'autres nanoparticules proviennent de processus de pollution de l'environnement tels que l'abrasion du plastique (nanoplastique) ou les suies industrielles. Elles peuvent pénétrer dans le corps humain par les voies respiratoires, l'appareil digestif ou la peau. Comme la pollution de l'environnement par les nanoparticules augmente, les risques pour la santé font l'objet de différents projets de recherche à l'Empa. Image: Adobe Stock
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