https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/326 Publications de Auteurs Guillaume Garçon fr 0 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1097 Les études épidémiologiques montrent lʼexistence dʼune relation de causalité entre lʼaugmentation de la pollution atmosphérique et lʼincidence accrue de pathologies cardiorespiratoires. Toutefois, ces enquêtes ne considèrent généralement que lʼaspect granulométrique des aérosols ; en effet, lʼune des difficultés à laquelle sont confrontés les épidémiologistes est la grande complexité et hétérogénéité de tels aérosols. Afin de contribuer à améliorer les connaissances sur les mécanismes d'action toxiques sous-jacents impliqués dans le développement des pathologies pulmonaires, nous nous sommes intéressés à l'activation métabolique par des macrophages alvéolaires (MA) humains en culture primaire des composés organiques volatils (COV) et/ou des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) présents au sein de la fraction particulaire dʼun aérosol anthropogénique collecté à Dunkerque.Les MA humains ont été isolés à partir de lavages bronchiolo-alvéolaires réalisés chez des patients après le recueil de leurs consentements éclairés. Lʼexposition des cultures primaires de MA humains à des concentrations croissantes de lʼéchantillon particulaire collecté à Dunkerque a induit des variations significatives des activités de la déshydrogénase mitochondriale et de la lactate déshydrogénase extracellulaire, indiquant respectivement une altération du métabolisme mitochondrial et de la perméabilité et/ou de lʼintégrité membranaire. Les concentrations létales à 10 % et 50 % étaient de 14,93 μg/mL et 74,63 μg/mL.En outre, lʼexposition des MA humains à la fraction particulaire de lʼaérosol anthropogénique a provoqué lʼinduction génique des enzymes de la phase I (i.e. cytochrome P450 (CYP) 1A1, CYP2E1, NADPH Quinone Oxydo-reductase (NQO)-1) et de la phase II (i.e. Glutathion S-Transférase (GST) P1 et M3) de lʼactivation métabolique pulmonaire des COV et des HAP, ce qui pourrait générer des métabolites très réactifs impliqués dans la formation dʼadduits à lʼADN.De plus, les différences quant à la cinétique dʼinduction génique de ces enzymes du métabolisme des COV et des HAP en fonction des expositions considérées ont suggéré que la fraction inorganique des aérosols jouerait un rôle de vecteur physique de la fraction organique adsorbée, et favoriserait par conséquent sa pénétration, sa rétention et sa toxicité dans les cultures primaires de MA humains. To contribute to improve the knowledge of the underlying mechanisms of action involved in air pollution Particulate Matter (PM)-induced cytotoxicity, we were interested in the metabolic activation of Volatile Organic Compounds (VOC) and/or Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH)-coated onto Dunkerque Cityʼs PM2.5 in human Alveolar Macrophages (AM) isolated from BronchoAlveolar Lavage Fluid (BALF). This in vitro cell lung model is very close to the normal in vivo situation, notably in the characteristics that AM display in terms of gene expression of phase I and phase II-metabolizing enzymes. The bronchoscopic examinations and BAL procedures were carried out without any complications. The exposure of AM, during 24, 48 or 72 h, to increasing concentrations of the collected aerosol induced significant variations of the activities of the extracellular lactate deshydrogenase and the mitochondrial deshydrogenase. The lethal concentrations at 10% and 50% were 14.93 and 74.63 μg/mL for AM, respectively, and indicated the relatively higher sensibility of such target lung cells. VOC and/or PAH-coated at low levels onto the surface of the particulate fraction significantly induced gene expression of cytochrome P450 (CYP) 1A1, CYP2E1, NADPH Quinone Oxydo-reductase (NQO) 1) and Glutathione S-Transferase (GST)P1 and M3, versus controls, suggesting thereby the formation of biologically reactive metabolites. Moreover, these results suggested the role of physical vector of carbonaceous core of PM, which can, therefore, increase both the penetration and the retention of attached-VOC into the cells, thereby enabling them to exert a more durable induction. Hence, we concluded that the metabolic activation of the very low doses of VOC and/or PAH-coated onto Dunkerque Cityʼs PM2.5 is one of the underlying mechanisms of action closely involved in its cytotoxicity in isolated human AM in culture. jeu., 02 mai 2013 12:06:32 +0200 ven., 09 oct. 2015 10:14:22 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1097 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1085 jeu., 02 mai 2013 12:03:26 +0200 ven., 09 oct. 2015 10:08:05 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1085 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/834 L’exposition chronique aux particules atmosphériques fines (Particulate Matter, PM2.5) constitue une cause de mortalité par cancer broncho-pulmonaire. Cependant, peu d’études se sont focalisées sur la relation entre la composition chimique des particules et leur potentiel cancérogène. Afin d’apporter des éléments de réponse à cette question, notre travail a consisté en l’étude toxicologique d’échantillons de PM2.5, en lien avec leurs caractéristiques physico-chimiques. Nous nous sommes ainsi intéressés à l’induction d’enzymes participant à l’activation métabolique des composés organiques, puis à la recherche d’effets génotoxiques. Six échantillons de PM2.5 ont été prélevés sous trois influences (industrielle, urbaine ou rurale) et au cours de deux périodes (printemps-été et automne-hiver). Ils ont ensuite fait l’objet d’une caractérisation physique (i.e. granulométrie et surface spécifique), chimique (e.g. composition en Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques – HAP – et métaux) et biologique (i.e. fractions bactérienne et fongique) approfondies. Les PM2.5 ont été testées pour leur capacité à induire des mutations à l’aide du test d’Ames, sur trois souches de Salmonella typhimurium (TA102, TA98, YG1041). Nous avons complété ce volet toxicologique in vitro par l’utilisation d’une lignée de cellules épithéliales bronchiques humaines d’origine normale (cellules BEAS-2B). Après 72 h d’exposition aux PM2.5, nous avons étudié l’expression génique et l’activité catalytique du CYP1A1, une enzyme impliquée dans l’activation des HAP en métabolites réactifs à l’encontre des macromolécules cellulaires. La génotoxicité des particules a ensuite été évaluée par 3 méthodes complémentaires : le post-marquage au 32P, le test des comètes et le test des micronoyaux. Les résultats obtenus par le test d’Ames ont montré une mutagénicité significative de l’ensemble des échantillons de PM2.5. Ces mutations impliqueraient majoritairement des composés nitro-aromatiques et, dans une moindre mesure, la matrice des particules selon un mécanisme qui reste à décrypter. Le post-marquage au 32P a ensuite permis de détecter la formation d’adduits encombrants, probablement mais non exclusivement liés à la présence de HAP. Le test des comètes a, quant à lui, révélé la présence de lésions au sein de ce même ADN. Enfin, le test des micronoyaux a mis en évidence une augmentation dose-dépendante du nombre de cassures chromosomiques et/ou du taux de séparation anormal des chromosomes lors de la division cellulaire. Les altérations mises en évidence semblent liées à la fois à la présence de composés organiques et à la fraction inorganique des particules. Notre étude apporte ainsi des éléments de réponse quant aux mécanismes impliqués dans la toxicité des PM2.5. Numerous epidemiological studies have demonstrated a positive correlation between an elevation of Particulate Matter (PM) concentration in ambient air and both mortality and morbidity by cardio-pulmonary diseases. However, mechanism by which PM composition is linked to toxic effects is still unclear. In this context, the present work consisted in an assessment of the metabolic activation of organic fraction and the genotoxic potential of PM2.5 samples collected in Dunkerque city, a French seaside city characterized by intense industrial activity and heavy motor vehicle traffic. 6 PM2.5 samples were collected either under industrial, urban or rural influence, during spring and summer 2008 or autumn and winter 2008-2009. Each of these samples was subjected to an extensive physical (i.e. size distribution, specific area) and chemical characterization (i.e. determination of content in polycyclic aromatic hydrocarbons, polychloro-dibenzo-p-dioxins/furans, polycholorobiphenyls, and metals). Toxicological evaluation subsequently was carried out in vitro on the metabolically competent BEAS-2B cell line. Metabolic activation of PM2.5 organic fraction was evaluated through the analysis of CYP1A1 induction and CYP1A1 activity, whereas PM genotoxic potential was studied using four complementary methods: Ames test on 3 Salmonella typhimurium tester strains (TA98, TA102, and YG1041), 32P post-labelling of bulky DNA-adducts, comet assay, and micronucleus formation assay. Ames test revealed a significant mutagenicity of all PM2.5 samples, especially on the YG1041 tester strain which is sensitive to nitro-aromatic compounds. Secondly, CYP1A1 gene induction and activity studies showed a strong induction of this enzyme following exposure to PM samples. 32P post-labeling method revealed bulky DNA adducts formation that seemed to be partially linked to polycyclic aromatic hydrocarbons. Furthermore, comet assay demonstrated DNA breakage formation in exposed cells. Finally, micronucleus assay showed an increase in abnormal segregation and/or chromosome breakage after cells’ exposure to PM2.5 samples. Genotoxic alterations revealed in this study seem to be linked to both organic and inorganic fractions of PM2.5, whatever the sampling site and period. Altogether, these results give answers about physio-pathological mechanisms that may be involved in PM2.5 genotoxic effects. mer., 03 avril 2013 16:16:53 +0200 lun., 22 mai 2017 15:05:17 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/834 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/332 La pollution atmosphérique particulaire fine (PM2,5) constitue un des facteurs d’exposition contribuant à l’induction decertaines pathologies cardiopulmonaires, et notamment les cancers broncho-pulmonaires (CBP). Toutefois, la relationcausale n’est pas suffisamment documentée quant aux mécanismes d’action potentiellement impliqués. En raison de sonrôle de suppresseur de tumeurs, TP53 est muté dans la majorité des CBP. L’objectif de cette étude a donc été de rechercherles mutations susceptibles d’altérer la fonctionnalité de ce facteur de transcription dans un modèle de cellules pulmonairesépithéliales humaines (A549) exposées à la fraction fine d’un aérosol atmosphérique particulaire d’origine urbano-industrielle.Un échantillon particulaire de granulométrie fine a été collecté à Dunkerque par impaction en cascade. Sa caractérisationphysico-chimique a révélé la présence de nombreux composés inorganiques et organiques, dont la toxicité intrinsèque estconnue. La recherche des mutations altérant la fonctionnalité de la protéine P53 a été effectuée 72 h après l’exposition descellules A549 à la concentration létale à 50 % (CL50, 118,60 μg/mL = 31,63 μg/cm2) de l’aérosol, à l’aide du FunctionalAnalysis of Separated Alleles in Yeast (FASAY).Seize mutations altérant la fonctionnalité de P53 ont été détectées suite à l’exposition des cellules A549 à l’aérosolparticulaire : huit délétions de un ou deux nucléotides et huit substitutions de nucléotides, principalement des transitionsA > G et G > A. Ces mutations sont décrites dans la littérature comme pouvant être causées par des mécanismes endogènes.Cette mutagenèse indirecte est généralement en rapport avec le phénomène du stress oxydant, potentiellement induit parles teneurs de l’échantillon particulaire en métaux/métalloïdes susceptibles de former des Espèces Réactives de l’Oxygène(ERO), via la réaction de Fenton et l’activation métabolique de composés organiques adsorbés à la surface des particulesatmosphériques. L’implication du stress oxydant dans l’apparition des mutations de TP53 a été confortée par la détection d’unadduit oxydatif à l’ADN, la 8‐hydroxy-2’‐désoxyguanosine (8-OHdG), dans les cellules A549 exposées à l’aérosol particulaire. Environmental exposure to fine airborne particulate matter (PM2.5) is thought to be responsible for cardiopulmonary diseases, including lung cancer. However, the mechanisms of action potentially involved in PM2.5 toxicity are not yet fully described. Mutations in the TP53 gene are the most common alterations in human solid tumors. TP53 mutational patterns have sometimes been linked to carcinogen exposure. The purpose of this study was to determine the mutations that alter the functionality of this transcription factor in a model of human epithelial lung cells (A549) exposed to the fine particulate fraction (PM2.5) of an atmospheric aerosol sampled under urban and industrial influences.PM2.5 was collected in Dunkerque City by cascade impaction. Its physicochemical characterization revealed the presence of many inorganic and organic compounds, including some that are known for their toxicity. The search for mutations altering the functionality of the P53 protein was performed 72 h after exposure of A549 cells to PM2.5 at its lethal concentratio n at 50% (LC50, 118.60 μg/mL= 31.63 μg/cm2), using the Functional Analysis of Separated Alleles in Yeast (FASAY).Sixteen mutations altering P53 function were detected after A549 cells exposure to the collected PM2.5: eight deletions of one or two nucleotides and eight nucleotide substitutions, mainly transitions A > G and G > A. These mutations are described in the literature as possibly caused by endogenous mechanisms, such as oxidative stress. This kind of alteration can be induced by metal content of the PM2.5, as well as by metabolic activation of the organic compounds coated onto its surface. Involvement of oxidative stress in TP53 mutations was confirmed by the detection of an oxidative DNA adduct, 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-OHdG), in A549 cells exposed to the collected PM. jeu., 24 janv. 2013 14:20:08 +0100 ven., 25 sept. 2015 13:37:15 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/332 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/312 Les études épidémiologiques associent la pollution atmosphérique, notamment particulaire, à l’augmentation de la morbidité et de la mortalité d’origine respiratoire et cardio-vasculaire. L’Afrique, qui possède un taux d’urbanisation parmi les plus élevés du monde, y est particulièrement exposée. L’« Initiative sur la qualité de l’air en Afrique subsaharienne » a montré l’importance des concentrations atmosphériques de certains polluants tels que les oxydes d’azote, le dioxyde de soufre et les particules en suspension dans l’air de diamètre inférieur ou égal à 10 μm (PM10). À l’instar des grandes capitales africaines, Abidjan, capitale économique et ville la plus industrialisée de la Côte-d’Ivoire, est confrontée à une pollution atmosphérique d’origine industrialo-urbaine et à ses conséquences sanitaires pour sa population de près de 6 millions d’habitants.Afin de mieux connaître les mécanismes d’action pulmonaires consécutifs à l’exposition aux particules atmosphériques, nous nous sommes proposés de : (i) prélever par impaction en cascade dans le District d’Abidjan des particules atmosphériques (PM2,5) sous trois influences (rurale, urbaine ou industrielle) ; (ii) déterminer leurs principales caractéristiques physico-chimiques ; (iii) évaluer leur cytotoxicité et leur rôle dans l’induction de lésions oxydatives dans un modèle de cellules pulmonaires humaines (A549) en culture.L’analyse de la composition chimique des particules a montré leur hétérogénéité. De nombreux éléments inorganiques (Al, Ca, Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Mg) et composés organiques (paraffines) ont pu être quantifiés sous les différentes influences. Leurs Concentrations d’Effets (CE) à 10 % et 50 % sur les cellules A549 étaient les suivantes : influence rurale : CE10 = 5,91 μg/cm2 et CE50 = 29,55 μg/cm2, influence urbaine : CE10 = 5,45 μg/cm2 et CE50 = 27,23 μg/cm2, et influence industrielle : CE10 = 6,86 μg/cm2 et CE50 = 34,29 μg/cm2. L’exposition des cellules A549 pendant 24, 48 ou 72 h à ces particules atmosphériques à leurs CE10 ou CE50 a induit des dommages oxydatifs, comme l’ont montré la formation de malondialdéhyde, les variations de l’activité enzymatique du superoxyde dismutase et l’altération du statut en glutathion. Epidemiological studies associate air pollution, especially particulate, increased morbidity and mortality from respiratory and cardiovascular origin. Africa, which has an urbanization rate among the highest in the world, is particularly exposed. The "Initiative on the air quality in Sub-Saharan Africa" showed the importance of atmospheric concentrations of certain pollutants such as nitrogen oxides, sulfur dioxide and particulate matter (PM10). Like the great capitals of Africa, Abidjan, economic capital and most industrialized city of Ivory Coast is facing an air pollution from industrial-urban and health consequences for its population of nearly 6 million inhabitants. To better understand the mechanisms of action resulting from pulmonary exposure to particulate atmospheric aerosols, we proposed: (i) to collect atmospheric particles (PM2.5) using high volume cascade impaction in the District of Abidjan in three influences (rural, urban or industrial), (ii) to determine their main physicochemical, (iii) assess their cytotoxicity and their role in the induction of oxidative damage in a model of human lung cells (A549) in culture. The chemical composition of the atmospheric particles revealed their heterogeneity, and many inorganic (e.g. Al, Ca, Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Mg) and organic compounds (e.g. paraffins) were quantified at the three sites. Their effect concentrations (EC) to 10 and 50% on the A549 were as follows: influence rural: EC10= 5.91 μg/cm2 and EC50= 29.55 μg/cm2, urban influence: EC10= 5.45 μg/cm2 and EC50= 27.23 μg/cm2, and industrial influence: EC10= 6.86 μg/cm2 and EC50= 34.29 μg/cm2. Exposure of A549 cells to Abidjan city’s PM samples for 24, 48 or 72 hours to their EC10 or EC50 induced oxidative damage, as demonstrated by the formation of malondialdehyde, changes in enzyme activity of superoxide dismutase and alteration of glutathione status. jeu., 24 janv. 2013 14:08:10 +0100 jeu., 24 sept. 2015 15:21:10 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/312