Une enzyme des leucocytes permet la désagrégation des nanotubes de carbone
Une étude sur les nanotubes de carbone financée par l'UE et réalisée par des chercheurs originaires d'Irlande, de Suède et des États-Unis a montré que ces molécules extrêmement solides peuvent être décomposées en carbone et en eau par une enzyme présente dans les globules blancs. Cette découverte, publiée dans la revue Nature Nanotechnology, offre l'espoir que ce nouveau matériau puisse être exploité en toute sécurité dans les domaines de la médecine et de l'industrie. Ces résultats sont le fruit du projet NANOMMUNE («Comprehensive assessment of hazardous effects of engineered nanomaterials on the immune system»), financé à hauteur de 3,36 millions d'euros au titre du thème NMP («Nanosciences, nanotechnologies, matériaux et nouvelles technologies de production») du septième programme-cadre (7e PC). Les nanotubes de carbone sont des molécules de carbone modifiées de forme cylindrique, plus légères et résistantes que l'acier et aux propriétés électriques uniques. On les utilise dans plusieurs domaines de l'industrie, par exemple dans la fabrication de puces de silicium, en électronique et pour des équipements sportifs. Les nanotubes de carbone sont produits en grandes quantités, ce qui a des implications dans la santé professionnelle, et ils sont également utilisés dans le développement de nouveaux médicaments et d'autres applications médicales. Leur comportement dans les organismes vivants est donc un domaine d'étude intensif. Les chercheurs du projet NANOMMUNE cherchent à approfondir nos connaissances sur les effets potentiellement dangereux de ces nanomatériaux non-organiques sur le système immunitaire humain. «Des études antérieures ont montré que les nanotubes pourraient être utilisés pour introduire des médicaments ou d'autres substances dans les cellules humaines», expliquait le Dr Bengt Fadeel de l'institut de médecine environnementale à l'Institut Karolinska, en Suède. «Le problème a été de ne pas savoir comment contrôler la désagrégation des nanotubes, lesquels peuvent provoquer des effets toxiques indésirables et des lésions tissulaires. Notre étude montre aujourd'hui comment ils peuvent être décomposés biologiquement en éléments inoffensifs.» Des expériences récentes menées sur des souris ont montré que les animaux exposés à des nanotubes de carbone par inhalation ou injection dans la cavité abdominale ne sont pas capables de dégrader le matériau, provoquant ainsi des inflammations sévères et des changements au niveau des tissus, qui peuvent à leur tour nuire à la fonction pulmonaire et, dans certains cas, provoquer un cancer. Cette «biopersistance» a été comparée à celle de l'amiante; les moyens d'élimination de la toxicité de ce matériau fabriqué ont été avidement étudiés. Les chercheurs ont examiné les effets d'une enzyme appelée myélopéroxidase (MPO), que l'on retrouve dans les globules blancs (neutrophiles), sur les nanotubes de carbone in vitro et chez les souris. Ils ont découvert que cette enzyme pouvait effectivement désagréger les nanotubes en carbone et en eau. Une fois dégradés, les nanotubes ont cessé d'avoir un effet inflammatoire dans les poumons de souris. «Cela signifie qu'il existe un moyen de rendre ces nanotubes inoffensifs, par exemple, dans le cas d'un accident dans une usine de production», commente le Dr Fadeel. «Mais ces résultats sont également utiles pour une future utilisation des nanotubes de carbone à des fins médicales.» Les chercheurs ont émis l'hypothèse d'un lien entre l'inflammation du poumon chez les souris exposées à des nanotubes de carbone et les très fortes concentrations utilisées, lesquelles pourraient avoir annihilé la capacité de biodégradation du système enzymatique des neutrophiles. La compréhension de la biodégradation par la MPO de ce matériau prometteur ouvre la voie à son utilisation dans des applications biomédicales telles que l'administration de médicaments «à des concentrations appropriées et facilement dégradables». NANOMMUNE est coordonné par le Dr Fadeel et comprend 13 groupes de recherche en Europe et aux États-Unis.
Pays
Irlande, Suède
