L'institut
Actualité de FEMTO-ST

Vous êtes ici

Comprendre la cytotoxicité des nanoparticules métalliques

Une étude récente publiée dans la revue « Chemical Science » et impliquant FEMTO-ST donne de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes d’altération de l’ADN dans les cellules par les nanoparticules métalliques.

Le stress oxydant est l’un des processus souvent incriminés à la genèse de nombreuses maladies, comme les cancers. Ce stress oxydant est caractérisé par la production dans les cellules d’espèces oxydantes appelées ROS (reactive oxygene species), qui peuvent altérer l’ADN. La production des ROS découle de processus de transfert d’électrons faisant intervenir des cations métalliques. Heureusement, le plus souvent les cellules possèdent des systèmes efficaces d’auto-défense efficaces qui préviennent la formation des ROS. Des molécules de la famille des catéchols (des molécules aromatiques possédant au moins deux fonctions alcool adjacentes) jouent ce rôle d’agents de défense contre les ROS. Ces mécanismes d’échanges d’électrons bien connus expliquent parfaitement la toxicité des nanoparticules d’oxyde métalliques. En revanche, le mécanisme d’action des nanoparticules métalliques reste méconnu alors qu’elles sont pourtant plus toxiques que leurs alter-ego à base d’oxydes ou les cations métalliques correspondants en solution.

Des chercheurs de l’Institut Néel (CNRS/Université Grenoble Alpes), de l’Institut FEMTO-ST (CNRS/Université Bourgogne-Franche-Comté), de l’Institut de la science des matériaux de Madrid (Espagne) et de l’Institut des matériaux de Trieste (Italie) ont découvert des sources de cyto-toxicité pour des nanoparticules métalliques.

Pour comprendre et modéliser le rôle de la surface des nanoparticules, les chercheurs ont concentré leur étude sur une surface de basse énergie (particulièrement stable) du cuivre interagissant avec une couche moléculaire sous ultra-haut vide. Les observations de molécules individuelles, par microscopie à effet tunnel, l’analyse à haute résolution de la composition de chaque molécule, et des calculs ab initio, ont révélé la façon dont se transforme progressivement les molécules. Le principal résultat démontre que la surface de cuivre est le siège d’une réaction d’oxydo-réduction très particulière, dit “intramoléculaire” : les molécules de catéchol voient leurs fonctions alcool oxydées alors que d’autres fonctions sont réduites, grâce à un transfert d’électrons entre les substituants d’une même molécule. Cette transformation est gouvernée par l’alignement des niveaux électroniques de la surface de cuivre et des molécules, la surface de cuivre « forçant » la molécule à se transformer pour permettre son adsorption.

Cette étude propose un mécanisme d’action des surfaces des nanoparticules métalliques pour transformer les agents de défense des cellules en agents de type ROS susceptibles d’altérer l’ADN cellulaire et donc de provoquer des cancers. Le métal joue ici un rôle catalytique, c’est-à-dire qu’une infime quantité de surface de cuivre peut oxyder une très grande quantité de molécules de type catéchol. L’étude illustre la puissance de l’attirail de techniques de la science des surfaces pour mettre à jour l’évolution de systèmes a priori très complexes, y compris vivants. Le travail est amené à se prolonger pour valider en milieu biologique le mécanisme d’action des nanoparticules métalliques découvert et d’ouvrir de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes d’altération de l’ADN.

Article en ligne

DOI : 10.1039/D0SC04883F

 Contact : Frédéric Chérioux

  • Reconnaître un menteur au son de sa voix ?

    Des scientifiques ont démontré que l’intensité, la vitesse et la hauteur de voix de son interlocuteur influaient automatiquement sur notre perception de fiabilité et d’honnêteté de son discours. Ces travaux sont publiés dans la prestigieuse revue « Nature Communications »

    Lire la suite
  • Projet européen de développement de composites biosourcés durables et à hautes performances

    Piloté par FEMTO-ST et porté par l’Université de Franche-Comté, Le projet de R&D « SSUCHY » qui regroupe 17 partenaires européens entre dans sa phase finale. L’occasion de faire le point sur l’avancée des travaux.

    Lire la suite
  • L'intelligence artificielle au service de la photonique ultrarapide de prochaine génération

    Comment l’apprentissage machine et les méthodes associées peuvent permettre d’améliorer les développements des sources laser de prochaine génération et révolutionner les applications où la lumière ultrarapide joue un rôle central ?

    Lire la suite
  • Forte implication de FEMTO-ST dans le projet H2020 « PhotonHub Europe »

    Aider les PME européennes à accroitre leur compétitivité grâce à la photonique. C'est l’objectif de ce projet qui, à travers un guichet unique, propose le soutien de 54 centres de compétences de premier plan en Europe, dont FEMTO-ST, par ailleurs coordinateur scientifique au niveau national.

    Lire la suite
  • Première mise en évidence d’ondes non linéaires autoconfinées au sein de structures plasmoniques

    En apportant les toutes premières preuves expérimentales de l’existence de ce phénomène, les chercheurs de FEMTO-ST et leurs partenaires espèrent pouvoir générer cet effet non-linéaire à l’aide de sources laser peu intenses, afin de l’utiliser pour des applications en nanophotonique.

    Lire la suite
  • Mengjia Wang reçoit le « Chinese government award 2020 »

    Doctorant au département d’Optique de FEMTO-ST de 2016 à 2019, Mengjia Wang a été récompensé par le Gouvernement Chinois pour ses travaux de thèse remarquables dans le domaine de la nanophotonique et de la plasmonique.

    Lire la suite
  • Laurent LARGER nommé Fellow 2021 de L’OSA

    Professeur de Physique/optique à l’Université de Franche-Comté et chercheur à FEMTO-ST, Laurent Larger est récompensé pour ses travaux pionniers sur la dynamique non linéaire en optoélectronique et sur le développement de nouvelles architectures pour l’intelligence artificielle photonique.

    Lire la suite
  • Concours CNRS « la Preuve par l'Image »

    Découvrez la sélection des 20 images sélectionnées par le CNRS, dont l’une est présentée par FEMTO-ST, et votez pour désigner la photo « Prix du public ».

    Lire la suite
  • Webconférences sur "e.Micronora"

    Dans le cadre de l’évènement virtuel sur les microtechniques « e.Micronora », FEMTO-ST propose des conférences en ligne le jeudi 24 septembre  au matin. Une opportunité, notamment pour les industriels, de découvrir les ressources mises à disposition par les laboratoires de recherche.

    Lire la suite
  • Imager l’interférence de photons intriqués de dimensionalité géante

    Une équipe d’opticiens a développé un dispositif d’imagerie permettant la résolution spatiale et temporelle du phénomène d’interférence quantique entre des paires de photons intriqués. Ces travaux ouvrent la voie au développement de protocoles d’information à très haute dimension

    Lire la suite

Pages