L'impact potentiel des nanotubes de carbone multi-parois (NTCMW) a été évalué sur des larves de Xenopus laevis, exposées à des concentrations de 0,1 ; 1 et 10 mg/L, sur une durée allant de 2 à 24 h. Des mesures biochimiques réalisées à l'échelle des larves entières ont permis de mettre en évidence une induction d'un stress oxydant caractérisé par une production de peroxyde d'hydrogène (H2O2) et une induction des enzymes de lutte contre le stress oxydant : glutathion réductase (GR), catalase (CAT) et superoxyde dismutase (SOD), de façon dépendante de la concentration en NTCMW. Une production d'H2O2 a été observée après 4 h et 2 h d'exposition aux concentrations respectives de 1 et 10 mg/L de NTCMW bruts. Une induction des enzymes GR, CAT et SOD, a été notée à partir de 2 h d'exposition à une concentration de 10 mg/L de NTCMW bruts. Cependant, pour une concentration de 1 mg/L, seules les activités GR et CAT ont été significativement induites après 4 h d'exposition. Aucun marqueur du stress oxydant n'a pu cependant être mesuré en présence de 0,1 mg/L de NTCMW dans le milieu. Une production significative de malondialdéhyde, un marqueur important de la peroxydation des lipides, a été mesurée chez les larves en présence de NTCMW bruts, à partir de 0,1 mg/L. Une variation de sa concentration a été observée dans le temps. Les résultats de mesure des dommages à l'ADN, par le test des Comètes, ont indiqué une altération du matériel génétique de façon dose-dépendante. Le profil des dommages à l'ADN a montré une fluctuation des cassures dans le temps, caractéristique d'un lien avec un stress oxydant, conséquence de la balance permanente entre l'induction de dommages et l'activation des systèmes compensatoires. Dans le but d'identifier les sources potentielles de l'induction d'un stress oxydant chez les larves de xénopes, plusieurs travaux ont été réalisés. La présence de résidus de catalyseurs métalliques utilisés pour synthétiser les NTCMW (Fe, Al, Mo), dans les milieux d'expositions, a été évaluée par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS). Les résultats ont montré une augmentation significative mais sans conséquence, pour le Mo à partir de 1 mg/L de NTCMW bruts. Des observations macroscopiques des larves, ont montré une accumulation, dose- et temps-dépendante, de masses noires suspectées d'être des agglomérats de NTC, au niveau des branchies, laissant penser à un probable colmatage de ces dernières. Cette hypothèse a été vérifiée par la mesure de différents paramètres sanguins. Une augmentation de la pression partielle en O2 (pO2) et une diminution du pH ont été observées à partir de 1 mg/L de NTCMW dans le milieu (p<0,05). À 10 mg/L, une augmentation significative de la pO2 et de la concentration en hémoglobine, accompagnée d'une diminution du pH et de la pression partielle en CO2 ont été observées. Enfin les analyses de RT-PCR quantitative, réalisées au niveau des érythrocytes, ont permis de confirmer l'induction du stress oxydant, de la peroxydation des lipides, des dommages à l'ADN et de l'hypoxie. La quantification des transcrits a également permis de mettre en avant un processus inflammatoire et apoptotique en réponse à une exposition des larves à des concentrations élevées en NTCMW bruts. |
The potential impact of Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNT) was investigated on Xenopus laevis tadpoles exposed to concentrations of 0.1, 1 and 10 mg/L, on periods ranged from 2 to 24 h. Biochemical measurements across whole larvae demonstrate an induction of oxidative stress accompanied with a production of hydrogen peroxide (H2O2) and induction of antioxidant enzymes: glutathione reductase (GR), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD). The production of H2O2 was observed after 4 and 2 h of exposure to 1 and 10 mg/L of raw MWCNT, respectively. An induction of GR, CAT and SOD activities was observed after 2 h in animals exposed to a concentration of 10 mg/L. However, for concentration of 1 mg/L, only GR and CAT activities were significantly induced after 4 h of exposure. No marker of oxidative stress has been measured in presence of 0.1 mg/L of MWCNT. Significant production of malondialdehyde, a major marker of lipid peroxidation, was measured in larvae in presence of MWCNT, from concentration of 0.1 mg/L. Changes in its concentration were observed over the exposure time. The results of DNA damage measurement by the Comet Assay, shows an alterations of the genetic material depending of the dose of exposure. The profile of DNA damage obtained indicated a fluctuation of DNA breaks during all the exposure period, characteristic of oxidative stress, resulting from the imbalance between the production of oxidative damages and the activation of antioxidant compensatory systems. In order to identify the potential sources of oxidative stress induction in Xenopus larvae, several studies were carried out. Presence of catalysts metal residues used to synthesize MWCNT (Fe, Al, Mo) was assessed in exposure media by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. The results showed a significant but inconsequential increase for Mo from concentration of 1 mg/L of raw NTCMW. Macroscopic observations of larvae have shown a dose and time accumulation of black masses in gills suspected to be CNT agglomerates, suggesting a probable gills clogging. This hypothesis was verified by measuring various blood parameters. A significant increase of O2 partial pressure (pO2) and a decrease of pH were observed from 1 mg/L of MWCNT in the exposure medium. At 10 mg/L, a significant increase of the pO2 and hemoglobin concentration accompanied by a significant decrease in pH and the partial pressure of CO2 were observed. Finally, Quantitative RT-PCR analysis performed on tadpoles erythrocytes, have confirmed the induction of oxidative stress, lipid peroxidation, DNA damage and hypoxia. Quantification of transcripts also helped to highlight an inflammatory and apoptotic process in response to larvae exposure to high concentrations of raw MWCNT. |