Étude des mécanismes de régulation de la mort cellulaire apoptotique par les particules atmosphériques et leurs composés métalliques.

The deleterious impacts of atmospheric particulate matter (PM) on human health have been highlighted by an increased mortality and morbidity of cardiopulmonary origin and the onset or exacerbation of lung cancers and are mainly associated with smallest PM that can reach the deep lung and be retained. PM are a complex mixture composed mainly of soots and several components adsorbed, including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals, all both known for their carcinogenic effects. Carcinogenesis is a multi-step where cells acquire unique properties, such as resistance to apoptotic cell death. In this context , the objectives of this thesis were to : i) understand the role of the size and chemical composition of PM in the modulation of apoptosis, ii) identify the compounds involved in the resistance to apoptosis conferred by fine particles , iii) decipher the molecular mechanisms involved . We studied the response of 16HBE human bronchial epithelial cells exposed to PM with different size (coarse, fine and ultrafine) and from various sources (Paris and Ouagadougou) regarding either induction or inhibition of apoptosis and we showed that the size, the dose and the chemical composition of PM may be parameters that regulate apoptosis induction. In addition, the antiapoptotic effect demonstrated for fine Parisian PM does not seem related to their size but rather to their specific content in PAH and metallic compounds, especially transition metals (iron and copper). The mechanistic study of resistance to apoptosis (triggered by calcium ionophore A23187) conferred by Parisian fine PM demonstrated: i) the involvement of the Ah receptor pathway (Aryl hydrocarbon) activated by PAHs ii) activation of the antioxidant adaptive pathway Nrf2 in response to metallic compounds of PM; iii) as well as potential regulation of calcium homeostasis. These studies have highlighted the key role of the metal compounds, which by acting jointly with the organic fraction, may lead to the development of a resistance to apoptosis, the initial step of bronchopulmonary carcinogenesis.Les effets délétères des particules atmosphériques (PM) sur la santé humaine ont été associés à un risque accru de la mortalité et de la morbidité d'origine cardio-respiratoire ainsi que l’apparition ou l’exacerbation des cancers pulmonaires et sont principalement liés aux particules les plus petites pouvant atteindre les cellules du poumon profond et s'y accumuler. Les PM sont un mélange complexe de suies sur lesquelles s’adsorbent des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des métaux, connus pour leurs effets cancérogènes. La cancérogenèse est un processus multi-étapes où les cellules acquièrent des propriétés remarquables, telle que la résistance à la mort cellulaire par apoptose. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été de : i) comprendre le rôle de la taille et de la composition chimique des PM dans la modulation de l’apoptose, ii) identifier les composés impliqués dans la résistance à l’apoptose conférée par les particules fines, iii) décrypter les mécanismes moléculaires mis en oeuvre. Nous avons étudié la réponse des cellules épithéliales bronchiques humaines 16HBE exposées à des PM de taille (grossière, fine et ultrafine) et de sources variées (issues de Paris et Ouagadougou) quant à leur réponse sur l’induction ou l’inhibition de l’apoptose et montré que la taille, la dose et la composition chimique des PM constituent des paramètres pouvant conditionner l’induction de l’apoptose. De plus, l’effet anti-apoptotique démontré pour des PM fines parisiennes ne semble pas lié à la taille de ces PM mais à leur teneur spécifique en HAP et en composés métalliques, notamment en métaux de transition (Fer et Cuivre). L’étude mécanistique de la résistance à l’apoptose (induite par le ionophore calcique A23187) conférée par les PM fines parisiennes a mis en évidence : i) l’implication de la voie du récepteur Ah ("Aryl hydrocarbon") activé par les HAP ; ii) l’activation de la voie anti-oxydante Nrf2 en réponse aux composés métalliques des PM ; iii) ainsi que la régulation possible de l’homéostasie calcique. Ces recherches ont mis en évidence, le rôle déterminant des composés métalliques, qui en agissant conjointement avec la fraction organique, peuvent conduire à l’établissement d’une résistance à l’apoptose, étape initiale de la cancérogenèse broncho-pulmonaire