Comprendre la cytotoxicité des nanoparticules métalliques

National audienceLe stress oxydant est l’un des processus incriminés dans la genèse de nombreuses maladies, comme les cancers. Ce stress oxydant est caractérisé par la production d’espèces oxydantes appelées ROS (reactive oxygene species), qui peuvent altérer l’ADN dans les cellules, via deux mécanismes d’échanges d’électrons parfaitement décrits. Ainsi, pour contrer ce phénomène, les cellules contiennent certaines molécules, telles que des catéchols, qui jouent le rôle de systèmes efficaces d’auto-défense en inhibant la formation des ROS. Les nanoparticules sont suspectées d’être à l’origine d’un stress oxydant très agressif. Mais si la toxicité des nanoparticules d’oxyde métalliques est expliquée par les deux mécanismes classiques d’échange d’électrons, le mécanisme d’action des nanoparticules métalliques reste méconnu alors qu’elles sont pourtant plus toxiques que leurs alter-ego à base d’oxydes. Pour comprendre le rôle de la surface des nanoparticules métalliques dans la production de ROS, nous avons étudié une surface de cuivre interagissant avec une couche moléculaire de catéchol, sous ultra-haut vide. Les observations de molécules individuelles par microscopie à effet tunnel, par l’analyse à haute résolution de la composition de chaque molécule, et par des calculs ab initio, ont révélé le mécanisme permettant la formation des ROS par une surface de cuivre. Nous avons montré 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. Ainsi, la cytotoxicité des nanoparticules métalliques semble être expliquée via ce nouveau mécanisme d’action, même si des expériences in vitro sont nécessaires pour le confirmer