Synthesis of titanium dioxide nanoparticles with controlledmorphology: localization, quantification and toxicological aspectsfrom cells to multi-cellular specimens

Les nanoparticules de dioxyde de titane sont aujourd’hui utilisées dans denombreux domaines. Elles entrent notamment dans la constitution de produits d’usagecourant comme les peintures ou certains produits cosmétiques (crèmes solaires). La taillenanométrique leur confère une réactivité accrue ce qui soulève des inquiétudes sur leurpossible toxicité. Des nanoparticules de morphologies contrôlées ont été synthétisées etcaractérisées. Elles ont ensuite été introduites dans le milieu de cellules humaines enculture afin d’observer les interactions in vitro et identifier les raisons de cette toxicité.L’étude a ensuite été étendue à l’in vivo avec un organisme pluricellulaire : le nématodeCaenorhabditis elegans (C. elegans).Les recherches ont été focalisées sur la détection, la localisation et la quantification desnanoparticules à l’échelle de la cellule unique puis dans les nématodes. Les différentesnanoparticules synthétisées ont permis d’identifier les propriétés physico-chimiquessusceptibles d’influer sur la toxicité. Les techniques d’analyse par faisceau d’ions ont permisde visualiser voire même de quantifier ces nano-objets à l’échelle de la cellule unique.Titanium dioxide nanoparticles are nowadays used in numerous domains. Theyenter in particular in the constitution of every day’s products such as paints or cosmetics(sun screen). The nanometer scale gives them a high reactivity which raises worries abouttheir possible toxicity. Nanoparticles with controlled morphologies were synthesized andcharacterized. They were then introduced in the medium of human cells in cultivation inorder to observe in vitro interactions and identify the reasons of this toxicity. The study wasthen extended to in vivo with a multi-cellular specimen: the nematode Caenorhabditiselegans (C. elegans).Researches have been focalized on detection, tracking and quantification of nanoparticles atthe scale of single-cells and then in nematodes. The different kinds of synthesizednanoparticles allowed identifying the physico-chemical properties involved in their toxicity.Ion beam analyses were conducted in order to visualize and in some case quantify thisnano-objects at the single cell-scale