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Nouvelle méthode d’évaluation des effets toxicologiques des nanoparticules sur les algues

 

L’utilisation industrielle, et la libération croissante dans l’environnement de nanomatériaux d’origine synthétique qui en résulte, requière des méthodes permettant d’évaluer l’impact de ces nanomatériaux sur les écosystèmes. Avec son équipe, Olivier Martin a conçu un biocapteur optique, capable de mesurer l’effet des nanomatériaux sur l’environnement, plus précisément sur les organismes vivant.

Contexte (projet de recherche terminé)

Des études ont montré que les nanomatériaux d’origine synthétique peuvent avoir un effet toxique sur les bactéries, les algues et les cellules d’organismes plus complexes, et sont donc susceptibles de représenter un risque pour l’homme et pour l’environnement. De nouvelles méthodes sont nécessaires à une évaluation conséquente de ces risques. Olivier Martin et son équipe ont développé, dans le cadre de ce projet, un biocapteur qui permet de mesurer l’effet des nanomatériaux sur les microorganismes aquatiques. Une substance toxique pour un organisme, resp. une cellule, déclenche dans cette cellule une réaction de stress qui endommage la cellule au fil du temps. Sous l’effet du stress, les cellules sécrètent des substances spécifiques mesurables, les espèces réactives de l'oxygène (ERO ou ROS en anglais). Un exemple d’ERO est le peroxyde d‘hydrogène. Avec son équipe, Olivier Martin a exposé une algue verte, la Chlamydomonas reinhardtii, à différentes concentrations de nanoparticules de TiO2 et de CuO et a analysé les quantités de peroxyde d’hydrogène sécrétées par les algues. L’analyse est rendue possible par une protéine (cytochrome c) qui réagit avec le peroxyde d’hydrogène et change de couleur. Plus la quantité de peroxyde d’hydrogène mesurée est élevée, plus le niveau de stress généré par les nanomatériaux chez l’algue est élevé.

Résultats

Ces résultats montrent que les nanomatériaux peuvent déclencher une réaction de stress dans les micro-organismes aquatiques. La réaction de l’algue verte dépend fortement du type de nanomatériaux et de sa concentration. Par ailleurs, ces travaux montrent que les conditions environnementales régnant lorsque les organismes sont exposés aux nanomatériaux jouent également un rôle. Ces conditions sont souvent négligées, comme par exemple les conditions de luminosité. De manière générale, les chercheurs ont découvert que les nanomatériaux n’induisaient une réaction de stress chez l’algue verte qu’à de très fortes concentrations. Pour des concentrations reflétant les concentrations actuelles dans notre environnement, aucun effet toxique n’a été constaté.

Importance

Le biocapteur développé dans ce projet constitue un outil très sensible pour mesurer, dans diverses conditions, les effets des nanomatériaux sur les organismes vivants et l’environnement et comparer les résultats entre eux. Les mesures étant faites sur des algues vertes, il est possible de contrôler la réaction de stress sur le long terme, resp. d’observer si les algues vertes peuvent éventuellement récupérer de l’effet toxique des nanomatériaux. Le biocapteur, qui a depuis été breveté, constitue une nette avancée pour une évaluation sûre des risques environnementaux liés aux nanomatériaux.

Titre original

Non-invasive continuous monitoring of the interaction between nanoparticles and aquatic microorganisms

Direction du projet

  • Prof. Olivier Martin

Autre requérant-e-s

  • Prof. Paul Bowen
  • Prof. Vera Slaveykova-Starcheva

 

 

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 Contact

Prof. Olivier Martin Laboratoire de nanophotonique et métrologie
EPFL - STI - IMT - NAM
1015 Lausanne +41 21 693 26 08 olivier.martin@epfl.ch