Les scientifiques étudient comment les nanoparticules, omniprésentes dans notre environnement et soupçonnées de causer des problèmes de développement chez l'enfant à naître, interagissent avec la barrière placentaire. Leurs recherches ont révélé que ces particules peuvent perturber la communication entre le placenta et le fœtus, affectant notamment la formation des vaisseaux sanguins sans nécessairement être présentes dans les tissus fœtaux.
Les chercheurs étudient comment les nanoparticules provenant de divers produits et sources environnementales affectent le développement embryonnaire en perturbant la fonction placentaire et en endommageant indirectement les tissus fœtaux, malgré la barrière placentaire protectrice.
La vie humaine commence avec un seul ovule qui se transforme en un être humain doté de milliards de cellules. Afin de garantir que le développement très complexe des tissus et des organes soit aussi protégé que possible, la barrière placentaire empêche l'entrée des agents pathogènes et des substances étrangères. Tina Bürki et son équipe du laboratoire Interactions particules-biologie de l'Empa à Saint-Gall étudient comment ce mécanisme de protection résiste aux nanoparticules.
Les nanoparticules sont contenues dans un grand nombre de produits, mais elles sont également produites lors de l'usure ainsi que lors des processus de combustion. «Nous absorbons ces substances de l'environnement via notre alimentation, nos cosmétiques ou l'air que nous respirons», explique Bürki. Certaines de ces nanoparticules sont soupçonnées d’être nocives pour les bébés dans l’utérus. L'insuffisance pondérale à la naissance, l'autisme et les maladies respiratoires font partie des conséquences possibles pour l'enfant.
Tina Bürki, chercheuse à l'Empa. Crédit : Empa
Effet mystérieux à distance
On ne sait toujours pas exactement comment les nanoparticules affectent le fœtus. «Nous savons déjà que la barrière placentaire retient de nombreuses nanoparticules ou, du moins, retarde leur transport jusqu'à l'embryon», explique Bürki. Cependant, des dommages aux tissus fœtaux se produisent, même si aucune particule n'a été détectée chez le fœtus. L’équipe de l’Empa fait désormais la lumière sur cet effet à long terme des nanoparticules. En collaboration avec des partenaires cliniques de l'hôpital cantonal de Saint-Gall et des partenaires de recherche de l'Université de Genève, du centre médical universitaire d'Amsterdam et de l'Institut Leibniz de recherche médicale environnementale de Düsseldorf, l'équipe étudie les conséquences des nanoparticules courantes telles que le titane. le dioxyde de carbone ou les suies de diesel sur le fonctionnement du placenta et leurs dommages indirects au développement embryonnaire.
À cette fin, l’équipe a utilisé des placentas humains entièrement fonctionnels, mis à disposition après une césarienne planifiée. «Le tissu placentaire humain est le seul moyen d'obtenir des résultats significatifs sur le transport et l'effet des nanoparticules», explique le chercheur de l'Empa. « La structure, le métabolisme et l’interaction des tissus maternels et fœtaux sont uniques et espèces-spécifique. »
Si des nanoparticules pénètrent dans le placenta pendant la grossesse, la formation de vaisseaux sanguins est supprimée. La microscopie à fluorescence visualise les conséquences dans le modèle d'œuf de poule : les veines (en vert) ne forment un réseau perforé à grosses mailles que lorsqu'elles sont traitées avec des substances messagères provenant d'un placenta contaminé par des nanoparticules (en bas). En comparaison, un œuf de poule témoin (en haut) présente un réseau dense de vaisseaux sanguins très fins. Crédit : Empa
Les expériences ont montré que les nanoparticules présentes dans le tissu placentaire perturbent la production d'un grand nombre de substances messagères. Et ce sont ces messagers qui peuvent déclencher de graves changements dans le développement embryonnaire, comme une formation perturbée des vaisseaux sanguins.
Ces effets peuvent être visualisés dans des modèles de laboratoire utilisant des œufs de poule. Les vaisseaux sanguins de l’œuf se développent à une vitesse et une densité énormes pour permettre le développement embryonnaire. Un réseau dense de vaisseaux sanguins fins recouvre l’intérieur de la coquille de l’œuf. La situation est remarquablement différente dans les œufs traités avec les substances messagères modifiées du placenta traité aux nanoparticules : dans les expériences, le système vasculaire sanguin n'était pas aussi dense mais plutôt à mailles grossières. «Les nanoparticules auraient un effet indirect sur l'enfant dans l'utérus en inhibant la formation de vaisseaux sanguins via des substances messagères», explique Tina Bürki.
Conséquences sur la santé
Les chercheurs étudient actuellement l’intégralité des substances messagères libérées par un placenta traité aux nanoparticules, appelé sécrétome. Non contaminé, l’interaction des hormones, des médiateurs inflammatoires et des substances de signalisation pour la formation des systèmes organiques ressemble à un orchestre parfaitement accordé. Il est déjà clair que la communication entre le placenta et l’enfant à naître est perturbée par la présence de nanoparticules et endommage la formation des vaisseaux sanguins. Toutefois, les premiers résultats montrent que le développement du système nerveux ne semble pas affecté. Les analyses futures montreront quels autres troubles les nanoparticules peuvent déclencher indirectement. « Comme les effets peuvent avoir un impact sur la santé de la femme enceinte et le développement de son enfant, ces résultats devraient être pris en compte dans l'évaluation des risques liés aux nanomatériaux », précise le chercheur.
Le partenaire clinique, l'hôpital cantonal de Saint-Gall, est également intéressé. Comme le dit Thomas Rduch de la Clinique des femmes et également chercheur clinicien à l'Empa : « Un placenta sain est de la plus haute importance pour le développement de l'enfant. Des évaluations correctes des risques de pollution de l’environnement sont donc cruciales pour les femmes enceintes.
