Biométrologie des particules ultrafines : application dans le cadre de deux études

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1 Biométrologie des particules ultrafines : application dans le cadre de deux études Dr Mickaël Rinaldo 1,2, Pr Patrick Brochard 1,3 1)Inserm U897 Université de Bordeaux 2) Institut universitaire romand en santé au travail 3) CHU de Bordeaux 1

2 Contexte Définition ISO 2011 : NP = Particules 3 dimensions < à 100 nm Non manufacturées (PUF) Manufacturées (nanoparticules commerciales) Naturelles (sels marins) Anthropiques (diesel) Définition commission européenne 2011: nanomatériau = matériau naturel ou manufacturé contenant + de 50% de NP (libres, sous forme d agrégat ou d agglomérat) 2

3 Contexte Biodistribution des nanoparticules Rinaldo et al Perspectives in Biological Monitoring of Inhaled Nanosized Particles. Ann Occup Hyg

4 Contexte Case report : expositions professionelles Lésions péritonéales par des NP de carbone (Toner) (Theegarten et al., 2010) Lésions pulmonaires par des NP de Nickel (Rendall et al., 1994; Phillips et al. 2010) Aluminium(Hull et al., 2002) Silice (Song et al., 2011) Titane (Cheng et al.,2012) Case report: expositions environnementales Cohorte World trade center : Nanotubes de carbone dans le tissu pulmonaire (Wu et al., 2010) Absence de méthode et de valeurs de références Evaluation rétrospective des expositions Surveillance médicale Rinaldo et al Perspectives in Biological Monitoring of Inhaled Nanosized Particles. Ann Occup Hyg

5 Matériel et méthode Mise au point d une méthode de préparation et d analyse de tissus et de fluides biologiques en microscopie électronique à transmission analytique Comparaison de la concentration en particules ultrafines d échantillons de tissus analysés en MET dans le cadre de 2 études Étude de la translocation placentaire Etude de la translocation pleurale 5

6 Matériel et méthode Etude de la translocation placentaire Etude observationnelle en collaboration avec la maternité du CHU de Bordeaux Analyse d échantillons pulmonaires fœtaux recueillis dans le cadre d autopsie fœtales et comparaison aux données d exposition maternelles recueillies par questionnaire Etude de la translocation pleurale Etude autopsique en collaboration avec le laboratoire de minéralogie de l Hôpital Erasme (Bruxelles) Analyse comparative de la concentration en particules d échantillons de poumon, plèvre saine et de black spots chez 10 patients 6

7 Matériel et méthodes Digestion des échantillons Digestion alcaline humide Concentration des particules Microfiltration sur filtre Nuclépore Analyse en Microscopie électronique Analyse quantitative : analyse d image Analyse qualitative : EDX 7

8 Résultats : translocation placentaire 30 patientes incluses : âge moyen de 26,4 ans Absence d exposition professionnelle notable Tabac : 50% d exposition passive ou active au tabac Exposition environnementale évaluée par géocodage (collaboration AIRAQ) Rinaldo et al Int Arch Occ & Env H soumis en septembre

9 Résultats: translocation placentaire Rétention significative dans 24 échantillons (80%) Concentration comprise entre 2,6 et 43,8x10 6 /g Moy : 9,8x10 6 /g, SD : 11,5 x10 6 /g) Agrégat de particules ultrafine : 94% en surface 73% en concentration Particules métalliques 84% en surface 73% en concentration 9

10 Résultats Différence significative de rétention en particules carbonées entre patiente non fumeuses et patientes exposées au tabac Tendance à l augmentation du niveau de rétention en particules métalliques en fonction du niveau d exposition au tabac et l exposition environnementale (non significative) Concentration numérique ( 10 6 /g) Non fumeur Moyenne (σ) Fumeuse passives p-value Ex-fumeuses Fumeuses Total 8.72 (11.36) 10.82(11.92) Part. carbonées 0.00 (0.00) 2.39(4.65) 0.018* Part. métalliques 6.31(8.79) 7.87 (7.54) 0.66 Part. métalliques (fer exclu) 2.52 (3.06) 4.95 (5.59)

11 Résultats : translocation pleurale Age moyen 74.1 ans (SD:9.5 ans) Rinaldo et al Respiration soumis en Aout

12 Résultats Concentration moyenne : black spots > poumon > plèvre normale Majorité d agrégats de particules ultrafine dans le poumon et les black spots VS majorité de particules individuelles dans la plèvre normale 12

13 Résultats Composition chimique similaire entre poumon et black spots Majorité des particules sont des particules de carbone (>75% des agrégats) Plus du tiers des particules métalliques et presque la moitié des agrégats métalliques sont constitués de dioxyde de titane 13

14 Discussion Premières données quantitatives de rétention en particules ultrafines dans des échantillons humains autre que le parenchyme pulmonaire adulte Méthode coûteuse (temps humain et matériel) : effectifs et puissance statistique faible dans ces deux exemples Difficultés méthodologiques Bruit de fond liés aux réactifs Risque de perte lors de la microfiltration 14

15 Conclusions L étude Nanotrans a permis de mettre au point une méthode permettant de caractériser et de quantifier les particules fines et ultrafines dans les tissus et fluides biologiques L application de cette méthode dans deux séries d échantillons suggère Que les particules ultrafines inhalées peuvent s accumuler dans la plèvre en particulier au niveau des black spots Qu un passage transplacentaire est possible Ces données confirment les données expérimentales animales et humaines mais doivent être confirmées sur des tailles d échantillons plus importantes ou des populations plus représentatives de la population générale. 15