In vitro cell transformation induced by synthetic amorphous silica nanoparticles

Caroline Fontana (1) , Anaïs Kirsch (1) , Carole Seidel (1) , Léa Marpeaux (1) , Christian Darne (1) , Laurent Gaté (1) , Aurélie Rémy (1) , Yves Guichard (1)

1 TB - Département Toxicologie et biométrologie

Synthetic amorphous silica nanoparticles (SAS) are among the most widely produced and used nanomaterials, but little is known about their carcinogenic potential. This study aims to evaluate the ability of four different SAS, two precipitated, NM-200 and NM-201, and two pyrogenic, NM-202 and NM-203, to induce the transformation process. For this, we used the recently developed in vitro Bhas 42 cell transformation assay (CTA). The genome of the transgenic Bhas 42 cells contains several copies of the v-Ha-ras gene, making them particularly sensitive to tumor-promoter agents. The Bhas 42 CTA, which includes an initiation assay and a promotion assay, was validated in our laboratory using known soluble carcinogenic substances. Its suitability for particle-type substances was verified by using quartz Min-U-Sil 5 (Min-U-Sil) and diatomaceous earth (DE) microparticles. As expected given their known transforming properties, Min-U-Sil responded positively in the Bhas 42 CTA and DE responded negatively. Transformation assays were performed with SAS at concentrations ranging from 2 µg/cm 2 to 80 µg/cm 2. Results showed that all SAS have the capacity to induce transformed foci, interestingly only in the promotion assay, suggesting a mode of action similar to tumor-promoter substances. NM-203 exhibited transforming activity at a lower concentration than the other SAS. In conclusion, this study showed for the first time the transforming potential of different SAS, which act as tumor-promoter substances in the Bhas 42 model of cell transformation.

Les nanoparticules de silice amorphes de synthèse (SAS) sont les nanomatériaux les plus produits et les plus utilisés dans le monde, mais leur potentiel cancérogène est peu étudié. Cette étude avait pour but d’évaluer la capacité de quatre différentes SAS, deux sous forme précipitée, NM-200 et NM-201 et deux sous forme pyrogénée, NM-202 et NM-203, d’induire des processus de cancérogénèse. Pour cela, nous avons utilisé l’essai de transformation sur les cellules Bhas 42 (Bhas 42 CTA) qui a été récemment développé. Le génome des cellules Bhas 42 transgéniques contient plusieurs copies du gène v-Ha-ras, ce qui leur confère les caractéristiques de cellules « initiées » et les rend particulièrement sensibles aux agents promoteurs de tumeur. Le Bhas 42 CTA, qui inclut un essai d’initiation et un essai de promotion, a été validé dans notre laboratoire en utilisant des agents cancérogènes solubles connus. Son adaptabilité pour des substances de type particule a été vérifié en utilisant des microparticules de quartz Min-U-Sil 5 (Min-U-Sil) et de terre de diatomée (DE). Comme attendu d’après leur propriété transformante connue, le Min-U-Sil a répondu positivement et la DE négativement au Bhas 42 CTA. Les essais de transformation ont été réalisés à des concentrations de SAS s’étalant de 2 µg/cm2 à 80 µg/cm2. Les résultats montrent que toutes les SAS ont la capacité d’induire des foyers de transformation et de manière intéressante, uniquement dans l’essai de promotion, suggérant un mode d’action similaire aux agents promoteurs de tumeur. L’activité transformante de NM-203 s’est révélée à la plus faible concentration de traitement par rapport aux autres SAS. En conclusion, cette étude montre pour la première fois un potentiel transformant pour différentes SAS qui agissent comme des agents promoteur de tumeur dans le modèle de transformation cellulaire Bhas 42.

Mots clés: Synthetic amorphous silica; Nanomaterial; Cell transformation assay; Bhas 42 2

Mots clés: CANCEROGENICITE; RECHERCHE; SILICE; CYTOTOXICITE; ETAT AMORPHE; ETAT CRISTALLIN; EXPERIMENTATION; GENOTOXICITE; PRODUIT CHIMIQUE

Domaines: Génie chimique; Toxicologie; Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Caroline Fontana, Anaïs Kirsch, Carole Seidel, Léa Marpeaux, Christian Darne, et al.. In vitro cell transformation induced by synthetic amorphous silica nanoparticles. Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2017, 823, pp.22 - 27. ⟨10.1016/j.mrgentox.2017.08.002⟩. ⟨hal-01667424⟩