Study of potential transfer of aluminum to the brain via the olfactory pathway

Monique Chalansonnet (1) , Nathalie Carabin (1) , Stéphane Boucard (1) , Lise Merlen (1) , Mathieu Melczer (1) , Guillaume Antoine (1) , Jérôme Devoy (1) , Aurélie Rémy (1) , François Gagnaire (1)

1 TB - Département Toxicologie et biométrologie

Many employees in the aluminum industry are exposed to a range of aluminum compounds by inhalation, and the presence of ultrafine particles in the workplace has become a concern to occupational health professionals. Some metal salts and metal oxides have been shown to enter the brain through the olfactory route, bypassing the blood-brain barrier, but few studies have examined whether aluminum compounds also use this pathway. In this context, we sought to determine whether aluminum was found in rat olfactory bulbs and whether its transfer depended on physicochemical characteristics such as solubility and granulometry. Aluminum salts (chloride and fluoride) and various nanometric aluminum oxides (13 nm, 20 nm and 40–50 nm) were administered to rats by intranasal instillation through one nostril (10 μg Al/30 μL for 10 days). Olfactory bulbs (ipsilateral and contralateral relative to instilled nostril) were harvested and the aluminum content was determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry after tissue mineralization. Some transfer of aluminum salts to the central nervous system via the olfactory route was observed, with the more soluble aluminum chloride being transferred at higher levels than aluminum fluoride. No cerebral translocation of any of the aluminas studied was detected.

De nombreux salariés de l'industrie de l'aluminium sont exposés à de nombreux composés contenant de l'aluminium par inhalation et la présence de particules ultrafines sur le lieu de travail est devenue une préoccupation pour les professionnels de la santé au travail. Certains travaux ont montré que des sels de métaux et oxydes métalliques pouvaient pénétrer dans le cerveau par la voie olfactive en court-circuitant la barrière hémato-encéphalique, mais peu d'études ont cherché à savoir si les composés de l’aluminium empruntaient également cette voie. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer si l'aluminium pouvait migrer dans les bulbes olfactifs de rat et si ce transfert dépendait des caractéristiques physico-chimiques telles que la solubilité et la granulométrie. Les sels d'aluminium (chlorure et fluorure) et divers oxydes d'aluminium sous forme nanométrique (13 nm, 20 nm et 40-50 nm) ont été administrés à des rats par instillation intranasale (10 ìg Al / 30 microL pendant 10 jours). Les bulbes olfactifs (ipsilatéral et contralatéral par rapport à la narine instillée) ont été collectés et la concentration en aluminium a été déterminée par spectrométrie d'absorption atomique à four graphite après minéralisation des tissus. Il a été montré que les sels d’aluminium migraient vers le système nerveux central via la voie olfactive et que le chlorure d'aluminium, sel plus soluble le faisait davantage que le fluorure d'aluminium. Aucune translocation cérébrale des alumines étudiées n'a été mise en évidence.

Mots clés: Intranasal instillation; Alumina; Aluminum salts; Olfactory pathway; Rats

Mots clés: ALUMINE; ALUMINIUM; PARTICULE ULTRA-FINE; SYSTEME NERVEUX CENTRAL; 1344-28-1; 7429-90-5; 7446-70-0; 7784-18-1; ALUMINIUM CHLORURE; ALUMINIUM FLUORURE; ANIMAL; CERVEAU; DOSAGE; ENQUETE; EPIDEMIOLOGIE; EXPERIMENTATION; FLUORURE; NEZ; ODORAT; PRODUIT CHIMIQUE; SANG; SEL; SYSTEME NERVEUX; TOXICITE

Domaines: Matériaux; Toxicologie; Organes des sens; Neurobiologie

Monique Chalansonnet, Nathalie Carabin, Stéphane Boucard, Lise Merlen, Mathieu Melczer, et al.. Study of potential transfer of aluminum to the brain via the olfactory pathway. Toxicology Letters, 2018, 283, pp.77 - 85. ⟨10.1016/j.toxlet.2017.11.027⟩. ⟨hal-01845514⟩