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Different in vitro exposure regimens of murine primary macrophages to silver nanoparticles induce different fates of nanoparticles and different toxicological and functional consequences

Authors :
Catherine Aude-Garcia
Pierre-Henri Jouneau
S. Sorieul
Geoffrey Mure
Nathalie Herlin-Boime
Karine Pernet-Gallay
Thierry Rabilloud
Adèle Gerdil
Marie Carrière
Véronique Collin-Faure
Florent Villiers
Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Physiologie cellulaire et végétale (LPCV)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Grenoble Institut des Neurosciences (GIN)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA )
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN)
Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3)
Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANSES (PNREST 2011/25, Innimmunotox project) - CEA toxicology program (Nanostress grant) - Program Transversal de Toxicologie/PlantUra’’ funded by the CEA
ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011)
ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
[GIN] Grenoble Institut des Neurosciences (GIN)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Martin-Laffon, Jacqueline
INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID
Equipements d'excellence - Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité - - NanoID2010 - ANR-10-EQPX-0039 - EQPX - VALID
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (LPCV)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Grenoble-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0064,SERENADE,Vers une conception de nanomatériaux innovants, durables et sûrs(2011)
ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011)
ANR-10-EQPX-0039/10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010)
Source :
Nanotoxicology, Nanotoxicology, Taylor & Francis, 2016, 10 (5), pp.586-596. ⟨10.3109/17435390.2015.1104738⟩, Nanotoxicology, 2016, 10 (5), pp.586-596. ⟨10.3109/17435390.2015.1104738⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; Silver nanoparticles (Ag-NPs) are used in a variety of consumers' goods. Their toxicological impact is currently intensely studied, mostly upon acute exposure, but their intracellular dissolution and fate is rather poorly documented. In this study, murine primary macrophages were exposed to a single high but non-lethal dose of Ag-NPs or to repeated, low doses of Ag-NPs. Cells were either collected immediately after acute exposure or after 72 h of recovery in the NP-free exposure medium. Ag intracellular content and distribution were analyzed by particle-induced X-ray emission, transmission electron microscopy coupled to energy-dispersive spectroscopy analysis and inductively coupled plasma mass spectrometry. In parallel, macrophage functionality as well as inflammatory and thiol-responses were assessed after Ag-NP exposure. We show that Ag accumulation in macrophages is similar upon acute and repeated exposure to Ag-NPs, and that Ag is partly expelled from cells during the 72 h recovery stage. However, acute exposure leads to a strong response of macrophages, characterized by reduced mitochondrial membrane potential, phagocytic capacity and nitric oxide (NO) production upon lipopolysaccharide (LPS) stimulation. Under this condition, we also show an increased release of proinflammatory cytokines as well as a decreased release of anti-inflammatory cytokines. This response is reversible since these biomarkers reach their basal level after the recovery phase; and is much less intense in repeatedly exposed cells. These results suggest that repeated exposure of macrophages to Ag-NPs, which is a more realistic exposure scenario than acute exposure, leads to significant Ag intracellular accumulation but a much less intense toxicological response

Details

Language :
English
ISSN :
17435390 and 17435404
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nanotoxicology, Nanotoxicology, Taylor & Francis, 2016, 10 (5), pp.586-596. ⟨10.3109/17435390.2015.1104738⟩, Nanotoxicology, 2016, 10 (5), pp.586-596. ⟨10.3109/17435390.2015.1104738⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9c90fc02f6d73a8b47d653cdd939e9ab