Health
Etude des effets respiratoires des cendres volcaniques par une approche biologique comparative (RESPIRVOLC)
Published on May 19, 2025 – Updated on May 19, 2025
Plus d’un milliard de personnes vivent dans un rayon de 100 km d’un volcan actif (Freire et al. 2019). Les volcans sont des sources importantes de particules fines (diamètre < 10 µm, dénommés PM10) pour l’air ambiant ; les populations environnantes sont donc durablement exposées (Stewart et al. 2022). Les effets sur la santé humaine de ces PM volcaniques sont encore mal connus, bien que des impacts sur la sphère respiratoire aient été reportés dans de nombreux environnements volcaniques (Stewart et al. 2022).
Des travaux de biologie/toxicologie sur modèles animaux (in vivo) et cellulaires (in vitro) ont été menés en utilisant différents types de PM10 volcaniques. Les travaux in vivo ont démontré que leur inhalation pouvait générer de l’inflammation et de la fibrose pulmonaire (Green et al. 1981; Shirakawa et al. 1984; Cullen et al. 2002), ainsi que le développement de granulomes lymphatiques (Lee and Richards 2004). Les expériences in vitro ont permis, quant à elles, d’identifier certains mécanismes moléculaires et cellulaires à l’origine de ces maladies. Ainsi, les PM10 volcaniques sont capables d’induire une inflammation, en particulier via les cellules épithéliales et immunitaires (Horwell et al. 2013; Monick et al. 2013; Damby et al. 2016; Damby et al. 2018). Ces microparticules sont traitées par les cellules épithéliales alvéolaires dans la voie endosomale provoquant une transformation de leur morphologie et de la texture de leurs membranes, ainsi qu’une réponse pro-inflammatoire (Eychenne et al. 2022). Ces résultats interrogent sur le devenir de cette inflammation à long terme et le lien avec les maladies chroniques identifiées in vivo.
Dans le cadre d’une thèse portée par l’Ecole Doctorale des Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement (EDSVSAE) au sein de l’Institut de Génétique, Reproduction et Développement, nous investiguons in vitro les processus physiopathologiques déclenchés par une interaction entre des cellules pulmonaires humaines au contact d’une série d’échantillons de PM volcaniques. Ces PM volcaniques ont été formés lors d’éruptions aux dynamiques contrastées et donc avec des propriétés physicochimiques variables. Grâce à des expériences de culture cellulaire avec des modèles comprenant des cellules épithéliales alvéolaires de types I et II et des macrophages, nous étudions l’activation de certaines voies inflammatoires par l’interaction des cellules avec les PM volcaniques. La réponse inflammatoire est mesurée à l'aide de techniques à haut débit (e.g., dosage multiplex pour évaluer le sécrétome inflammatoire, analyse RNA-Seq pour identifier les gènes cibles dépendant de l'activation des voies inflammatoires). La mécanistique de la voie endosomale et des voies de signalisation, ainsi que les échanges de signaux entre cellules épithéliales et macrophages, sont également étudiés.
Ce projet permettra in fine de développer un modèle des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les événements physiopathologiques déclenchés par l'exposition pulmonaire aux PM volcaniques, en particulier l'internalisation, la cytotoxicité et l'inflammation, et la variabilité de ces mécanismes en fonction des propriétés des PM volcaniques.
Chloé MIGNY – Doctorante EDSVSAE
Julia EYCHENNE – CNRS
Corinne BELVILLE – INSERM
Des travaux de biologie/toxicologie sur modèles animaux (in vivo) et cellulaires (in vitro) ont été menés en utilisant différents types de PM10 volcaniques. Les travaux in vivo ont démontré que leur inhalation pouvait générer de l’inflammation et de la fibrose pulmonaire (Green et al. 1981; Shirakawa et al. 1984; Cullen et al. 2002), ainsi que le développement de granulomes lymphatiques (Lee and Richards 2004). Les expériences in vitro ont permis, quant à elles, d’identifier certains mécanismes moléculaires et cellulaires à l’origine de ces maladies. Ainsi, les PM10 volcaniques sont capables d’induire une inflammation, en particulier via les cellules épithéliales et immunitaires (Horwell et al. 2013; Monick et al. 2013; Damby et al. 2016; Damby et al. 2018). Ces microparticules sont traitées par les cellules épithéliales alvéolaires dans la voie endosomale provoquant une transformation de leur morphologie et de la texture de leurs membranes, ainsi qu’une réponse pro-inflammatoire (Eychenne et al. 2022). Ces résultats interrogent sur le devenir de cette inflammation à long terme et le lien avec les maladies chroniques identifiées in vivo.
Dans le cadre d’une thèse portée par l’Ecole Doctorale des Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement (EDSVSAE) au sein de l’Institut de Génétique, Reproduction et Développement, nous investiguons in vitro les processus physiopathologiques déclenchés par une interaction entre des cellules pulmonaires humaines au contact d’une série d’échantillons de PM volcaniques. Ces PM volcaniques ont été formés lors d’éruptions aux dynamiques contrastées et donc avec des propriétés physicochimiques variables. Grâce à des expériences de culture cellulaire avec des modèles comprenant des cellules épithéliales alvéolaires de types I et II et des macrophages, nous étudions l’activation de certaines voies inflammatoires par l’interaction des cellules avec les PM volcaniques. La réponse inflammatoire est mesurée à l'aide de techniques à haut débit (e.g., dosage multiplex pour évaluer le sécrétome inflammatoire, analyse RNA-Seq pour identifier les gènes cibles dépendant de l'activation des voies inflammatoires). La mécanistique de la voie endosomale et des voies de signalisation, ainsi que les échanges de signaux entre cellules épithéliales et macrophages, sont également étudiés.
Ce projet permettra in fine de développer un modèle des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les événements physiopathologiques déclenchés par l'exposition pulmonaire aux PM volcaniques, en particulier l'internalisation, la cytotoxicité et l'inflammation, et la variabilité de ces mécanismes en fonction des propriétés des PM volcaniques.
Chloé MIGNY – Doctorante EDSVSAE
Julia EYCHENNE – CNRS
Corinne BELVILLE – INSERM