Assessment of potential effects induced during co-exposure to radiofrequency waves and nanoparticles on human cells
Evaluation des potentiels effets induits lors d’une co-exposition aux ondes radiofréquences et aux nanoparticules sur cellules humaines
Résumé
Since the advent of the industrial era, society and our relationship with the environment have
been completely disrupted. In the 19th century, Flora Tristan wrote, "In London, one breathes
sadness; it is in the air, it enters through every pore. Ah! Nothing more dismal, more spasmodic,
than the appearance of this city on a day of fog, rain, and black cold," to describe the soot-laden
landscapes as coal exploitation in British industrial basins was in full swing. Today, coal has
been replaced by things much more invisible but still dangerous: pesticides, ultra-fine particles,
electromagnetic waves, endocrine disruptors, etc. The combination of these factors to which we
are exposed daily is referred to as the exposome. Concerns are growing, rightly so, about these
new technologies rapidly used in industrial processes and consumer products without long-term
studies having been conducted. In addition, the impact of these agents is generally assessed for
a single exposure, without considering the reality of a much more complex exposome.
In this context, the object of this thesis is the study of co-exposure of human cells to
radiofrequency waves and nanomaterials to determine the potential cocktail effects that may
occur when a cell is simultaneously exposed to these two agents. For example, they could be
cumulative, antagonistic, synergistic, or without any impact. Nanomaterials are used in all
fields, ranging from food and cosmetics to electronics. Their toxicity is becoming better
documented, and regulations regarding them are stricter over the years. For example, France
banned the use of the food additive E171 (titanium dioxide) in 2020.
As for radiofrequency waves, they are found in Bluetooth communication protocols, 4G and
5G telephony, Wi-Fi, home automation, relay antennas, etc. Debates regarding their
harmfulness are still ongoing, and toxicological study conclusions remain contradictory. The
International Agency for Research on Cancer (IARC) of the World Health Organization (WHO)
classified radiofrequency waves as possibly carcinogenic in 2011 and has not changed its stance
since.
In this thesis, the characterizations of the selected nanomaterials (various metal oxides, metals,
carbon nanotubes) will first be discussed, followed by the evaluation of their toxicity on cell
models relevant to our study. Subsequently, we will detail the system we have developed for
exposure to 2.45 GHz radiofrequency waves (frequency band used for Bluetooth, telephony, or
Wi-Fi wireless communications). This system operates in the near field and illuminates multiple
biological samples contained in well plates. Its characterization and dosimetry will then be
provided in the context of our study. Finally, we will analyze the results obtained during the coexposure
to nanomaterials and radiofrequency waves on the chosen cell models, varying the
nature and concentration of nanomaterials as well as the power of the emitted waves.
Depuis l’avènement de l’ère industrielle, la société et notre rapport à l’environnement ont totalement été bouleversés. Au XIXe siècle, Flora Tristan écrit « À Londres, on respire la tristesse ; elle est dans l’air, elle entre par tous les pores. Ah ! Rien de plus lugubre, de plus spasmodique, que l’aspect de cette ville par un jour de brouillard, de pluie et de froid noir. »,
pour décrire les paysages encrassés de suie alors que l’exploitation du charbon dans les bassins industriels britanniques bat son plein. Aujourd’hui le charbon est remplacé par des choses bien
plus invisibles mais tout autant dangereuses : les pesticides, les particules ultra fines, les ondes électromagnétiques, les perturbateurs endocriniens etc. L’ensemble de ces facteurs auxquels nous sommes exposés quotidiennement est appelé l’exposome. Les inquiétudes se font grandissantes, à juste titre, quant à ces nouvelles technologies rapidement utilisées dans les procédés industriels et dans les produits de grande consommation sans que des études sur le long terme n’aient été réalisées. En plus de cela, l’impact de ces agents est généralement évalué pour une exposition unique, sans considérer la réalité d’un exposome beaucoup plus complexe.
Dans ce cadre, l’objet de cette thèse porte sur l’étude d’une co-exposition de cellules humaines
aux ondes radiofréquences et aux nanomatériaux pour déterminer les potentiels effets cocktails qui pourraient survenir lorsqu’une cellule est exposée simultanément à ces deux agents. Par
exemple ils pourraient être cumulatifs, antagonistes, synergiques ou encore sans impact.
Les nanomatériaux sont utilisés dans tous les domaines, allant de l’alimentaire au cosmétique en passant par l’électronique. Leur toxicité est de mieux en mieux documentée, et les réglementations à leur égards plus strictes au fil des ans. La France a par exemple interdit l’utilisation de l’additif alimentaire E171 (dioxyde de titane) en 2020.
Quant aux ondes radiofréquences, on les retrouve dans les protocoles de communication
Bluetooth, téléphonie 4G et 5G, Wi-Fi, domotique, antennes relais etc. Les débats concernant leur dangerosité sont toujours d’actualité, et les conclusions d’études toxicologiques restent contradictoires. Le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) de l’OMS a classé les ondes radiofréquences comme possiblement cancérigène en 2011 et n’a pas changé sa ligne depuis.
Dans cette thèse seront abordées dans un premier temps les caractérisations des nanomatériaux
sélectionnés (plusieurs oxydes métalliques, métaux, nanotubes de carbone), suivies de l'évaluation de leur toxicité sur des modèles cellulaires pertinents pour notre étude.
Par la suite nous détaillerons le système que nous avons développé pour l’exposition aux ondes radiofréquences à 2,45 GHz (bande de fréquence utilisée pour les communications sans fil de type Bluetooth, téléphonie ou Wifi). Ce système fonctionne en champ proche et permet d’éclairer de multiples échantillons biologiques contenus dans des plaques à puits. Sa caractérisation ainsi que sa dosimétrie seront ensuite données dans le contexte de notre étude.
Enfin, nous analyserons les résultats obtenus lors de la co-exposition aux nanomatériaux et aux
ondes radiofréquences sur les modèles cellulaires choisis, en faisant varier la nature et la concentration des nanomatériaux ainsi que la puissance des ondes émises.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)