A3 Absorption et translocation cellulaire

Topique

L'interaction de cette nanoparticule avec la membrane cellulaire ne dépend pas de sa masse, contrairement à ce que suppose la toxicologie chimique classique pour la plupart des substances, mais plutôt de sa taille et de son énergie de surface. Selon le modèle de Deserno, ces deux facteurs – la taille et l'énergie de surface de la nanoparticule – déterminent l'énergie d'enveloppe membranaire que la membrane cellulaire doit déployer pour l'entourer complètement. Une nanoparticule plus grosse, ou présentant une énergie de surface plus élevée, induit une énergie d'enveloppe membranaire plus importante, toujours selon le modèle de Deserno.

Cependant, cette énergie d'enveloppe membranaire ne peut excéder indéfiniment l'énergie dont dispose la membrane cellulaire pour se déformer autour de la nanoparticule. Par conséquent, cette énergie d'enveloppe minimale définit un rayon de capture critique pour la nanoparticule : la taille maximale que peut avoir la nanoparticule tout en fournissant à la membrane cellulaire l'énergie suffisante pour l'envelopper complètement. Le fait que cette énergie d'englobement minimale disponible pour cette membrane cellulaire soit plus élevée se traduit également par un rayon d'absorption critique plus grand, permettant ainsi l'englobement de nanoparticules plus grosses.

Ce modèle, basé sur la taille et l'énergie de surface de la nanoparticule au moment de son élaboration, établit donc que l'atteinte d'un rayon d'internalisation critique, sans le dépasser, est la condition permettant une internalisation efficace de cette nanoparticule par endocytose : une nanoparticule dont la taille et l'énergie de surface sont inférieures à ce rayon critique, et qui peut donc être entièrement englobée par la membrane cellulaire, est internalisée efficacement, tandis qu'une nanoparticule dont le rayon critique est supérieur reste hors de portée de cette voie d'internalisation. Le fait que cette condition dépende de la taille et de l'énergie de surface de la nanoparticule, et non de sa masse, signifie que deux nanoparticules de même masse mais de tailles ou d'énergies de surface différentes peuvent avoir des destins totalement différents face à cette même membrane cellulaire. De plus, le fait que cette énergie de surface puisse être délibérément modifiée, selon un autre modèle de cet ensemble, par fonctionnalisation de la surface de la nanoparticule, signifie que cette fonctionnalisation détermine en définitive la biocompatibilité de la nanoparticule face à cette condition d'internalisation efficace.

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