1. Deciphering silver nanoparticle fate in liver up to biliary excretion using HepG2/C3A spheroids in scenarios mimicking different exposure pathways
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Yousr Rekik, Vanessa Tardillo Suárez, Vikas Raj Sharma, Mireille Chevallet, Benoit Gallet, Denis Falconet, Peggy Charbonnier, Isabelle Kieffer, Rémi Tucoulou, Pierre-Henri Jouneau, Giulia Veronesi, Aurélien Deniaud, Métaux et Organes (MET&OR), 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 (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), European Synchroton Radiation Facility [Grenoble] (ESRF), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), 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), Chimie computationnelle, modélisation et rayons X (COMX), European Synchrotron Radiation Facility (project LS-2967), Auvergne Rhône-Alpes Region, the Fondation Recherche Medicale (FRM), the fonds FEDER and the GIS-Infrastrutures en Biologie Santé et Agronomie (IBISA), CEA DRF-Impulsion grant FIB-Bio, ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
- Subjects
Materials Science (miscellaneous) ,[SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology ,[SDV.MHEP.HEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Hépatology and Gastroenterology ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,General Environmental Science - Abstract
International audience; Silver nanoparticles (AgNP) are heavily used in consumer products and medical devices, including face masks to fight against COVID-19. AgNP effects on mammals have been studied both using cellular and animal models. The former elucidate molecular mechanisms occurring at the subcellular level, while the latter bring insight into the toxicity and accumulation at the organ level. It has not yet been possible to reconcile these two kinds of studies in a translational approach. In the current study, we use 3D HepG2/C3A hepatocyte cultures that partially reproduce liver architecture, leading to the formation of active bile canaliculi and exposure scenarios mimicking parenteral or oral exposure to AgNP. By using a combination of cutting edge imaging techniques, atomic spectroscopy, and cell biology, we reveal the formation of Ag sulphide or Ag-organothiol complexes in the different conditions, the storage of excess Ag into vacuoles, the excretion of Ag(i) ions into bile canaliculi through the ATP7B Cu transporter, and modifications of the mitochondrial network. These findings, made possible by the use of a pseudo-organ as a model, reveal exposure-dependent mechanisms that can inspire future studies on nanomaterial metabolism in mammals and risk-assessment, and thereof regulations. Moreover, they can help bridge the gap between cellular and animal studies, bringing significant advances into the understanding of AgNP fate in mammals.
- Published
- 2023
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