Soutenance de thèse : Gianni Zarcone

Titre : Etude in vitro de la toxicité pulmonaire des émissions de tabac chauffé et de cigarette électronique

Composition du jury :

• Président : Pr Olivier COTTENCIN - Université de Lille
• Rapporteurs : Dr Véronique KEMMEL - Université de Strasbourg
• Rapporteurs : Pr Françoise PONS - Université de Strasbourg
• Examinateurs : Dr Sophie ACHARD - Université Paris Cité
• Examinateurs : Pr Guillaume GARÇON - Université de Lille
• Directeur de thèse : Dr Sébastien ANTHERIEU - Université de Lille

Résumé de la thèse : 

L'exposition à la fumée de cigarette est responsable de près de 90 % des cancers du poumon. Les cigarettes électroniques et plus récemment les produits de tabac chauffé sont des alternatives au tabac qui ont rapidement gagné en popularité, avant même qu'il n'y ait suffisamment de preuves scientifiques sur leur innocuité pour les utilisateurs. Ces travaux ont eu pour objectif de comparer la toxicité des émissions de tabac chauffé à celle de la cigarette électronique et de la cigarette conventionnelle sur des cellules épithéliales bronchiques humaines (lignée BEAS-2B) par : (i) l’étude de leur cytotoxicité et la recherche d’éventuelles lésions génétiques et épigénétiques, (ii) l’identification, à l’aide d’analyses transcriptomiques, de voies de signalisation associées à la toxicité des différentes émissions.

Des cellules BEAS-2B cultivées à l'interface air-liquide ont été exposées à des émissions de tabac chauffé (système IQOS, Philip Morris International), de cigarette électronique (modèle Modbox réglé à une puissance faible [Mb-18W] ou moyenne [Mb-30W]) et à la cigarette de référence 3R4F.  Les émissions ont été générées par la machine à fumer Vitrocell®. La cytotoxicité, les cassures de brins d'ADN et les aberrations chromosomiques ont été respectivement mesurées par la quantification de l’ATP intracellulaire et par les tests des comètes et du micronoyau. La mesure de la méthylation globale de l’ADN et des modifications d’histone H3 ont été mesurées par ELISA. Enfin, une analyse transcriptomique pangénomique a été réalisée par microarray.

Les résultats obtenus ont montré que les émissions de tabac chauffé provoquaient une cytotoxicité moindre par rapport à la fumée de cigarette, mais plus élevée que les aérosols de cigarette électronique. Seuls le tabac chauffé et la cigarette 3R4F ont induits des cassures d'ADN, des lésions oxydatives de l’ADN et des aberrations chromosomiques. La quantification de la méthylation globale de l’ADN ainsi que celle des modifications d’histone n’ont montré aucune différence significative par rapport au témoin négatif dans ce modèle cellulaire, quel que soit le dispositif testé. Des doses subtoxiques (> 85% de viabilité cellulaire) ont été choisies pour les analyses transcriptomiques : 60 et 120 bouffées pour Mb-18W, Mb-30W et IQOS ; 2 et 4 bouffées pour la cigarette 3R4F. Une analyse statistique de classification hiérarchique a montré une branche regroupant les produits du tabac (IQOS et cigarette 3R4F) et une seconde branche avec une signature spécifique pour la cigarette électronique (18 et 30W). Enfin, l'analyse fonctionnelle des transcrits dérégulés a été évaluée à l'aide du logiciel IPA et par enrichissement (GSEA). Les profils transcriptomiques des cellules exposées à l’IQOS et à la cigarette ont montré des dérégulations similaires : augmentation de la réponse au stress oxydatif médiée par Nrf2, activation d’ERK, induction de la prolifération cellulaire, augmentation de la glycolyse et de la biosynthèse du cholestérol. Pour la cigarette électronique (Mb-30W uniquement), une augmentation de la signalisation de l'interféron, de la biosynthèse du cholestérol et de la voie de la sénescence a été observée. Afin de confirmer ces effets transcriptomiques, des analyses complémentaires ont été réalisées. Ainsi l’activation du facteur de transcription Nrf2 et l’induction de ses cibles HMOX1 et NQO1 a été mis en évidence avec les produits du tabac, de même que l’augmentation de la phosphorylation d’ERK. L'activation de la sénescence avec la Mb-30W a été validée par un marquage de la β-galactosidase.

En conclusion, ces résultats démontrent que, bien que la toxicité à court-terme du tabac chauffé et de l’e-cig semble moins importante que celle de la cigarette, l’impact de ces dispositifs au niveau cellulaire et moléculaire n’est pas négligeable. Pour compléter ce travail, des études in vivo sont nécessaires afin de déterminer la toxicité long terme et le potentiel cancérogène de ces nouveaux produits.