L’objectif de l’équipe de recherche BioPI est d’améliorer notre compréhension du devenir des nanoparticules inhalées dans l’organisme. Pour ce faire, des cartographies expérimentales et numériques de dépôt des nanoparticules au niveau du tractus respiratoire sont réalisées afin d’identifier, à des fins thérapeutiques ou toxicologiques, leur cibles cellulaires et anatomiques en fonction de leur caractéristiques physiques et aérodynamiques. Nous étudions également le rôle des paramètres physico-chimiques des nanoparticules sur les réponses biologiques en termes de biodistribution, biotoxicité et biopersistance. A travers le concept d’identité biologique des nanoparticules (nanoparticules manufacturées et produits issus de la nanomédecine) nous travaillons sur l’identification de facteurs prédictifs de conséquences biologiques potentielles.

• Moyens humains :
   3 enseignants-chercheurs permanents (dont 1 HDR) : 2 physico-chimistes, 1 biologiste.
   6 étudiants en thèse de doctorat au 1 octobre 2010 : 4 scientifiques et 2 médecins.
• Production scientifique :
   2 publications acceptés et 4 soumises en 2010.
   323 k€ de contrats depuis 2008.

 Elaboration, caractérisation et utilisation de modèles anatomiques plastinés pour l’étude du dépôt d’aérosols soniques dans les sinus maxillaires. Thèse de Marc Durand – collaboration industrielle Diffusion Technique Française (DTF).
 Développement d’un générateur et cartographie de dépôt d’aérosols nanométriques. Thèse de Iolanda Albuquerque – financement ARAIR, collaboration industrielle DTF.
 Approche pluridisciplinaire de l’étude de l’activité biologique de particules fines. Thèse de Najih Boumahdi – contrat industriel Saint-Gobain.
 Etude de la toxicité de nanoparticules de boehmite inhalées. Thèse de Mélanie Pailleux– contrat industriel Saint-Gobain.
 Etude du lien entre internalisation, toxicité et paramètres physico-chimiques de nanoparticules. Thèse de Lara Leclerc – collaboration industrielle Nano-H.
 Développement de techniques d’imagerie de microscopie électronique pour étudier l’interaction entre nanoparticules et cellules. Thèse de Wael Rima – financement région Rhône-Alpes.
 Mise au point de modèles de foie et de colon humain ex vivo pour l’étude de la biodistribution de particules. Thèse de Gabriele Barabino.
 Etude de l’impact des nanoparticules sur la fertilité masculine. Thèse de Jean-Philippe Klein.
 Usage des nanotechnologies pour le développement de dispositifs biomédicaux innovants dans le domaine du cancer : développement d’un outil pour prélèvement ganglionnaire minimalement invasif, aspect toxicologique. Projet Gangliotool (collaborations CEA-LETI, HCL, U 836…) – financement CLARA.

Les travaux du département BioPI sont réalisés dans le cadre de trois structures de recherche évaluées par l’AERES :
 Le Laboratoire Interdisciplinaire des Nanoparticules Inhalées (LINA), équipe mixte entre l’Université Jean Monnet et l’Ecole des Mines de Saint-Etienne, qui regroupe des enseignants-chercheurs du département BioPI et des hospitalo-universitaires stéphanois autour de la problématique des nanoparticules aérosolisées.
 Le Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (UMR CNRS 5148), laboratoire CNRS qui regroupe des enseignants-chercheurs du Centre Ingénierie et Santé et du centre SPIN de l’Ecole des Mines de Saint-Etienne.
 L’Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé (IFRESIS – IFR Inserm 143).

• Physico-chimie du solide : Caractérisation des nanoparticules en suspension (diffusion dynamique de la lumière, granulométrie laser, potentiel zêta), métrologie des nano-aérosols (impacteur en cascade basse pression ELPI, pompe respiratoire), analyse de surface (XPS), analyse chimique élémentaire (ICP, Fluorescence X), analyse des phases cristallines (Diffraction des rayons X), microscopie électronique (MET, MEB-FEG), spectroscopie IR et UV-Vis, analyse thermique (ATG-DSC, ATD).

• Biologie cellulaire : Réaction inflammatoire (dosage de cytokines pro-inflammatoires par test ELISA), évaluation de la mort cellulaire suite à l’endommagement membranaire (dosage de la LDH), génotoxicité (test des comètes), stress oxydant (dosage des espèces radicalaires de l’oxygène).

• Recherche clinique : Collection biologique de prélèvements (sperme, lavage broncho-alvéolaire, sécrétion bronchique, condensat d’air exhalé), développement de modèles anatomiques humains plastinés (sphère ORL, poumon) et ex vivo (poumon, foie, colon).

• Industriels : DTF (Diffusion Technique Française), PARI GMBH, Nano-H, Saint-Gobain, Laboratoires Cyclopharma…

• Académiques dans la région Rhône-Alpes : CHU de Saint-Etienne, UMR CNRS 5620 (LPCML, Université Claude Bernard), UMR 5510 (MATEIS, INSA de Lyon), CEA-LETI (Grenoble), Unité Inserm 836 (Grenoble) …

• Académiques au niveau national et international : Unité Inserm 618 (Tours), Unité Inserm 955 (Paris Est), CEA Saclay, Faculté de pharmacie de l’Université de Turin…

• Réseaux nationaux et internationaux : Cancéropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes (CLARA), Association Régionale d’Aide aux Insuffisants Respiratoires (ARAIR), Lyon Biopôle, Pôle de compétitivité Techtera, Pôle de compétitivité Axelera …

Exposition professionnelle aux nanoparticules.

Phagocytose de nanoparticules par des macrophages (MEB).

Phagocytose de billes modèles fluorescentes par des macrophages (microscopie confocale).

Analyse granulométrique des particules.

Impacteur en cascade pour la métrologie des aérosols nanométriques.

Cartographie de dépôt d’un aérosol nanoparticulaire à l’aide d’un modèle de tête plastinée.