Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164

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Ondes et vivant

Objectifs :

L’activité du thème est actuellement centrée sur l’étude des effets biologiques des ondes électromagnétiques sur le vivant. Plus précisément, il s’agit d’évaluer l’impact biologique potentiel des technologies sans fil émergentes, compte tenu des inquiétudes déjà manifestées à de nombreuses reprises par le public.

Résumé de synthèse des travaux réalisés :

Durant la période octobre 2003 – novembre 2008, si quelques travaux théoriques ont porté sur l’établissement de divers modèles physiques (cas des membranes cellulaires dans les domaines infrarouge, visible et ultra-violet ; cas des fibres nerveuses exposées à un champ électromagnétique de très basse fréquence), la majeure partie de nos études a été consacrée aux effets biologiques des ondes millimétriques de faible puissance au niveau cellulaire et sub-cellulaire. Ce travail prolonge des études antérieures in vivo que nous avons menées sur des macro-organismes (souris).

La bande de fréquence choisie pour nos expérimentations est centrée autour de 60 GHz. Ce choix est motivé non seulement par la standardisation récente de systèmes de communications haut débit de type WLANs et WPANs (IEEE 802.11 et 802.15), mais aussi par le fait que l’organisme humain n’a jamais été soumis naturellement à ces rayonnements. Extrêmement peu de données sont actuellement disponibles sur cette thématique.

Trois axes principaux ont été suivis :

- Etude des membranes biologiques artificielles.

Le travail a consisté en l’analyse de membranes phospholipidiques artificielles exposées à un rayonnement de faible puissance à 60 GHz. Les grandeurs observées sont doubles :

  • la dynamique de tension superficielle de membranes monophases ou biphases (méthode de Wilhelmy),
  • la topographie des microdomaines dans les membranes mixtes à séparation de phase (mesure haute résolution par microscopie à force atomique AFM).

Nos résultats ont mis en évidence des variations faibles, mais reproductibles, de la tension superficielle moyenne pour de faibles densités de puissance. Il est intéressant de noter que de plus en plus de modèles de membranes biologiques expliquent une variabilité de l’activité de certaines protéines par des variations locales de la pression latérale. D’autre part, les observations par AFM ont montré que le rayonnement millimétrique n’entraîne pas de changements significatifs dans l’organisation et la distribution des microdomaines des membranes mixtes à séparation de phases. Une étude complémentaire (collaboration avec le Centre de Physique Biomédicale et le Laboratoire de Biochimie de Temple University, Philadelphie, USA) porte aussi sur les modifications structurales potentielles induites au niveau membranaire par les ondes millimétriques (liposomes et systèmes cholestérol / phospholipides).

- Etudes in vitro.

Pour étudier les mécanismes biomoléculaires des interactions ondes-vivant, nous avons considéré l’impact potentiel des ondes millimétriques sur des lignées cellulaires humaines (kératinocytes et cellules gliales). Les trois étapes de l’expression génétique ont été étudiées :

  • la transcription,
  • la stabilité des ARN-messagers,
  • la traduction génétique.

Les résultats obtenus jusqu’en 2008 ont montré l’absence d’effet des rayonnements sur l’expression de certains gènes cibles sensibles à un grand nombre de stress physiques et chimiques.

Actuellement nos études portent sur la recherche des gènes candidats susceptibles d’être sensibles aux ondes millimétriques (effets directs ou effets synergiques) en utilisant des puces à ADN, ainsi qu’à la détermination des seuils de réponses biologiques vis-à-vis de la puissance de rayonnement.

- Dosimétrie numérique et expérimentale.

L’objectif principal de ces travaux est de valider et développer des modèles dosimétriques numériques et expérimentaux et de fournir des données dosimétriques pour des échantillons biologiques typiques exposés aux ondes millimétriques dans les expériences in vitro. Deux approches complémentaires ont été mises en œuvre :

  • approche numérique dans le domaine temporel (FDTD) et dans le domaine fréquentiel (FEM et FIT),
  • approche expérimentale indirecte (calcul du DAS à partir des données thermométriques infrarouges).

Coopérations :

- Equipe Homéostasie Intracellulaire des Protéines (HIP) de l’UMR CNRS 6026 (Interactions Cellulaires et Moléculaires), Université de Rennes 1 (Dr. Y. Le Dréan, Prof. D. Michel et C. Martin-Outerovitch),
- Center for Biomedical Physics, Temple University, Philadelphia, USA (Prof. M. Ziskin et Dr. S. Alekseev),
- Equipe Biophysique de l’Institut de Physique de Rennes (IPR), UMR CNRS 6251, Université de Rennes 1 (Dr. V. Vié),
- Le Groupe de Recherche en Thérapeutique Anticancéreuse (GRETAC) (Prof. J.-P. Moulinoux),
- Département de Radio-Physique de l’Université N.I. Lobatchevski de Nizhni Novgorod, Russie (Prof. I. Orlov).

Perspectives :

Les perspectives de nos travaux consisteront à poursuivre l’exploration des effets biologiques que pourraient présenter les ondes millimétriques et à identifier des mécanismes d’action au niveau cellulaire. Nous nous intéresserons également au cours de l’année 2009 aux rayonnements impulsionnels.

Publications majeures dans des revues internationales :

- M. Zhadobov, Ch. Nicolas Nicolaz, R. Sauleau, F. Desmots, D. Thouroude, D. Michel, Y. Le Dréan. Evaluation of the potential biological effects of millimeter waves at 60.42 GHz upon human cells. IEEE Transactions on Antennas and Propagation (soumis).
- Ch. Nicolas-Nicolaz, M. Zhadobov, F. Desmots, R. Sauleau, D. Thouroude, D. Michel, Y. Le Dréan. Study of narrow-band millimeter-wave interaction with endoplasmic reticulum stress sensor genes. Bioelectromagnetics (soumis).
- M. Zhadobov, R. Sauleau, Y. Le Dréan, S. I. Alekseev, M. C. Ziskin. Numerical and experimental millimeter-wave dosimetry for in vitro experiments. IEEE Microwave Theory and Techniques, 56 (12), 2008 (accepté).
- Ch. Nicolas-Nicolaz, M. Zhadobov, F. Desmots, R. Sauleau, D. Thouroude, D. Michel, Y. Le Dréan. Effect of electromagnetic millimetre-wave radiations on endoplasmic reticulum stress. Cell Biology and Toxicology, 2008 (accessible en ligne).
- M. Zhadobov, L. Debure, R. Sauleau, L. Le Coq, D. Thouroude, D. Michel, Y. Le Dréan. Low-power millimeter wave radiations do not alter stress-sensitive gene expression of chaperone proteins. Bioelectromagnetics, 28(3), pp. 188-196, 2007.
- M. Zhadobov, R. Sauleau, V. Vié, M. Himdi, L. Le Coq, D. Thouroude. Interactions between 60 GHz millimeter waves and artificial biological membranes : dependence on radiation parameters. IEEE Microwave Theory and Techniques, 54(6), pp. 2534- 2542, 2006.
- A. Bellossi, G. Dubost, J. Moulinoux, M. Ruelloux, M. Himdi, and C. Rocher. Biological effects of millimeter-wave irradiation on mice—Preliminary results. IEEE Microwave Theory and Techniques, 48(11), pp. 2104–2110, 2000.


Animateur : D. Thouroude

Chercheurs associés : R. Sauleau, M. Zhadobov, Ch. Nicolas-Nicolaz, G. Dubost, L. Le Coq






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