Nano et Alimentation (4/7) : Risques pour la santé : inquiétudes et incertitudes

Par l'équipe Avicenn - Dernière modification février 2021

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• Des motifs d'inquiétude
  
  • Nanoparticules de dioxyde de titane (E171)
    
  • Nanoparticules de silice (E551)
    
  • Nanoparticules d'argent (E174 et revêtements antibactériens)
    
  • Nanoparticules d'oxydes de zinc
    
• De nombreuses incertitudes scientifiques
  
• En attendant des évaluations concluantes, la commercialisation de produits alimentaires contenant des nanoparticules continue
  
• En savoir plus
  

Des motifs d'inquiétude

Des études ont montré que des nanomatériaux peuvent :

• franchir les barrières buccale et intestinale et se diffuser dans l'organisme¹ ; des études ont montré également que des nanoparticules de silice ou d'argent s'agglomèrent dans l'eau ou dans les milieux acides (comme l'estomac) mais se réindividualisent dans l'intestin où le pH est neutre ; elles peuvent alors traverser plus facilement la barrière intestinale².

• s'accumuler ensuite dans les organes³ (tube digestif, foie, rate mais aussi estomac, reins, poumons, testicules, cerveau), dans le sang et à l'intérieur des cellules ;

• y causer des perturbations voire des effets toxiques :

• - Nanoparticules de dioxyde de titane (E171) :

  L'additif alimentaire E171 est constitué de particules de dioxyde de titane (TiO2) (dont une partie sous forme nano). Il est autorisé au niveau européen par l'EFSA, qui a néanmoins recommandé en 2016 que soit menées de nouvelles études sur le système reproducteur⁴. De nombreuses publications postérieures à 2016 font état d'effets délétères sur la santé liés à l'ingestion de nanoparticules de TiO2 : risques pour le foie, les ovaires et les testicules chez les humains, problèmes immunitaires et lésions précancéreuses au niveau du côlon chez le rat, perturbations du microbiote intestinal, inflammations et altérations de la barrière intestinale chez les animaux comme chez les humains, effets néfastes pour la descendance chez les rongeurs, etc.⁵ L'additif E171 est donc suspendu en France depuis le 1er janvier 2020.

• - Nanoparticules de silice (E551) :

  Des effets potentiellement néfastes sur la santé associés à l'ingestion de nanoparticules de silice (le SiO2 correspond à l'additif E551) ont été montrés⁶, notamment des dysfonctionnements de la division cellulaire et des perturbations du trafic cellulaire⁷, ainsi que des effets indésirables sur le foie⁸ ; inquiétant si l'on considère que nous absorbons en moyenne environ 124 mg de nano-silice (E551) par jour⁹ ; en outre certaines nanosilices sont plus génotoxiques à faibles doses qu'à fortes doses¹⁰. Ayant constaté in vitro que des nanoparticules de dioxyde de silicium peuvent générer des inflammations dans le tractus gastro-intestinal de souris (une atteinte à la défense immunitaire du système digestif), une équipe de chercheurs suisses préconise une moindre utilisation de particules de silice comme additif alimentaire¹¹. La réévaluation de la silice sous forme de E551 (nano et non nano), a été adoptée avec beaucoup de retard sur le calendrier initial, fin 2017, sans que des conclusions définitives puissent en être tirées concernant l'innocuité ou la toxicité de cet additif¹². Depuis, de nouvelles études ont été publiées, qui confirment l'existence d'effets néfastes de l'ingestion de nanoparticules de silice, notamment sur le foie, les intestins et les reins¹³. Des fabricants de silice ont tenté de défendre leur produit en attaquant l'une de ces études, parue en 2019 ; les chercheur·es visé·es ont à leur tour répondu, toujours dans la même revue, en démontant point par point les critiques mises en avant par les fabricants de silice¹⁴.

• - Nanoparticules d'argent (E174 notamment) :

  Des nanoparticules d'argent sont présentes dans l'additif E174 mais également dans des emballages ou contenants alimentaires antibactériens ; or des nanoparticules d'argent injectées dans le sang de rats ont été retrouvées jusque dans le foie, au niveau noyau des hépatocytes, et altèrent les cellules de cet organe vital¹⁵ ; une autre étude a montré que des nanoparticules d'argent administrées par voie orale à des souris ont endommagé les cellules épithéliales ainsi que les glandes intestinales des rongeurs et entraîné une diminution de leur poids¹⁶ ; une perturbation de la flore intestinale a également été observée chez des poissons zèbres alimentés avec de la nourriture contenant des nanoparticules d'argent¹⁷, ainsi que chez la souris¹⁸. Il a été également démontré que l'ingestion de nanoparticules d'argent provoque des altérations permanentes du génome chez la souris et pourraient donc conduire à un cancer¹⁹, etc. D'autres résultats concordants ont été publiés récemment, montrant également des effets néfastes des nanoparticules d'argent au niveau des reins sur des rats²⁰.
  

• - Nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO):

  Les nanoparticules d'oxyde de zinc présentes sur le revêtement intérieur des boîtes de conserve se retrouvent dans les aliments et risquent d'entraîner une moins bonne absorption des nutriments et une plus grande perméabilité de l'intestin, transférant dans le sang des composés indésirables²¹.

Des nanocomposites de dioxyde de cerium (CeO2) peuvent provoquer une altération du métabolisme²².

Outre les répercussions sur la santé de l'ingestion de nanoparticules, il est à noter que les risques pour l'environnement sont également mal cernés et plutôt préoccupants²³.

De nombreuses incertitudes scientifiques

On ignore aujourd'hui encore beaucoup de choses sur les répercussions que l'ingestion de nanomatériaux peut avoir sur la santé humaine²⁴. Les études de toxicité des nanoparticules par voie orale sont rares et beaucoup ont pu comporter des faiblesses méthodologiques²⁵ qui rendent difficile l'utilisation de leurs résultats. Les conditions expérimentales reflètent encore mal la façon dont les consommateurs sont exposés ; les nanomatériaux considérés sont souvent synthétisés en laboratoire et donc différents des nanomatériaux (et résidus de nanomatériaux) que les consommateurs ingèrent réellement²⁶.
En outre les caractéristiques physico-chimiques des nanoparticules testées et leurs interactions avec la matrice alimentaire sont insuffisamment documentées.
Néanmoins des progrès sont en cours depuis peu, grâce aux améliorations des pratiques des chercheurs, des outils et des protocoles.

L'un des problèmes qui risque de durer encore néanmoins a trait à la grande complexité de l'évaluation des risques liés à l'ingestion de nanomatériaux : la toxicité des nanoparticules diffère en effet selon leurs caractéristiques physico-chimiques (dimension, forme, degré d'agglomération, etc.). Or, ces caractéristiques sont très variables selon les nanomatériaux et peuvent évoluer tout au long de leur cycle de vie :

• en fonction des conditions dans lesquelles les nanomatériaux sont synthétisés, stockés, éventuellement enrobés ;
• par les transformations qu'ils subissent lors de la cuisson et de la préparation des plats ou dans l'appareil digestif²⁷ (par exemple au contact du milieu acide de l'estomac, etc.)
• lors des interactions avec les emballages et/ou avec les autres ingrédients et substances chimiques avec lesquels les nanomatériaux se retrouvent mélangés (avant puis pendant l'ingestion et la digestion) ; on peut craindre par exemple un "effet cocktail" avec certaines molécules²⁸

L'évaluation du risque doit en outre tenir compte :

• de la susceptibilité individuelle (le stress augmente par exemple la perméabilité intestinale aux xénobiotiques)²⁹ ;
• de la durée et de la période d'exposition³⁰, sachant que selon une étude récente, les enfants consommeraient deux à quatre fois plus de titane que les adultes du fait de l'ingestion de sucreries ayant des niveaux élevés de nanoparticules de dioxyde de titane³¹

→ Autant d'éléments qui rendent extrêmement difficile l'évaluation de l'exposition du consommateur et des risques sanitaires liés à l'ingestion des nanoparticules.

Source : As you sow, 2013

En 2009, l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et l'Organisation mondiale de la santé (OMS) ont convoqué une réunion d'experts sur les incidences des nanotechnologies sur la sécurité sanitaire des aliments : le rapport qui en est issu, publié en 2011, liste les besoins de recherche pour mieux évaluer les risques dans le domaine. Nonobstant le large consensus sur la nécessité de renforcer les recherches sur les risques liés aux nanomatériaux ingérés, ces dernières sont aujourd'hui encore très limitées (voir notre fiche Les travaux de recherche sur les risques associés aux nanomatériaux en lien avec l'alimentation pour plus de détails).
Mais de l'aveu même de scientifiques impliqués dans les études de toxicologie et écotoxicologie, évaluer correctement les risques sanitaires et environnementaux des nanomatériaux a un coût prohibitif. En 2012, Mark Wiesner, directeur du CEINT (USA) avait ainsi résumé la situation : "le nombre et la variété des nanomatériaux est sidérant, il n'y a pas assez d'éprouvettes dans le monde pour procéder à toutes les expériences nécessaires"³². En 2009, des chercheurs ont estimé le coût des études de toxicité à réaliser pour les nanomatériaux déjà existants à 250 millions de dollars au minimum, voire 1,18 milliards de dollars en fonction du degré de précaution adopté, nécessitant entre 34 et 53 ans d'études³³. Se pose ainsi la question de la prise en charge par les industriels eux-mêmes du coût de ces recherches.

En attendant des évaluations concluantes, la commercialisation de produits alimentaires contenant des nanoparticules continue

L'ANSES a réaffirmé en avril 2014 dans sa synthèse de l'état des connaissances relatives à l'évaluation des risques associés aux nanomatériaux que "la voie orale, peu étudiée jusqu'à aujourd'hui, devrait faire l'objet d'efforts de recherche spécifiques" (cf. p.8).

En octobre 2016, l'ANSES a été saisie par ses ministères de tutelle pour étudier les risques liés aux nanoparticules dans l'alimentation, et plus précisément :

• réaliser une étude détaillée de la filière agro-alimentaire au regard de l'utilisation des nanos dans l'alimentation,
• prioriser les substances et/ou produits finis d'intérêt en fonction de critères pertinents déterminés au cours de l'expertise,
• réaliser une revue des données disponibles (effets toxicologiques et données d'exposition)
• et en fonction de leur disponibilité, étudier la faisabilité d'une évaluation des risques sanitaires pour certains produits.

Un "groupe de travail" ("GT nano alimentation") composé d'experts indépendants a été mis en place courant 2017. Les résultats de l'expertise initialement attendus pour fin 2017³⁴ ne seront pas connus avant fin 2019³⁵.

L'additif E171 sera suspendu en France à partir de début 2020.

En attendant, les consommateurs continuent donc d'ingérer des nanoparticules de dioxyde de titane, de silice, d'argent, etc., le plus souvent sans le savoir, faute d'application par l'industrie de l'obligation d'étiquetage !

En savoir plus

Voir sur notre site :

• les autres fiches du Dossier Nano et Alimentation
• la rubrique Nano et Santé
• les fiches ;
  • Nanoparticules de silice et Risques associés aux nanoparticules de silice
  • Nanoparticules de dioxyde de titane et Risques associés au nano dioxyde de titane
  • Risques associés au nanoargent

- Autres références sur le web postérieures à la mise en ligne de la version initiale de cette fiche (juin 2013) :
- En français :

• Nanoparticules dans l’alimentation - Interactions avec le microbiote intestinal, impacts sur la fonction barrière de l’intestin et devenir systémique, Houdeau E et Lamas B, Innovations Agronomiques, 73 : 81-90, février 2019
• Nanoparticules et alimentation : un risque émergent en santé humaine ?, Houdeau E et al., Cahiers de nutrition et de diététique, 53(6) : 312-321, décembre 2018
• Les nanoparticules, un nouveau scandale sanitaire ?, France 3, 11 novembre 2016

- En anglais :

• Impacts of foodborne inorganic nanoparticles on the gut microbiota-immune axis: potential consequences for host health, Bruno Lamas, Natalia Martins Breyner, Eric Houdeau, Particle and Fibre Toxicology, 2020
• Critical assessment of toxicological effects of ingested nanoparticles, McCracken C et al., Environ. Sci.: Nano, 3, 256-282, 2016

• Concernant l'oxyde de zinc :
  • Impacts of foodborne inorganic nanoparticles on the gut microbiota-immune axis: potential consequences for host health, Bruno Lamas, Natalia Martins Breyner, Eric Houdeau, Particle and Fibre Toxicology, 2020
  • Bioavailability, distribution and clearance of tracheally-instilled and gavaged uncoated or silica-coated zinc oxide nanoparticles, P&FT, 2014
• Concernant la nanosilice : Knowledge gaps in risk assessment of nanosilica in food: evaluation of the dissolution and toxicity of different forms of silica, Nanotoxicology, 7(4) : 367-377, 2013
• Concernant le nanocuivre : Le foie réagit aux nanoparticules de cuivre, CEA, 8 octobre 2014 ; cf. la publication académique correspondante : Interference of CuO nanoparticles with metal homeostasis in hepatocytes under sub-toxic conditions, Cuillel M et al., Nanoscale, 6(3):1707-15, 2014

• Sur des nanoparticules d'oxydes métalliques (oxyde de zinc, dioxyde de titane, et dioxyde de cérium) : perturbations de la flore intestinale au niveau du colon : Metal oxide nanoparticles induce minimal phenotypic changes in a model colon gut microbiota, Taylor AA et al., Environmental Engineering Science, 2015

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⇒ Fiche suivante "Variations sur les thèmes de la prudence, de la confiance et de la vigilance"

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NOTES et REFERENCES :

1 - Voir par exemple :

• Quantitative biokinetics of titanium dioxide nanoparticles after oral application in rats (Part 2), Kreyling WG et al., Nanotoxicology, 11(4):443-453, mai 2017 : les auteurs ont observé le passage de la barrière gastro-intestinale pour une faible fraction de TiO2 chez la rate (0,6% de la dose administrée), qui se retrouve après 7 jours accumulée dans différents organes, principalement, le foie, les poumons, les reins, le cerveau, la rate, l’utérus et le squelette (cité par le HCSP dans son rapport Bilan des connaissances relatives aux effets des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) sur la santé humaine ; caractérisation de l'exposition des populations et mesures de gestion, avril 2018)
• Additif alimentaire E171 : les premiers résultats de l'exposition orale aux nanoparticules de dioxyde de titane, INRA, communiqué de presse, 20 janvier 2017 et E171 : un danger identifié chez le rat, un risque à évaluer chez l'homme, communiqué INRA Sciences & Impacts, 1er février 2017 : Food-grade TiO2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon, Bettini S et al., Scientific Reports, 7:40373, publié en ligne le 20 janvier 2017
• Pharmaceutical/food grade titanium dioxide particles are absorbed into the bloodstream of human volunteers, Pele et al., Particle and Fibre Toxicology, 12:26, septembre 2015
• Exposition orale aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) : du franchissement de l'épithélium buccal et intestinal au devenir et aux effets dans l'organisme, Bettini S et Houdeau E, Biologie aujourd'hui, septembre 2014
• Titanium dioxide nanoparticle impact and translocation through ex vivo, in vivo and in vitro gut epithelia, Brun E et al., Particle and Fibre Toxicology, 11:13, 2014
• Size and surface charge of gold nanoparticles determine absorption across intestinal barriers and accumulation in secondary target organs after oral administration, Schleh C. et al., Nanotoxicology, 6(1), 36-46, 2012
• Nano- and microparticulate drug carriers for targeting of the inflamed intestinal mucosa, Collnot E.M. et al., J Control Release, 161, 235-46, 2012
• Origin and fate of dietary nanoparticles and microparticles in the gastrointestinal tract, Powell J.J. et al., J Autoimmun, 34, 226-33, 2010

2 - Cf. notre fiche Quel devenir et comportement des nanomatériaux dans le corps humain ?, veillenanos.fr

3 - Nanotechnologies et nanoparticules dans l'alimentation humaine et animale, Afssa (aujourd'hui ANSES), mars 2009 : le tube digestif, le foie et la rate sont les principaux organes cibles. Après administration par voie orale de nanoparticules d'argent de 60 nm à des rats pendant 28 jours, de l'argent a été retrouvé dans l'estomac, les reins, le foie, les poumons, les testicules, le cerveau et le sang : cf. Kim, J.S. et al. Twenty-eight-day oral toxicity, genotoxicity, and gender-related tissue distribution of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats, Inhal. Toxicol., 20(6), 2008

4 - Voir plus de détails ici.

5 - Voir notre compilation d'articles sur les risques du E171 ici.

6 - Cf. notre fiche Risques associés aux nanoparticules de silice et aussi :

• Mécanismes moléculaires de la transformation cellulaire induite par une nanoparticule de silice dans les cellules Bhas 42, Thèse d'Anais Kirsch, sous la direction de Hervé Schohn, Yves Guichard et de Hélène Dubois-Pot Schneider, en préparation à l'Université de Lorraine, dans le cadre de Biologie, santé, environnement , en partenariat avec le Centre de Recherche en Automatique de Nancy depuis le 12 mai 2017 : voir la BD e la vidéo (toutes deux réalisées en 2018)
• Amorphous Silica Particles Relevant in Food Industry Influence Cellular Growth and Associated Signaling Pathways in Human Gastric Carcinoma Cells, Wittig A et al., Nanomaterials (Basel), 13;7(1), janvier 2017
• Critical assessment of toxicological effects of ingested nanoparticles, McCracken C et al., Environ. Sci.: Nano, 3, 256-282, 2016
• Critical review of the safety assessment of nano-structured silica additives in food, Winkler HC et al., Journal of Nanobiotechnology, 14:44, juin 2016
• Biodistribution, excretion, and toxicity of mesoporous silica nanoparticles after oral administration depend on their shape, Li L et al., Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 11(8) : 1915-1924, novembre 2015
• Toxicity, genotoxicity and proinflammatory effects of amorphous nanosilica in the human intestinal Caco-2 cell line, Tarantini A et al., Toxicology in Vitro, 29(2) : 398-407, mars 2015
• Novel insights into the risk assessment of the nanomaterial synthetic amorphous silica, additive E551, in food, van Kesteren PCE et al., Nanotoxicology, 2014

7 - Voir notamment :

• Évaluation des risques liés aux nanomatériaux pour la population générale et pour l'environnement, Afsset (aujourd'hui ANSES), mars 2010
• In vitro toxicity of amorphous silica nanoparticles in human colon carcinoma cells, Nanotoxicology, 7(3), Mai 2013
• Presence of nanosilica (E551) in commercial food products: TNF-mediated oxidative stress and altered cell cycle progression in human lung fibroblast cells, Cell Biology and Toxicology, février 2014
• Sub-chronic toxicity study in rats orally exposed to nanostructured silica, Particle and Fibre Toxicology, 11:8, 2014

8 - Voir notamment :
- Silica nanoparticle-induced toxicity in mouse lung and liver imaged by electron microscopy, Fundamental Toxicological Sciences, 2(1) : 19-23, 2015
- Novel insights into the risk assessment of the nanomaterial synthetic amorphous silica, additive E551, in food, van Kesteren PCE et al., Nanotoxicology, 2014

9 - cf. Des nanoparticules de silice dans l'alimentation, un régime risqué ?, OMNT, 20 avril 2011 ; l'article en français n'est plus accessible aujourd'hui, mais la source, en anglais, est toujours accessible : Presence and risks of nanosilica in food products, Dekkers et al., Nanotoxicology, 5(3) : 393-405, 2011

10 - Voir notamment :

• Résultats du programme européen Nanogenotox sur la génotoxicité des nanomatériaux, présentés en français à l'ANSES, lors de la Restitution du programme national de recherche environnement santé travail : Substances chimiques et nanoparticules : modèles pour l'étude des expositions et des effets sanitaires : Dossier du participant et Diaporama, novembre 2013.
• 'Facilitating the safety evaluation of manufactured nanomaterials by characterising their potential genotoxic hazard', Nanogenotox, 2013 et RISQUES : Les leçons du programme de recherche Nanogenotox, veillenanos.fr, décembre 2013
• Documents présentés lors de la réunion du bureau chargé de l'évaluation des risques et de la recherche pour l'autorité de sûreté des produits de consommation des Pays Bas (NVWA) en octobre 2013

11 - Cf. Additifs alimentaires: mieux apprécier le risque des nanoparticules, communiqué de presse, 27 juin 2017 ; Test in-vitro pour évaluer le risque nanomatériaux dans les aliments, Projet mené par Hanspeter Nägeli, de l'Institut de pharmacie et toxicologie vétérinaire de l'Université de Zurich (Suisse) entre 2012-2015 et Programme national de recherche PNR 64 - Opportunités et risques des nanomatériaux - Résultats, conclusions et perspectives - brochure finale, Fonds national suisse de la recherche scientifique, mars 2017 ; MyD88-dependent pro-interleukin-1B induction in dendritic cells exposed to food-grade synthetic amorphous silica, Winckler HC et al., Particle and Fibre Toxicology, 14:21, juin 2017

12 - Cf. notre fiche Risques associés aux nanoparticules de silice.

13 - Voir notamment :

• Oral intake of silica nanoparticles exacerbates intestinal inflammation, Ogawa T et al., Biochemical and Biophysical Research Communications, 534(1) : 540-546, janvier 2021
• Hazard identification of pyrogenic synthetic amorphous silica (NM-203) after sub-chronic oral exposure in rat: a multitarget approach, Tassinari R et al., Food Chem Toxicol., 137: 111168, 2020
• Chronic oral exposure to synthetic amorphous silica (NM-200) results in renal and liver lesions in mice, Boudard D et al., Kidney International Reports, 2019
• Risk assessment of silica nanoparticles on liver injury in metabolic syndrome mice induced by fructose, Li J et al., Science of The Total Environment, 628–629 : 366-374, juillet 2018 : "Silica nanoparticles (SiNPs) aggravate liver injury in metabolic syndrome mice ; SiNPs lead to mitochondrial injury in liver ; SiNPs stimulate hepatic ROS generation ; SiNPs lead to hepatic DNA damage".
• Silicon dioxide nanoparticle exposure affects smallintestine function in an in vitro model, Guo Z et al, Nanotoxicology, avril 2018 : "SiO2 NP exposure significantly affected iron (Fe), zinc (Zn), glucose, and lipid nutrient absorption. Brush border membrane intestinal alkaline phosphatase (IAP) activity was increased in response to nano-SiO2. The barrier function of the intestinal epithelium (...) was significantly decreased in response to chronic exposure. Gene expression and oxidative stress formation analysis showed NP altered the expression levels of nutrient transport proteins, generated reactive oxygen species, and initiated pro-inflammatory signaling. SiO2 NP exposure damaged the brush border membrane by decreasing the number of intestinal microvilli, which decreased the surface area available for nutrient absorption. SiO2 NP exposure at physiologically relevant doses ultimately caused adverse outcomes in an in vitro model".

14 - L'article original était celui de Boudard D et al. : Chronic oral exposure to synthetic amorphous silica (NM-200) results in renal and liver lesions in mice, Boudard D et al., Kidney International Reports, 2019. La lettre à l'éditeur des représentants de fabricants (ou utilisateurs) de silice (the Association of Synthetic Amorphous Silica Producers (ASASP), PQ Corporation, Wacker Chemie AG, Evonik Resource Efficiency GmbH, Grace Europe Holding GmbH, Solvay, et Pittsburgh Plate Glass Company) a été envoyée en novembre 2019. La réponse des chercheurs a été envoyée en décembre 2019. Toutes deux ont été publiées sur le site de KI Reports le 10 mars 2020.

15 - Cf. Effects of Silver Nanoparticles on the Liver and Hepatocytes in vitro, Gaiser B.K. et al., Toxicol. Sci., 2012

16 - cf. Toxic effects of repeated oral exposure of silver nanoparticles on small intestine mucosa of mice, Toxicology Mechanisms and Methods, 23(3), Mars 2013 ;

17- cf. Ingestion of metal-nanoparticle contaminated food disrupts endogenous microbiota in zebrafish (Danio rerio), Environmental Pollution, 174, Mars 2013

18 - Dietary silver nanoparticles can disturb the gut microbiota in mice, Van den Brule S et al., Particle and fibre toxicology, 13, 2016 (voir le résumé et l'analyse en français ici : Effets des nanoparticules d’argent sur les communautés bactériennes, Vernis L., Bulletin de veille scientifique, n°32, octobre 2017)

19 - Oral ingestion of silver nanoparticles induces genomic instability and DNA damage in multiple tissues, Nanotoxicology, 2014
Voir également : Exposure to silver nanoparticles induces size- and dose-dependent oxidative stress and cytotoxicity in human colon carcinoma cells, Toxicology in Vitro, 28(7), 1280-1289, octobre 2014

20 - Voir par exemple :

• Oral subchronic exposure to silver nanoparticles causes renal damage through apoptotic impairment and necrotic cell death, Rui Deng et al., Nanotoxicology, 11(5) : 671-686, 2017
• Comparative toxicity of silicon dioxide, silver and iron oxide nanoparticles after repeated oral administration to rats, Journal of Applied Toxicology, 35(6) : 681–693, juin 2015

21 - Voir notamment :

• ZnO nanoparticles affect intestinal function in an in vitro model, Moreno-Olivas F et al., Food Funct., 9 : 1475-1491, 2018 ; voir le résumé en français ici : Les aliments en conserve pourraient nuire à notre digestion, Top Santé, 10 avril 2018 et là les aliments en conserve perturbent la digestion,Bio à la une, 12 avril 2018.

22 - Cf. "Nanoparticules d'oxyde : quelle toxicité sur les cellules intestinales ?", travaux du CEA-iBEB réalisés dans le cadre du projet ANR AgingNanoTroph, 3 janvier 2013

23 - Voir par exemple :

• Characterization of Nanomaterials in Metal Colloid-Containing Dietary Supplement Drinks and Assessment of Their Potential Interactions after Ingestion, ACS Sustainable Chem. Eng., 2014 (et le communiqué de presse Nanoparticles from dietary supplement drinks likely to reach environment: Potentially harmful substances, Science Daily, 18 juin 2014
• "Vers une sélection de bactéries résistantes aux nanoparticules ou les apports de la nano-écotoxicologie pour le domaine agroalimentaire", Karine Lemarchand, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), Canada, avril 2013

24 - Voir notre fiche - Pourquoi tant d'incertitudes sur les risques associés aux nanomatériaux ?, veillenanos.fr ; et plus sépcifiquement sur l'alimentation : Nanoparticle toxicity by the gastrointestinal route: evidence and knowledge gaps, Int. J. Biomed Nanosci Nanotechnol, 3, 163-210, 2013

25 - Voir notre fiche Pourquoi tant d'incertitudes sur les risques associés aux nanomatériaux ?, veillenanos.fr et :

• Nanotechnologies et nanoparticules dans l'alimentation humaine et animale, Afssa (aujourd'hui ANSES), mars 2009 : "L'évaluation des risques liés aux nanoparticules est limitée par l'absence de méthodes validées et applicables en routine permettant la détection, l'identification et la quantification des nanoparticules, dans les différentes matrices (aliments, eau, air...), dans les liquides biologiques et les tissus" (p.26).
• Les risques potentiels des nanosciences et des nanotechnologies pour la sécurité de l'alimentation humaine et animale, Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), mars 2009 :
• Évaluation des risques liés aux nanomatériaux pour la population générale et pour l'environnement, Afsset (aujourd'hui ANSES), mars 2010, le chapitre consacré à la nanosilice alimentaire qui constate que "les données ne permettent pas d'exclure un danger pour la santé humaine lié à une exposition à des nanoparticules de silices amorphes ou à des agglomérats" (p.117).

26 - Cf. par exemple Yang Y et al., Characterization of Food-Grade Titanium Dioxide: The Presence of Nanosized Particles, Environ. Sci. Technol., 2014, 48 (11), pp 6391-6400

27 - Mammalian gastrointestinal tract parameters modulating the integrity, surface properties, and absorption of food-relevant nanomaterials, Bellmann S et al., WIREs Nanomed Nanobiotechnol., 2015

28 - Des nanomatériaux, combinés avec d'autres substances, ne pourraient-ils pas devenir (plus) dangereux ? Les toxicologues travaillent en isolant des substances ce qui ne permet pas d'établir les effets d'interaction d'une pluralité de substances pénétrant dans l'organisme. Cf. http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=EffetsNanoSante#EffetCocktail

29 - Voir aussi E. Houdeau (INRA), "Nanoparticules et barrière intestinale : comprendre les mécanismes de franchissement" : Diaporama, Carrefour de l'innovation agronomique (CIAG), novembre 2012 ; Article académique, Innovations Agronomiques, 24, 105-112, 2012

30 - Susceptibility of Young and Adult Rats to the Oral Toxicity of Titanium Dioxide Nanoparticles, Small, 9(9/10), 2013

31 - Titanium Dioxide Nanoparticles in Food and Personal Care Products, Weir A. et al., Environ. Sci. Technol., 46 (4), pp 2242-2250, 2012

32 - With Prevalence of Nanomaterials Rising, Panel Urges Review of Risks, New York Times, 25 janv. 2012

33 - The Impact of Toxicity Testing Costs on Nanomaterial Regulation, Environ. Sci. Technol., 2009, 43 (9)

34 - Réponse à la question N° 85181 du député Yves Daniel, ministère des Affaires sociales, de la santé et des droits des femmes, octobre 2016

35 - L'Anses lance un appel à candidatures d'experts scientifiques afin de procéder à la constitution d'un groupe de travail (GT) «Nanos & Alimentation », ANSES, janvier 2017

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Fiche initialement créée en mai 2013

Les travaux de recherche autour des risques et/ou de la détection des nanomatériaux dans l'alimentation

Par MD - Dernière modification décembre 2018 (cette page nécessite une mise à jour et réorganisation)

Rares sont les travaux qui portent spécifiquement et quasi-exclusivement sur les risques associés aux nanomatériaux en lien avec l'alimentation.

L'ANSES a réaffirmé en avril 2014 dans sa synthèse de l'état des connaissances relatives à l'évaluation des risques associés aux nanomatériaux que "la voie orale, peu étudiée jusqu'à aujourd'hui, devrait faire l'objet d'efforts de recherche spécifiques" (cf. p.8).

En juin 2013, nous avions commencé à lister les projets ci-dessous, auxquels nous avons rajouté depuis quelques projets repérés dans le cadre de notre veille.
La liste qui suit n'est donc pas exhaustive ; vous pouvez contribuer à la compléter, en nous signalant les projets à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr).

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Sommaire

• En France
  
• A l'étranger
  
  • En Suisse
    
  • Aux Pays-Bas
    
  • Au Royaume-Uni
    
  • En Irlande
    
  • Au niveau européen
    
  • En Inde
    
  • Aux USA
    
  • Collaborations internationales
    

En France

• Janvier 2018 : Les tests du magazine Que Choisir réalisés par le LNE ont identifié des nanomatériaux dans 7 produits alimentaires

• Août 2017 : Le magazine 60 Millions de consommateurs a révélé que les 18 produits sur lesquels l'association a fait réaliser des tests par le LNE contenaient eux aussi des nanomatériaux

• Février 2017 : Analyse de Nanoparticules dans les produits de consommation à l'UT2A de Pau

• Février 2017 : Le LNE a ensuite diffusé un wébinar : "Comment caractériser et mesurer les nanoparticules dans les produits alimentaires ?" (voir aussi la FAQ associée)

• 2017-2019 : Projet PAIPITO : Particules Alimentaires: Inflammation, Pathologies Intestinales et Tolérance Orale : Le projet vise à évaluer l’existence d’un lien entre l’ingestion chronique de ces additifs et l’incidence accrue des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin et/ou de l’intolérance orale que l’on observe depuis les années 60 dans les populations exposées. Il est mené par le CEA/LAN CEA/DRF/INAC/SCIB/LAN, l'Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), l'Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), le Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM) et RHODIA OPERATIONS

• Janvier 2017 : Marina - Panorama des techniques de caractérisation des nanomatériaux, Guinot C et Lacoste C, CTCPA / CEA

• 2016 - 2018 : Contrôles de l'étiquetage [nano] par la DGCCRF

• 2016 et 2017 : Six tests ont été réalisés par le LNE en 2016 pour l'association Agir pour l'Environnement

• Février 2016 - 2019 : Caractérisation de nanoparticules de dioxyde de titane dans les aliments par couplage AF4-ICP-MS et par l'approche single particle-ICP-MS, thèse de Lucas Givelet, sous la direction de Jean-François Damlencourt et de Thierry Guerin (ANSES), à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production, en partenariat avec CEA Grenoble/LITEN/DTNM/SEN/LR2N (laboratoire) depuis février 2016 .

- Projet SolNanoTOX : Détermination de facteurs de toxicité au niveau intestinal et hépatique de deux nanoparticules de taille similaire utilisées en alimentation et en emballage : Recherches in vitro et in vivo sur l'absorption et les mécanismes impliqués.

• Partenaires français :
  • le laboratoire de Fougères de l'Agence nationale de sécurité sanitaire (ANSES)
  • ISCR Institut des Sciences Chimiques de Rennes
  • Biosit UMS Biosit - Plateforme microscopie électronique MRic TEM
• Aide de l'ANR : 401 399 euros
• Partenaires allemands : Federal Institute for Risk Assessment (BfR ) et University of Leipzig (ULEI)
• Période : mars 2014 - mars 2018
• Publications : Thèse de Pegah Jalili, soutenue en avril 2018, sous la direction de Valerie Fessard et de Kevin Hogeveen.

- Différents projets sont pilotés par l'unité TOXALIM du Centre INRA de Toulouse :

• étude des conséquences fonctionnelles (variables selon la forme absorbée de TiO2) abordées dans l'équipe E11 Toxalim: (Développpement Intestinal, Xénobiotiques et Immunotoxicologie - DIXIT, pilote) associées aux équipes E9 (Prévention et Promotion de la Cancérogénèse par les Aliments - PPCA) et E8 (Génotoxicité et Signalisation - GS)
• étude des effets d'une exposition aux nanoparticules d'origine alimentaire sur l'intégrité de la fonction intestinale ou la génotoxicité (projet NanoGut)
  • période : 2014-2015 (39 mois)
  • partenaires : TOXALIM (INRA) à Toulouse ; CEA Grenoble ; Synchrotron SOLEIL
  • financement : ANSES (PNR EST 2013)
  • détails : étude sur le rat des conséquences d'une ingestion quotidienne de nanoparticules de dioxide de titane (TiO2) dans l'intestin (effets sur sa fonction princeps de barrière biologique, de l'épithélium à l'immunité des muqueuses intestinales) et de son passage vers l'organisme (absorption et distribution).
• étude du devenir de nanoparticules de dioxide de titane (TiO2) ingérées le long du tube digestif et dans les matrices complexes de l'intestin (contenu gastrique, intestinal et devenir dans les tissus), pour déterminer sous quelle forme métrologique (nanoparticules élémentaires ou agrégats) il atteint l'épithélium intestinal et le traverse.
  • Appels à projet Synchrotron SOLEIL : 2012 réitéré en 2013
  • partenaires : TOXALIM (INRA) à Toulouse ; le Synchrotron SOLEIL de Saclay ; UMR MICALIS (INRA de Jouy-en-Josas)
• "Action Prioritaire" (AP)
  • financement : Département Alimentation Humaine (AlimH) de l'INRA
  • période : 2013-2016
  • partenaires : TOXALIM (INRA) à Toulouse ; MICALIS ; laboratoire NutriNeuro de Bordeaux

TOXALIM est également partenaire du Labex SERENADE qui se propose de déterminer l'impact des nanomatériaux sur l'homme et son environnement, d'évaluer les risques potentiels encourus et de définir les normes de gestion du risques associées. Les autres partenaires du Labex spécifiquement impliqués sur les projets de recherche sur l'exposition aux nanos par voie alimentaire sont le BIA (INRA) de Nantes, le CEA de Grenoble et le CEREGE (pilote du Labex).

- Des travaux ont été effectués en France pour le programme européen Nanogenotox (voir plus bas), coordonnée par l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), associant des laboratoires de l'ANSES :

• le laboratoire de sécurité des aliments à Maisons-Alfort (mesures ICP-MS (Inductively coupled plasma mass spectrometry)).
• le laboratoire de Fougères (tests in vivo)
• le laboratoire de Lyon (travaux préliminaires)

- Un projet d'évaluation de la phytodisponibilité de nanomatériaux a été initié conjointement par le CEREGE et le CIRAD

• objet : étude du passage dans la chaine alimentaire de nanomatériaux présents dans les sols cultivés : il s'agit d'évaluer quantitativement la phytodisponibilité de nanomatériaux vis-à-vis de cultures destinées à l'alimentation des animaux ou des humains
• période : 2013
• partenaires : le CEREGE et le CIRAD

A l'étranger

Lors de la réalisation de notre dossier Nano et Alimentation, nous avons été amenés à repérer d'autres travaux de recherche menés hors de France, que nous présentons ci-dessous, à titre indicatif. La liste ci-dessous ne prétend donc pas à l'exhaustivité.

• En Suisse

En Suisse, le programme national de recherche (PNR) 64 "Opportunités et risques des nanomatériaux", comporte un Module spécifiquement dédié aux denrées alimentaires décliné en deux volets :

• - Nanomatériaux dans les aliments: test in-vitro pour évaluer le risque
• - Système digestif - nanoparticules de fer dans les aliments

--> Présence de nanoparticules dans certains aliments, Etat de Fribourg, 23 octobre 2018

• Aux Pays-Bas

L'institut de recherche et laboratoire RIKILT de l'Université de Wageningen a différents projets sur les risques nano.

• Au Royaume-Uni

La FSA (l'agence exécutive du Royaume-Uni responsable de la protection de la santé publique en ce qui concerne l'alimentation) mentionne sur son site plusieurs projets de recherche :

• - Human in vivo and in vitro studies on gastrointestinal absorption of nanoparticles: the effect of size and surface properties, 2010 à 2013, Health and Safety Laboratory (HSL)
• - Nanoparticles in food: analytical methods for detection and characterisation, 2010 à 2013, FERA
• - Toxicokinetics of titanium dioxide nanoparticles using in vitro and in vivo models, 2010 à 2012, FERA

Des chercheurs de l'Université de Plymouth ont nourri des poissons zèbres avec de la nourriture contenant des nanoparticules d'argent et de cuivre et ont observé des perturbations sur la flore intestinale des poissons pouvant affecter leur santé : Ingestion of metal-nanoparticle contaminated food disrupts endogenous microbiota in zebrafish (Danio rerio), Environmental Pollution, 174, Mars 2013

• En Irlande

Des chercheurs ont étudié la migration d'argent en provenance d'un emballage alimentaire PVC nanocomposite vers de la viande de poulet : Migration and exposure assessment of silver from a PVC nanocomposite, Food Chemistry, 139(1-4), Août 2013

• Au niveau européen

Le Centre commun de recherche de la Commission européenne (Joint Research Center - JRC) réalise des travaux sur la détection des nanoparticules dans la chaîne alimentaire :

• - Detection of nanomaterials in food and consumer products: bridging the gap from legislation to enforcement, Food Addit Contam A., 29(8), 2012
• - Measuring nanoparticles size distribution in food and consumer products: a review, Food Addit Contam A., 29(8),, 2012
• - Detection of nanoparticles in the food chain - Challenges for legislators, industry and control laboratories, 2012
• - Assessment of cytotoxicity, intracellular uptake and intestinal absorption of amorphous silica nanoparticles in the Caco-2 in vitro human intestinal barrier model, novembre 2012

Dans le cadre du programme Nanogenotox coordonné par l'ANSES, des tests in vivo par gavage et des tests in vivo sur des cellules d'intestins sont réalisés. Ces études concernent trois familles de nanomatériaux : la silice, l'oxyde de titane et les nanotubes de carbone.

• - période : mars 2010 à mars 2014
• - financements : DG Sanco et Etats membres de l'Union européenne
• - voir les diaporamas présentés lors de la conférence finale le 22 février 2013 à Paris

Le programme InLiveTox (Intestinal, Liver and Endothelial Nanoparticle Toxicity) coordonné par le Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA (CSEM)

• - objet : développement d'un modèle in vitro pour simuler l'ingestion de nanoparticules et observer les effets potentiels sur différentes cultures cellulaires (de l'appareil digestif et du foie) ainsi que leur potentiel passage à travers la barrière intestinale
• - période : mai 2009 - juillet 2012
• - budget : 3,42 mill. € (financement européen : 2,4 mill. €)
• - voir le rapport final (en anglais) ou la Présentation en français par France 5 (août 2012) : des réactions sur le foie et les vaisseaux sanguins que les systèmes conventionnels n'avaient pas décelées ont été mises en évidence pour les nanoparticules d'argent.

Le programme NanoLyse :

• - objet : développement de méthodes d'analyse pour la détection et la caractérisation des nanoparticules manufacturées dans les aliments et les boissons
• - période : janvier 2010 à octobre 2013
• - budget : 4,05 mill. € (financement européen : 2,95 mill. €)
• - quelques résultats ont été publiés dans la revue Trends in Analytical Chemistry en 2011 :
  • Characterization of nanomaterials in food by electron microscopy, TrAC, 30(1), Janvier 2011 ;
  • Reference materials for measuring the size of nanoparticles, TrAC, 30(1), Janvier 2011
  • Identification and characterization of organic nanoparticles in food, TrAC, 30(1), Janvier 2011
  • Separation and characterization of nanoparticles in complex food and environmental samples by field-flow fractionation, TrAC, 30(3), Mars 2011

Différents projets ont été lancés en 2012 sur la détection, l'identification et la quantification de nanoparticules dans les "milieux complexes" (catégories qui peut inclure boissons et aliments) :

• - INSTANT (Innovative Sensor for the fast Analysis of Nanoparticles in Selected Target Products) et NANODETECTOR ; ils sont financés par le 7ème programme cadre européen (le premier à hauteur de 3,8 millions d'euros)
• - SMART-NANO (Sensitive MeAsuRemenT, detection, and identification of engineered NANOparticles)

Voir également les projets de recherche sur la métrologie des nanomatériaux que nous avons recensés ici.

• En Inde

Des chercheurs de Banaras Hindu University (Varanasi, Uttar Pradesh) ont administré des nanoparticules d'argent par voie orale à des souris qui ont abîmé les cellules épithéliales ainsi que les glandes intestinales des rongeurs et entraîné une diminution de leur poids : Toxic effects of repeated oral exposure of silver nanoparticles on small intestine mucosa of mice, Toxicology Mechanisms and Methods, 23(3), Mars 2013

• Aux USA

Différentes équipes de recherche travaillent sur la détection de nanoparticules dans l'alimentation, notamment :

• - au sein de Binghamton University : Anthony Fiumera, associate professor of biological sciences, and Gretchen Mahler, assistant professor of biomedical engineering, are collaborating on a research project funded by a Transdisciplinary Areas of Excellence (TAE) grant to discover the role ingested nanoparticles play in the physiology and function of the gut and gut microbiome (2015)
• - au sein de l'Arizona State University :
  • Characterization of Food-Grade Titanium Dioxide: The Presence of Nanosized Particles, Environ. Sci. Technol., 2014, 48 (11), pp 6391–6400
  • Characterization of Nanomaterials in Metal Colloid-Containing Dietary Supplement Drinks and Assessment of Their Potential Interactions after Ingestion, ACS Sustainable Chem. Eng, 2014
• - au sein du Food Science Program (Division of Food Systems & Bioengineering) de l'Université du Missouri (Columbia) : voir par exemple la publication Detection of Engineered Silver Nanoparticle Contamination in Pears, J Agric Food Chem, 60 (43), 2012 (un résumé et un commentaire en français ont été publiés par l'ANSES en mars 2013).
• - au sein de l'Université du Texas El Paso : voir par exemple la publication Advanced Analytical Techniques for the Measurement of Nanomaterials in Food and Agricultural Samples: A Review, Environmental Engineering Science, 30(3), 2013
• - au sein de l'Université de Clarkson : voir Three-year, $305,000 grant from the National Science Foundation to study concentrations of free radicals within the digestive system of zebra fish exposed to nanoparticles

Voir la revue de la littérature : Nanoparticle toxicity by the gastrointestinal route: evidence and knowledge gaps, International Journal of Biomedical Nanoscience and Nanotechnology, 3(1-2), 163-210, juin 2013

• Collaborations Internationales

- Utility of models of the gastrointestinal tract for assessment of the digestion and absorption of engineered nanomaterials released from food matrices, Nanotoxicology, août 2014

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LIRE AUSSI sur notre site :

• Le Dossier synthétique Nanomatériaux et Alimentation
• L'autre fiche détaillée associée : Quel encadrement des nanomatériaux dans l'alimentation en Europe ?
• La bibliographie Nano et Alimentation que nous avons compilée pour réaliser le dossier Nanomatériaux et Alimentation

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Fiche initialement créée en Juin 2013