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

Par l'équipe Avicenn - Dernière modification mars 2020

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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 :

• 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

Risques liés à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane

Par l'équipe Avicenn - Dernière modification octobre 2020

Cette fiche a vocation à être complétée et mise à jour. Vous pouvez contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.

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Sommaire :

• Confusions institutionnelles sur les évaluations liées à l'ingestion de nanoparticules de TiO2
  
• Alertes scientifiques liées à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane
  
• En savoir plus
  

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Nous ingérons tous des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) via les aliments* mais aussi les médicaments*, les dentifrices**, baumes et rouges à lèvres, les prothèses dentaires, …

* On les trouve dans l'additif alimentaire E171 (utilisé comme colorant blanc ou vernis brillant) est constitué de particules de TiO2 (dont une partie sous forme nano).
** On les trouve en cosmétique indiqué en toutes lettres ("dioxyde de titane" ou "titanium dioxyde") notamment comme anti-UV ; ou comme colorant, avec le nom de code CI77891

Confusions sur les évaluations liées à l'ingestion de nanoparticules de TiO2

Voilà bientôt dix ans que l'Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) appelle à la prudence à l’égard de l’utilisation de nanoparticules en alimentation humaine¹.
L'autorisation de l'additif alimentaire E171 en vigueur en Europe depuis 1969 a été confortée par un avis scientifique de l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) paru en septembre 2016 selon lequel les [rares] données disponibles aliments ne mettaient pas en évidence de problèmes de santé pour les consommateurs². L'EFSA a ainsi donné son feu vert à la poursuite de l'utilisation d'un additif très répandu, mais sans avoir procédé à des tests ni disposé d'études robustes permettant d'évaluer correctement les effets réels de notre consommation cumulée (au quotidien et tout au long de la vie, via différents produits : aliments, dentifrices, médicaments, etc.)³.

En novembre 2016, l'INERIS a fourni une valeur repère de 3 µg/kg/j de TiO2 pour l'alimentation⁴. Or nous en consommons en moyenne bien plus : les estimations de consommation de TiO2 alimentaire (dont une fraction variable est nanométrique) vont de 0,2 à 1 mg/kg poids corporel/jour pour l'adulte, et chez l'enfant / adolescent aux Etats-Unis de 1 à 3 mg/kg/jour (jusqu'à un maximum estimé à 6 mg au Royaume-Uni pour les plus exposés)⁵, du fait de la plus forte teneur en TiO2 dans les confiseries.

Dans son avis de septembre 2016, l'EFSA recommandait néanmoins que de nouvelles études soient menées sur les effets du E171 sur le système reproducteur².
Début 2017, alors qu'une étude préoccupante de l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) venait de montrer, chez des rats exposés par voie orale à des nanoparticules de dioxyde de titane, des atteintes au système immunitaire intestinal et le développement de lésions précancéreuses dans le côlon⁶, la Commission européenne a publié un appel à données scientifiques et techniques sur le E171, qui a conduit la fédération des fabricants de TiO2 (la Titanium Dioxide Manufacturers Association (TDMA)) à prendre différents engagements :

• fournir des données sur la taille des particules des E171 pour le 30 juin 2018, ainsi que d'autres informations sur les traces d'arsenic, de plomb, de mercure et de cadmium ainsi que sur l'alumine éventuellement présents dans le E171 avant fin 2017⁷ ; mais en décembre 2018, le groupe de travail sur les spécifications des additifs alimentaires de l'EFSA a jugé que les données fournies par les industriels n'étaient pas suffisantes et que d'autres données et des clarifications sont nécessaires pour évaluer correctement l'additif⁸ ; un avis de l'EFSA, sur la base des données éventuellement fournies d'ici là par les fabricants de TiO2, est annoncé pour juillet 2019⁹
• mener une étude étendue de toxicité du E171 pour la reproduction sur plusieurs générations de rats, pour déterminer une dose journalière admissible (DJA), dont les résultats ne sont pas attendus avant l'été 2020¹⁰

Saisie par le gouvernement pour vérifier l'étude de l'INRA¹¹, l’ANSES a confirmé en avril 2017 les soupçons qui pèsent sur le E171 et le besoin d'études plus poussées sur les effets de cet additif¹², afin que les autorités sanitaires puissent disposer de davantage de données obtenues dans des conditions réalistes d'exposition.

En 2017, l’ANSES a également mis en place un groupe de travail « nano et alimentation » mais les travaux ont pris du retard par rapport au calendrier annoncé et les résultats de l'expertise ne seront pas connus avant la fin 2019.

Fin mars 2018, la Commission européenne a demandé à l'EFSA d'examiner quatre études publiées après son avis sur l'additif E171 de 2016, afin de déterminer si elle considère comme nécessaire de réviser ce dernier. La réponse de l'EFSA, initialement attendue pour la fin mai¹³ a été dévoilée publiquement en juillet 2018 : le panel de scientifiques a estimé que les quatre études évaluées pointaient des effets préoccupants, mais comportaient des incertitudes limitant leur pertinence pour l'évaluation des risques, et conclu, une fois de plus, avec l'adage "des recherches supplémentaires sont nécessaires pour réduire le niveau d'incertitude"¹⁴.
Le 3 avril 2018, Avicenn avait demandé à la Commission pourquoi elle n'avait ciblé que ces quatre études ; nous n'avons pas obtenu de réponse sur ce point. Pourtant, malgré le trop faible nombre d’études sur les effets sur notre santé de l’ingestion de nanoparticules de TiO2 – au quotidien ET tout au long de la vie, Avicenn a compilé un nombre bien plus important d'études récentes, faisant état de résultats inquiétants (cf. ci-dessous).

Devant l'inaction des pouvoirs publics malgré les premières alertes émises il y a plus de dix ans, des associations et des scientifiques* ont appelé à la vigilance et obtenu du gouvernement français une promesse de suspension du E171, initialement prévue pour fin 2018 puis repoussée à 2020, après la remise mi-avril 2019 du rapport de l'ANSES sur les risques associés au E171¹⁵ qui confirme que les incertitudes sur l’innocuité de l’additif E171 ne peuvent être levées et réitère les recommandations générales sur les nanomatériaux de l'Anses visant notamment à limiter l’exposition des travailleurs, des consommateurs et de l’environnement, en favorisant des alternatives sûres..

En mai 2019, les autorités françaises ont présenté la suspension du E171 à la Commission européenne et aux autres Etats membres de l'UE lors d'une réunion du CPVADAAA à Bruxelles.
Trois jours plus tôt, l'EFSA avait confirmé que les données fournies par les industriels jusqu'à présent ne permettent pas d'évaluer correctement l'additif tout en considérant que le rapport de l'ANSES n'avait pas mis en évidence de nouvelles découvertes majeures qui annuleraient les conclusions de ses deux avis scientifiques précédents sur la sécurité du E171 de 2016 et 2018¹⁶, ce qu'a réitéré un nouvel avis de l'EFSA publié en juillet 2019 sur les paramètres physico-chimiques des E171 commercialisés en Europe.
Un vote devrait avoir lieu ultérieurement sur l'extension, l'abrogation ou la modification de la mesure française. A suivre donc...

En septembre 2019, Avicenn a compilé une quinzaine d'articles très récemment publiés sur les effets indésirables liés à une exposition par voie orale au E171 ou à des nanoparticules de dioxyde de titane.

Alertes scientifiques liées à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane

Des effets néfastes associés à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane ont été observés avant 2016¹⁷ (date de la publication de l'avis de l'EFSA) sur l'intestin, le foie, le cœur, l'estomac, ...

Des études récentes montrent qu’une partie non négligeable des (nano)particules de TiO2 ingérées peut passer la barrière intestinale et s’accumuler dans le corps¹⁸ .

D’autres sont venues confirmer l'existence effets délétères potentiels pour la santé liés à l'ingestion de nanoparticules de TiO2 :

• risques pour le foie, les reins, l'estomac, les poumons, les ovaires et/ou les testicules chez le rat et la souris¹⁹, chez la truite²⁰ mais aussi chez les humains²¹
• problèmes immunitaires au niveau du côlon (susceptibles d'être liés au développement du cancer colorectal)²² chez le rat et la souris
• perturbations du microbiote intestinal²³ (pouvant favoriser le développement ou la progression de maladies inflammatoires de l'intestin comme la maladie de Crohn, des troubles métaboliques comme l'obésité ou du cancer colorectal, ou le risque de diabète gestationnel pour les femmes enceintes²⁴), inflammations et altérations de la barrière intestinale chez les animaux comme chez les humains²⁵
• altérations de la fonction vasomotrice des artères chez le rat²⁶
• conséquences néfastes pour la descendance chez des rongeurs²⁷
• des perturbations importantes des processus physiologiques, ontogénétiques, génotoxiques et adaptatifs chez la mouche²⁸ ; une toxicité avérée également chez le ver "Caenorhabditis elegans"²⁹ (organisme modèle en biologie qui permet l'étude de l'apoptose, du développement embryonnaire et du vieillissement)

Il est maintenant scientifiquement avéré que les (nano)particules de dioxyde de titane, combinées à d'autres contaminants (PCB, pesticides, etc.) peuvent entraîner des "effets cocktails" plus néfastes que les effets de ces substances prises isolément !

Une revue de la littérature scientifique réalisée par des chercheur·es du CEA a été publiée en mai 2020 : elle montre que les particules de dioxyde de titane (TiO2), de taille nanométrique et microscopique, entraînent des dommages de l'ADN sur divers types de cellules, pulmonaires et intestinales, même à des doses faibles et réalistes. En savoir plus ici.

* Quelques-unes des prises de position de ces scientifiques sont listées ci-dessous :

• Le communiqué de l'INRAE alerte "sur l’importance d’évaluer le risque quant à la présence de nanoparticules dans cet additif commun face à l’exposition avérée de la femme enceinte" étant donné que l'exposition de la femme enceinte au dioxyde de titane conduit à une accumulation de nanoparticules de TiO2 dans le placenta et à une contamination du foetus, selon une étude menée par des scientifiques de l'INRAE, du LNE, du Groupe de Physique des Matériaux de Rouen, du CHU de Toulouse, de l’Université de Picardie Jules Verne et de l’Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse et publiée en octobre 2020
• En anglais, dans l'article du Guardian publié en mai 2019 "'I wash all my food like crazy': researchers voice concern about nanoparticles"
• Selon Laurence Macia de l'université de Sydney, "le dioxyde de titane interagit avec les bactéries intestinales et altère certaines de leurs fonctions, ce qui peut entraîner l'apparition de maladies. Sa consommation devrait être mieux réglementée par les autorités alimentaires"³⁰ (mai 2019)
• Selon Fabrice Nesslany, de l'Institut Pasteur, "l'utilité est tellement faible, et avec les doutes qui peuvent quand même subsister aujourd'hui (...), ça ne sert à rien, donc dans l'attente d'études plus consolidées, ne l'utilisons pas" (novembre 2018)³¹.
• Selon Héloïse Proquin de l'université de Maastricht aux Pays-Bas³², "la classification de E171 comme exempt d'effets toxiques en raison de son insolubilité et de son inertie n'est plus valable (...) ; la présence d’une inflammation constatée dans des modèles animaux après l’ingestion de E171 pourrait aggraver les maladies inflammatoires de l’intestin et ses effets indésirables sur le développement du cancer colorectal. Par conséquent, nous recommandons que les expériences (...) mettant l'accent sur les tests sur l'homme, soient effectuées pour une évaluation plus approfondie de E171 sur ses effets néfastes potentiels sur l'amélioration du cancer, la dérégulation du système immunitaire et l'inflammation. Ces nouvelles données fourniraient des informations sur les effets sur l'homme pour une évaluation complète des risques, ce qui pourrait entraîner une modification de l'utilisation de l'E171 dans les produits alimentaires : réduction de la quantité de nanoparticules, fixation d'un niveau maximal d’utilisation dans les produits alimentaires, limitation plus stricte des types de produits dans lesquels il peut être utilisé, voire suspension du produit lui-même".
• Selon Gerhard Rogler de l'université de Zurich, "les patients présentant un dysfonctionnement de la barrière intestinale, comme dans la colite, devraient s'abstenir d'aliments contenant du dioxyde de titane" (juillet 2017)³³.
• Selon Francelyne Marano, de l'université Paris-Diderot, "quand leur ajout ne correspond pas à un besoin précis autre que l'amélioration de l'attractivité du produit, par exemple dans les bonbons ou les chewing-gums (...), [les nanoparticules de dioxyde de titane] devraient être interdites car elles n'apportent aucun avantage" (2016 et 2018)³⁴.

NB : Des fabricants et distributeurs français ont retiré les nanoparticules de TiO2 et/ou le E171 de leurs produits avant même l'entrée en vigueur de la suspension du E171 en France en 2020.

Plus généralement, les publications scientifiques sur les risques sanitaires associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) tous secteurs confondus (alimentation mais aussi peintures, cosmétiques, etc.) s'accumulent depuis une quinzaine d’années maintenant. Voir notre fiche sur les risques liées aux nanoparticules de dioxyde de titane.
Malgré cela l'évaluation des risques associés au TiO2 et ses nanoformes dans le cadre de REACH a au moins trois ans de retard ; parce que les fabricants de TiO2 ont refusé de communiquer les données nécessaires à cette évaluation qui était attendue pour 2015³⁵ !

En savoir plus

Voir sur notre site :

• les fiches du Dossier Nano et Alimentation
• la rubrique Nano et Santé
• les fiches Nanoparticules de dioxyde de titane et Risques associés au nano dioxyde de titane

Ailleurs sur le web :
- En français :

• 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

- En anglais :

• Titanium Dioxide Nanoparticles in Food and Personal Care Products—What Do We Know about Their Safety?, Joanna Musial et al., Nanomaterials, juin 2020
• Gastrointestinal absorption and toxicity of nanoparticles and microparticles: Myth, reality and pitfalls explored through titanium dioxide, Barretoda Silva et al., Current Opinion in Toxicology, 19, février 2020

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NOTES & REFERENCES

1 - Voir notamment :

• Au vu des risques liés aux nanomatériaux, l'ANSES préconise un encadrement renforcé, Veillenanos, 15 mai 2014
• Afssa, Nanotechnologies et nanoparticules dans l'alimentation humaine et animale, mars 2009

2 - Cf. Dioxyde de titane : un jalon dans le programme de réévaluation des colorants alimentaires, EFSA, 14 septembre 2016 (communiqué de presse) et Re-evaluation of titanium dioxide (E 171) as a food additive, EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS), EFSA Journal, 14 septembre 2016 ("scientific opinion")
Cet avis a été donné avec du retard sur le calendrier :

• il avait été annoncé pour décembre 2015 (Cf. notamment :
  • Règlement (UE) N° 257/2010 de la Commission du 25 mars 2010 établissant un programme pour la réévaluation des additifs alimentaires autorisés, conformément au règlement (CE) no 1333/2008 du Parlement européen et du Conseil sur les additifs alimentaires
  • Food additives re-evaluation work programme, Paolo Colombo, Senior Scientific Officer - Food Additives Team, Food Ingredients and Packaging (FIP) Unit, EFSA, 28 avril 2014)
• puis repoussée à 2016 : Re-evaluation of food additives: tentative work programme 2016, EFSA, 2016 (?)

3 - Voir notamment :

• Avis relatif aux risques liés à l’ingestion de l’additif alimentaire E171, Anses, 15 avril 2019
• Ingested engineered nanomaterials: state of science in nanotoxicity testing and future research needs, Sohal IS et al., Part Fibre Toxicol., 3;15(1):29, juillet 2018
• Critical review of the safety assessment of titanium dioxide additives in food, Winkler HC et al., J Nanobiotechnology, 1;16(1):51, juin 2018

4 - Cf. INERIS, Proposition d’un repère toxicologique pour l’oxyde de titane nanométrique pour des expositions environnementales par voie respiratoire ou orale, rapport d'étude, novembre 2016

5 - Voir la référence sur notre fiche Quels ingrédients nano dans notre alimentation ?

6 - Cf. INRA, Additif alimentaire E171 : les premiers résultats de l'exposition orale aux nanoparticules de dioxyde de titane, 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 ; Bettini S et al., Food-grade TiO2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon, Scientific Reports, 7:40373, janvier 2017

7 - Cf. Outcome of step 2 of the call for data on titanium dioxide (E 171), Commission européenne, 30 juillet 2017.
Voir aussi la note sur les problèmes de repro-toxicité ci-dessous.

8 - "Data submitted by interested parties as well as their proposed amendment of the EU specifications for titanium dioxide (E 171) were discussed. The Working Group evaluated the available data and considered that additional data and clarifications would be needed to proceed with the assessment". Cf. Minutes of the 1st meeting of the Working Group on specifications of food additives Held on 18th December 2018, Scientific Panel on Food Additives and Flavourings, Brussels, décembre 2018

9 - Cf. Answer on E171 given by Mr Andriukaitis on behalf of the European Commission - Question reference: E-006428/2018, 20 février 2019

10 - Cf. French decision on E171 does not account for the current weight of scientific evidence, TDMA, avril 2019

11 - Dioxyde de titane (E 171) : le Gouvernement saisit l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses) sur les conclusions d'une étude de l'INRA, communiqué du gouvernement, 20 janvier 2017

12 - Cf. Nanoparticules de dioxyde de titane dans l'alimentation (additif E 171) : des effets biologiques qui doivent être confirmés, Communiqué de l'ANSES, 12 avril 2017 et Avis relatif à une demande d'avis relatif à l'exposition alimentaire aux nanoparticules de dioxyde de titane, ANSES, avril 2017
Cet avis a été rendu suite à la demande du gouvernement français.

13 - Cf. Lettre de saisine de la Commision européenne à l'EFSA, DG Sanco, 22 mars2018

14 - Cf. Evaluation of four new studies on the potential toxicity of titanium dioxide used as a food additive (E 171), EFSA Journal, 16(7), juillet 2018

15 - Avis relatif aux risques liés à l’ingestion de l’additif alimentaire E171, Anses, 15 avril 2019

16 - Cf. Statement on the review of the risks related to the exposure to the food additive titanium dioxide (E 171) performed by the French Agency for Food, Environmental and Occupational Health and Safety (ANSES), EFSA, 10 mai 2019

17 - Par exemple :

• des réponses toxiques (dommages à l'ADN) ont été observés in vitro sur des lignées cellulaires épithéliales de l'intestin chez l'homme : cf. Gerloff et al. 2011, 2012, cité par E. Houdeau (voir note plus bas)
• des œdèmes du foie, des lésions du cœur et des mastocytes dans les tissus de l'estomac chez de jeunes rats : cf. Susceptibility of Young and Adult Rats to the Oral Toxicity of Titanium Dioxide Nanoparticles, Small, 9(9/10), 2013
• leur passage à travers l'épithélium intestinal ex vivo, in vivo and in vitro et leur maintien dans les cellules de l'intestin ont également été observés, avec également des lésions chroniques : 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 ;
• des perturbations au niveau immunitaire : Distribution dans l'intestin et impacts sur le système immunitaire de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) après exposition orale chez le rat, Bettini S et al., Nutrition Clinique et Métabolisme, décembre 2014
• voir également :
  • Impact of anatase and rutile titanium dioxide nanoparticles on uptake carriers and efflux pumps in Caco-2 gut epithelial cells, Dorier M et al., Nanoscale, 2015
  • Effects of human food grade titanium dioxide nanoparticle dietary exposure on Drosophila melanogaster survival, fecundity, pupation and expression of antioxidant genes, Jovanovic B et al., Chemosphere, 144 : 43-49, février 2016
  • Nanoparticles in Food - with a focus on the toxicity of titanium dioxide, C. Rydström Lundin, Uppsala University and the Swedish National Food Agency, 2012
• et plus généralement, voir notre fiche Risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2).

18 - Voir notamment :

• Nanoparticules de dioxyde de titane : le E171 traverse la barrière placentaire, INRAE, 7 octobre 2020 ; Basal Ti level in the human placenta and meconium and evidence of a materno-foetal transfer of food-grade TiO2 nanoparticles in an ex vivo placental perfusion model, A. Guillard et al., Particle and Fibre Toxicology, 17(51), 2020
• Detection of titanium particles in human liver and spleen and possible health implications, Heringa MB et al, Particle and Fibre Toxicology, 15:15, 2018 : cette publication a établi la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) dans le foie et la rate de 15 humains (et non plus seulement sur des rats de laboratoire). Dans la moitié des cas, les niveaux étaient supérieurs à celui jugé sans danger pour le foie.
• 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)
• 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

19 - Voir notamment :

• Telomere length and genotoxicity in the lung of rats following intragastric exposure to food-grade titanium dioxide and vegetable carbon particles, Jensen DM et al., Mutagenesis, 29;34(2):203-214, 2019 : "intragastric exposure to E171 is associated with reduced tight junction protein expression in the intestinal barrier and telomere length shortening in the lung in rats."
• Food‐grade titanium dioxide (E171) by solid or liquid matrix administration induces inflammation, germ cells sloughing in seminiferous tubules and blood‐testis barrier disruption in mice, Rodríguez‐Escamilla JC et al., Journal of applied toxicology, 2019 : "This study highlights the attention on matrix food containing E171 and possible adverse effects on testis when E171 is consumed in a liquid matrix".
• The mechanism-based toxicity screening of particles with use in the food and nutrition sector via the ToxTracker reporter system, Brown DM et al., Toxicol. In Vitro, 4;61, 2019 : "The rapid expansion of the incorporation of nano-sized materials in consumer products overlaps with the necessity for high-throughput reliable screening tools for the identification of the potential hazardous properties of the nanomaterials. The ToxTracker assay (mechanism-based reporter assay based on embryonic stem cells that uses GFP-tagged biomarkers for detection of DNA damage, oxidative stress and general cellular stress) is one such tool, which could prove useful in the field of particle toxicology allowing for high throughput screening. Here, ToxTracker was utilised to evaluate the potential hazardous properties of two particulates currently used in the food industry (vegetable carbon (E153) and food-grade TiO2 (E171)). Due to the fact that ToxTracker is based on a stem cell format, it is crucial that the data generated is assessed for its suitability and comparability to more conventionally used relevant source of cells - in this case cells from the gastrointestinal tract and the liver. Therefore, the cell reporter findings were compared to data from traditional assays (cytotoxicity, anti-oxidant depletion and DNA damage) and tissue relevant cell types. The data showed E171 to be the most cytotoxic, decreased intracellular glutathione and the most significant with regards to genotoxic effects. The ToxTracker data showed comparability to conventional toxicity and oxidative stress assays; however, some discrepancies were evident between the findings from ToxTracker and the comet assay".
• Genotoxicity analysis of rutile titanium dioxide nanoparticles in mice after 28 days of repeated oral administration, Manivannan J et al., The Nucleus, 1-8, 2019 : "In this study Swiss albino male mice were gavaged TiO2-NP at sub-acute concentration (0.2, 0.4 and 0.8 mg/kg body weight) over a period of 28 days. Results revealed that TiO2-NP administered was of rutile form with mean average size of 25 nm by transmission electron microscopy. The values of PDI and Zeta potential from DLS of TiO2-NP in suspension specified that the nanomaterial was stable without much agglomeration. Chromosomal aberration assay showed that TiO2-NP is genotoxic and cytotoxic. DNA damage evaluation by comet assay confirmed that long term exposure to TiO2-NP at low concentrations can induce genotoxicity systemically in organs, such as liver, spleen, and thymus cells. Structural chromosomal aberration test from bone marrow cells revealed the clastogenicity of TiO2-NP at sub chronic low concentrations".
• Assessment of titanium dioxide nanoparticles toxicity via oral exposure in mice: effect of dose and particle size, Ali SA et al., Biomarkers, 24(5) : 492-498 , 2019 : "The effect of five days oral administration of TiO2 NPs (21 and 80 nm) with different doses was assessed in mice via measurement of oxidative stress markers; glutathione (GSH), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), malondialdehyde (MDA) and nitric oxide (NO), liver function indices; aspartate and alanine aminotransferases (AST and ALT), chromosomal aberrations and liver histopathological pattern. The results revealed drastic alterations in all the measured parameters and showed positive correlation with the gradual dose increment. In addition, the smaller particle size of TiO2 NPS (21 nm) had more adverse effect in all the selected biochemical parameters, genetic aberrations and histological investigations. Toxicity of TiO2 NPs increases in a dose-dependent manner and vice versa with particles size. The evaluated biomarkers are good indicators for TiO2 NPs toxicity. More detailed studies are required before the recommendation of TiO2 NPS as food additives."
• Repeated administration of the food additive E171 to mice results in accumulation in intestine and liver and promotes an inflammatory status, Talamini L et al., Nanotoxicology, 2019 : repeated oral administration of E171 to mice at a dose level (5 mg/kg body weight for 3 days/week for 3 weeks) comparable to estimated human dietary exposure, resulted in TiO2 deposition in the liver and intestine; titanium accumulation in liver was associated with necroinflammatory foci containing tissue monocytes/macrophages; three days after the last dose, increased superoxide production and inflammation were observed in the stomach and intestine. Overall, the present study indicates that the risk for human health associated with dietary exposure to E171 needs to be carefully considered".
• Gender difference in hepatic toxicity of titanium dioxide nanoparticles after subchronic oral exposure in Sprague‐Dawley rats, Chen Z et al., Journal of Applied Toxicology, 2019 : the study examined female and male Sprague‐Dawley rats administrated with TiO2 NPs orally at doses of 0, 2, 10 and 50 mg/kg body weight per day for 90 days ; it found significant hepatic toxicity that could be induced by subchronic oral exposure to TiO2 NPs, which was more obvious and severe in female rats and caused through indirect pathways
• Hepatic and Renal Toxicity Induced by TiO2 Nanoparticles in Rats: A Morphological and Metabonomic Study, Valentini, X et al., Journal of Toxicology, 2019 : "Rats were exposed to different doses of TiO2 nanoparticles and sacrificed, respectively, 4 days, 1 month, and 2 months after treatment. Dosage of TiO2 in tissues revealed an important accumulation of TiO2 in the liver. The nanoparticles induced morphological and physiological alterations in liver and kidney. In the liver, these alterations mainly affect the hepatocytes located around the centrilobular veins. These cells were the site of an oxidative stress evidenced by immunocytochemical detection of 4-hydroxynonenal (4-HNE). Kupffer cells are also the site of an important oxidative stress following the massive internalization of TiO2 nanoparticles. Enzymatic markers of liver and kidney functions (such as AST and uric acid) are also disrupted only in animals exposed to highest doses. The metabonomic approach allowed us to detect modifications in urine samples already detectable after 4 days in animals treated at the lowest dose. This metabonomic pattern testifies an oxidative stress as well as renal and hepatic alterations."

20 - Cf. Mixture toxicity effects and uptake of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles and 3,3',4,4'-tetrachlorobiphenyl (PCB77) in juvenile brown trout following co-exposure via the diet, Lammel T et al., Aquat Toxicol., 213:105195, août 2019

21 - Voir notamment :

• Possible effects of titanium dioxide particles on human liver, intestinal tissue, spleen and kidney after oral exposure, Brand W et al., Nanotoxicology, 2020 : "TiO2 can trigger a number of key events in liver and intestine: Reactive Oxygen Species (ROS) generation, induction of oxidative stress and inflammation".
• Detection of titanium particles in human liver and spleen and possible health implications, Heringa MB et al, Particle and Fibre Toxicology, 15:15, 2018 : cette publication a établi la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) dans le foie et la rate de 15 humains (et non plus seulement sur des rats de laboratoire). Dans la moitié des cas, les niveaux étaient supérieurs à celui jugé sans danger pour le foie.
• Risk assessment of titanium dioxide nanoparticles via oral exposure, including toxicokinetic considerations, Heringa MB et al., Nanotoxicology, octobre 2016 (institut sanitaire des Pays-Bas : RIVM) : risques pour le foie, les ovaires et les testicules

22 - Voir notamment :

• Transcriptome changes in undifferentiated Caco-2 cells exposed to food-grade titanium dioxide (E171): contribution of the nano- and micro- sized particles, Proquin H et al., Scientific Reports, 9, 2019 : "The gene expression changes associated with the immune system and inflammation induced by E171, MPs, and NPs suggest the creation of a favourable environment for colon cancer development".
• Impacts of Additive Food E171 (Titanium Dioxide) on the Gut Microbiota and Colorectal Carcinogenesis in ApcMIN/+ Murine Model, Brugiroux S et al., Gastroenterology, 156, (6), 1 : S-679, mai 2019 : "Additive E171 promotes colonic tumorigenesis and induces change in gut microbiota composition. Underlying carcinogenic mechanisms focusing on microbiota dysbiosis implication are in progress. This study supports the carcinogenic properties of TiO2 in the context of colorectal cancer".
• Transcriptomics analysis reveals new insights in E171-induced molecular alterations in a mouse model of colon cancer, Proquin H et al., Scientific Reports, 8 : 9738, 2018 : "Titanium dioxide as a food additive (E171) has been demonstrated to facilitate growth of chemically induced colorectal tumours in vivo and induce transcriptomic changes suggestive of an immune system impairment and cancer development. The present study aimed to investigate the molecular mechanisms behind the tumour stimulatory effects of E171 in combination with azoxymethane (AOM)/dextran sodium sulphate (DSS) and compare these results to a recent study performed under the same conditions with E171 only. BALB/c mice underwent exposure to 5 mg/kgbw/day of E171 by gavage for 2, 7, 14, and 21 days. Whole genome mRNA microarray analyses on the distal colon were performed. The results show that E171 induced a downregulation of genes involved in the innate and adaptive immune system, suggesting impairment of this system. In addition, over time, signalling genes involved in colorectal cancer and other types of cancers were modulated. In relation to cancer development, effects potentially associated with oxidative stress were observed through modulation of genes related to antioxidant production. E171 affected genes involved in biotransformation of xenobiotics which can form reactive intermediates resulting in toxicological effects. These transcriptomics data reflect the early biological responses induced by E171 which precede tumour formation in an AOM/DSS mouse model"
• Beyond the white: effects of the titanium dioxide food additive E171 on the development of colorectal cancer, Proquin, H, Maastricht: Gildeprint Drukkerijen, 2018 (Extrait du résumé : "colorectal cancer is the second most prevalent cancer in women and the third in men (...) ; E171 may enhance colorectal tumour formation. (...) The NPs fraction by its small size and higher surface area seems to induce more adverse effects than the MPs. Yet, the fact that MPs have an effect on ROS, DNA damage, and gene expression changes implies that potential health risks cannot be eliminated by increasing the proportion of MPs in E171. (...) For a full risk assessment, additional experiments should be performed (...) E171 is not inert and the adverse effects may not only contribute to cancer development in colon but may also aggravate inflammatory bowel diseases".)
• Gene expression profiling in colon of mice exposed to food additive titanium dioxide (E171), Proquin H et al., Food Chem Toxicol., 111:153-16, janvier 2018 : une exposition de 21 jours à la dose de 5 mg/kg/j induit dans le côlon des changements significatifs dans l’expression de gènes impliqués dans le stress oxydatif, le système immunitaire et des gènes liés au cancer.
• INRA, Additif alimentaire E171 : les premiers résultats de l'exposition orale aux nanoparticules de dioxyde de titane, 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 ; Bettini S et al., Food-grade TiO2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon, Scientific Reports, 7:40373, janvier 2017
• Titanium dioxide food additive (E171) induces ROS formation and genotoxicity: contribution of micro and nano-sized fractions, Proquin H et al., Mutagenesis, 32(1) - 1 : 139–149, janvier 2017 : l'étude met en évidence des effets génotoxiques du E171 sur des cellules hépitéliales intestinales et une sous-expression des enzymes anti-oxydantes associés à des dommages oxydatifs à l'ADN, ce qui conforte l'hypothèse d'un impact sur la carcinogénèse colorectale
• Food-grade titanium dioxide exposure exacerbates tumor formation in colitis associated cancer model, Urrutia-Ortega IM et al., Food and Chemical Toxicology, 93 : 20-31, juillet 2016 : l’étude a établi chez des souris un effet promoteur des tumeurs coliques avec inflammation aiguë du colon associée à une carcinogénèse chimiquement induite

23 - Voir notamment :

• Impacts of foodborne inorganic nanoparticles on the gut microbiota-immune axis: potential consequences for host health, Lamas B, Martins Breyner N, Houdeau E, Particle and Fibre Toxicology, 2020
• Impacts of Additive Food E171 (Titanium Dioxide) on the Gut Microbiota and Colorectal Carcinogenesis in ApcMIN/+ Murine Model, Brugiroux S et al., Gastroenterology, 156, (6), 1 : S-679, mai 2019 : "Additive E171 promotes colonic tumorigenesis and induces change in gut microbiota composition. Underlying carcinogenic mechanisms focusing on microbiota dysbiosis implication are in progress. This study supports the carcinogenic properties of TiO2 in the context of colorectal cancer".
• E171 : cet additif alimentaire modifie la flore intestinale, Futura Sciences, mai 2019 (voir en anglais : Common food additive found to affect gut microbiota, The University of Sydney, 13 mai 2019 et Impact of the Food Additive Titanium Dioxide (E171) on Gut Microbiota-Host Interaction, Pinget G. et al., Front. Nutr., 2019 : "We investigated the impact of food grade TiO2 on gut microbiota of mice when orally administered via drinking water. While TiO2 had minimal impact on the composition of the microbiota in the small intestine and colon, we found that TiO2 treatment could alter the release of bacterial metabolites in vivo and affect the spatial distribution of commensal bacteria in vitro by promoting biofilm formation. We also found reduced expression of the colonic mucin 2 gene, a key component of the intestinal mucus layer, and increased expression of the beta defensin gene, indicating that TiO2 significantly impacts gut homeostasis. These changes were associated with colonic inflammation, as shown by decreased crypt length, infiltration of CD8+ T cells, increased macrophages as well as increased expression of inflammatory cytokines. These findings collectively show that TiO2 is not inert, but rather impairs gut homeostasis which may in turn prime the host for disease development".)
• Toxicity of food-grade TiO2 to commensal intestinal and transient food-borne bacteria: New Insights Using Nano-SIMS and Synchrotron UV Fluorescence Imaging, Radziwill-Bienkowska JM et al., Front Microbiol., 9: 794, 2018 : "E171 may be trapped by commensal and transient food-borne bacteria within the gut. In return, it may induce some physiological alterations in the most sensitive species, with a putative impact on gut microbiota composition and functioning, especially after chronic exposure"
• Oral administration of rutile and anatase TiO2 nanoparticles shifts mouse gut microbiota structure, Li J et al., Nanoscale, 10, 7736-7745, 2018 : "chronic overconsumption of TiO2 NP-containing foods is likely to deteriorate the gastrointestinal tract and change the structures of microbiota"
• Does The Titanium Dioxide In Food And Nanomaterials Affect The Gut Microbiome?, 3 octobre 2017 (communiqué de presse) : "the titanium dioxide (TiO2) frequently used in foods, coatings, pigments, and paints that is ingested can affect both the types of bacteria present in the human gut and the pH of the colon" (voir l'article académique : Food and Industrial Grade Titanium Dioxide Impacts Gut Microbiota, Travis W et al., Environmental Engineering Science, 34(8): 537-550, août 2017
• Mucus and microbiota as emerging players in gut nanotoxicology: The example of dietary silver and titanium dioxide nanoparticles, Mercier-Bonin M et al., Critical Reviews in Food Science and Nutrition, octobre 2016

24 - Voir par exemple Exposure to Titanium Dioxide Nanoparticles During Pregnancy Changed Maternal Gut Microbiota and Increased Blood Glucose of Rat, Mao Z et al., Nanoscale Research Letters, 14:26, décembre 2019 : "Our study pointed out that TiO2 NPs induced the alteration of gut microbiota during pregnancy and increased the fasting blood glucose of pregnant rats, which might increase the potential risk of gestational diabetes of pregnant women."

25 - Voir notamment :

• Repeated administration of the food additive E171 to mice results in accumulation in intestine and liver and promotes an inflammatory status, Talamini L et al., Nanotoxicology, 2019 : repeated oral administration of E171 to mice at a dose level (5 mg/kg body weight for 3 days/week for 3 weeks) comparable to estimated human dietary exposure, resulted in TiO2 deposition in the liver and intestine; titanium accumulation in liver was associated with necroinflammatory foci containing tissue monocytes/macrophages; three days after the last dose, increased superoxide production and inflammation were observed in the stomach and intestine. Overall, the present study indicates that the risk for human health associated with dietary exposure to E171 needs to be carefully considered".
• The food additive E171 and titanium dioxide nanoparticles indirectly alter the homeostasis of human intestinal epithelial cells in vitro, Dorier M et al., Environ. Sci.: Nano, Advance Article, 2019 : "Epithelial cells repeatedly exposed to TiO2 developed an inflammatory profile, together with increased mucus secretion. Epithelial integrity was unaltered, but the content of ATP-binding cassette (ABC) family xenobiotic efflux pumps was modified. Taken together, these data show that TiO2 moderately but significantly dysregulates several features that contribute to the protective function of the intestine."
• In vitro intestinal epithelium responses to titanium dioxide nanoparticles, Pedata P et al., Food Research International, 119 : 634-642, mai 2019 : "The well-established Caco-2 cell line differentiated for 21 days on permeable supports was used as a predictive model of the human intestinal mucosa to identify the biological response triggered by TiO2 particles. Exposure to 42 μg/mL TiO2 nanoparticles disrupted the tight junctions-permeability barrier with a prompt effect detectable after 4 h incubation time and wide effects on barrier integrity at 24 h. Transport and ultrastructural localization of TiO2 nanoparticles were determined by ICP-OES, TEM and ESI/EELS analysis, respectively. Nano-sized particles were efficiently internalized and preferentially entrapped by Caco-2 monolayers. Storage of TiO2 nanoparticles inside the cells affected enterocytes viability and triggered the production of pro-inflammatory cytokines, including TNF-α and IL-8. Taken together these data indicate that nano-sized TiO2 particles exert detrimental effects on the intestinal epithelium layer."
• Titanium dioxide nanoparticle exposure alters metabolic homeostasis in a cell culture model of the intestinal epithelium and Drosophila melanogaster, Richter JW et al., Nanotoxicology, mars 2018 : "TiO2 nanoparticles damage the intestinal microvilli and alter glucose transport across the intestinal epithelium"
• Pro-inflammatory adjuvant properties of pigment-grade titanium dioxide particles are augmented by a genotype that potentiates interleukin 1β processing, Riedle S et al., Particle and Fibre Toxicology, 14:51, décembre 2017 : "Dietary TiO2 particles have an impact on the production of the pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF-α by LPS pre-stimulated murine macrophages in vitro, and TiO2 particles can act as IL-1β-inducing adjuvants for bacterial MAMPs that contain MDP moieties. The impact of this adjuvant effect is genotype-dependent. Primed macrophages from Nod2 m/m mice showed an elevated IL-1β response to incubation with TiO2 particles and peptidoglycan compared to cells from WT mice."
• Titanium Dioxide Nanoparticles Can Exacerbate Colitis, University of Zurich, 19 juillet 2017 : Des chercheurs de l'université de Zurich tirent la sonnette d'alarme sur les inflammations et dommages créés par les nanoparticules de dioxyde de titane sur le mucus intestinal de souris. Ils recommandent aux personnes atteintes de colites d'éviter les aliments contenant ces particules de dioxyde de titane. Cf. Ruiz PA et al., Titanium dioxide nanoparticles exacerbate DSS-induced colitis: role of the NLRP3 inflammasome, Gut., 66(7) : 1216-1224, juillet 2017
• Continuous in vitro exposure of intestinal epithelial cells to E171 food additive causes oxidative stress, inducing oxidation of DNA bases but no endoplasmic reticulum stress, Dorier M et al., Nanotoxicology, 11(6):1-54, juillet 2017 : "E171 induces moderate toxicity in epithelial intestinal cells, via oxidation"
• Titanium dioxide food additive (E171) induces ROS formation and genotoxicity: contribution of micro and nano-sized fractions, Proquin H et al., Mutagenesis, 32 (1): 139-149, janvier 2017 : "E171, MPs and NPs are stable in cell culture medium with 0.05% BSA. The capacity for ROS generation in a cell-free environment was highest for E171, followed by NPs and MPs. Only MPs were capable to induce ROS formation in exposed Caco-2 cells. E171, MPs and NPs all induced single-strand DNA breaks. Chromosome damage was shown to be induced by E171, as tested with the micronucleus assay in HCT116 cells. In conclusion, E171 has the capability to induce ROS formation in a cell-free environment and E171, MPs and NPs have genotoxic potential. The capacity of E171 to induce ROS formation and DNA damage raises concerns about potential adverse effects associated with E171 (TiO2) in food".
• Titanium dioxide nanoparticle ingestion alters nutrient absorption in an in vitro model of the small intestine, Guo Z et al., NanoImpact, 5 : 70-82, janvier 2017
• Impact of E171 food additive (tio2) on human intestinal cells: from toxicity to impairment of intestinal barrier function (p.150), Dorier M et al., Nanosafe 2016, novembre 2016 : "TiO2-NPs and E171 food additive may modify the intestinal barrier function. They may thus be involved in the development and/or aggravation of inflammatory pathologies like inflammatory bowel diseases" ; ces résultats sont issus de la thèse de Marie Dorier dont les travaux menés entre 2013 et 2016 montrent que le E171 et les nanoparticules de TiO2 sont modérément toxiques. Ils n'engendrent pas de mortalité cellulaire ni de cassures à l'ADN. Néanmoins, ils provoquent une accumulation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires et modulent certains marqueurs impliqués dans le stress oxydant, le stress du réticulum endoplasmique et l'inflammation. Ils impactent également la sécrétion et la composition de la couche de mucus, l'expression des transporteurs ABC, qui sont des paramètres impliqués dans la fonction de barrière de l'épithélium intestinal, le rendant possiblement plus vulnérable aux agressions extérieures.

26 - Cf. Vasomotor function in rat arteries after ex vivo and intragastric exposure to food-grade titanium dioxide and vegetable carbon particles, Jensen DM et al., Particle and Fibre Toxicology, 15:12, 2018

27 - Voir notamment :

• Gestational exposure to titanium dioxide nanoparticles impairs the placentation through dysregulation of vascularization, proliferation and apoptosis in mice, Zhang L et al., Int J Nanomedicine, 13: 777–789, 2018 : "Gestational exposure to TiO2 NPs significantly impairs the growth and development of placenta in mice, with a mechanism that seems to be involved in the dysregulation of vascularization, proliferation and apoptosis."
• Maternal exposure to titanium dioxide nanoparticles during pregnancy and lactation alters offspring hippocampal mRNA BAX and Bcl-2 levels, induces apoptosis and decreases neurogenesis, Ebrahimzadeh Bideskan A et al., Exp Toxicol Pathol., 5;69(6):329-337, juillet 2017 : "Maternal exposure of rats to TiO2-NPs significantly impact hippocampal neurogenesis and apoptosis in the offspring. The potential impact of nanoparticle exposure for millions of pregnant mothers and their offspring across the world is potentially devastating."
• Maternal exposure to nanosized titanium dioxide suppresses embryonic development in mice, Hong F et al., Int J Nanomedicine, 12: 6197–6204, 2017, cité par le Haut Conseil de la Santé publique (HCSP) : "Chez la souris gestante exposée par voie orale aux NPs de TiO2 entre 0 et 17 jours de gestation à des doses allant jusqu’à 100 mg/kg pc/jour, la concentration en Ti augmente dans le sérum de la mère, dans le placenta et dans le fœtus. Des anomalies de poids et de développement squelettique sont également retrouvées dans le fœtus. Ces résultats indiquent que les NPs de TiO2 peuvent traverser la barrière placentaire chez la souris en entrainant des conséquences dans le développement fœtal": "Exposition maternelle aux NPs de TiO2" in 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, HCSP, avril 2018 (rendu public en juin 2018)

28 - Cf. The effects of a human food additive, titanium dioxide nanoparticles E171, on Drosophila melanogaster - a 20 generation dietary exposure experiment, JovanovićB et al., Scientific Reports, 8 (version en ligne, décembre 2018) : "Exposure to E171 resulted in: a change in normal developmental and reproductive dynamics, reduced fecundity after repetitive breeding, increased genotoxicity, the appearance of aberrant phenotypes and morphologic changes to the adult fat body. Marks of adaptive evolution and directional selection were also exhibited. The larval stages were at a higher risk of sustaining damage from E171 as they had a slower elimination rate of TiO2 compared to the adults. This is particularly worrisome, since among the human population, children tend to consume higher daily concentrations of E171 than do adults. The genotoxic effect of E171 was statistically higher in each subsequent generation compared to the previous one. Aberrant phenotypes were likely caused by developmental defects induced by E171, and were not mutations, since the phenotypic features were not transferred to any progeny even after 5 generations of consecutive crossbreeding. Therefore, exposure to E171 during the early developmental period carries a higher risk of toxicity. The fact that the daily human consumption concentration of E171 interferes with and influences fruit fly physiological, ontogenetic, genotoxic, and adaptive processes certainly raises safety concerns."

29 - Comparative toxicity of a food additive TiO2, a bulk TiO2, and a nano-sized P25 to a model organism the nematode C. elegans, Ma H et al., Environmental Science and Pollution Research, 26(4) : 3556–3568, février 2019 : "a comparative toxicity study was performed on a food-grade TiO2 (f-TiO2), a bulk TiO2 (b-TiO2), and a nano-sized TiO2 (Degussa P25), and in the nematode Caenorhabditis elegans. The f-TiO2, b-TiO2, and P25 had a primary particle size (size range) of 149 (53–308) nm, 129 (64–259) nm, and 26 (11–52) nm, respectively. P25 showed the greatest phototoxicity with a 24-h LC50 of 6.0 mg/L (95% CI 5.95, 6.3), followed by the f-TiO2 (LC50 = 6.55 mg/L (95% CI 6.35, 6.75)), and b-TiO2 was the least toxic. All three TiO2 (1–10 mg/L) induced concentration-dependent effects on the worm’s reproduction, with a reduction in brood size by 8.5 to 34%. They all caused a reduction of worm lifespan, accompanied by an increased frequency of age-associated vulval integrity defects (Avid). The impact on lifespan and Avid phenotype was more notable for P25 than the f-TiO2 or b-TiO2. Ingestion and accumulation of TiO2 particles in the worm intestine was observed for all three materials by light microscopy. These findings demonstrate that the food pigment TiO2 induces toxicity effects in the worm and further studies are needed to elucidate the human health implication of such toxicities."

30 - Cf. Common food additive found to affect gut microbiota, The University of Sydney, 13 mai 2019 et Impact of the Food Additive Titanium Dioxide (E171) on Gut Microbiota-Host Interaction, Pinget G. et al., Front. Nutr., 2019

31 - Cf. Vidéo de Fabrice Nesslany (Institut Pasteur de Lille) au Colloque nano à la Maison de la Chimie, 7 novembre 2018

32 - Beyond the white: effects of the titanium dioxide food additive E171 on the development of colorectal cancer, Proquin, H, Maastricht: Gildeprint Drukkerijen, 2018

33 - Cf. Titanium Dioxide Nanoparticles Can Exacerbate Colitis, University of Zurich, 19 juillet 2017 : Des chercheurs de l'université de Zurich tirent la sonnette d'alarme sur les inflammations et dommages créés par les nanoparticules de dioxyde de titane sur le mucus intestinal de souris. Ils recommandent aux personnes atteintes de colites d'éviter les aliments contenant ces particules de dioxyde de titane.

34 - Cf. Francelyne Marano, Faut-il avoir peur des nanos ?, Buchet Chastel, avril 2016. Voir aussi plus récemment son intervention lors du Débat Santé Environnement : "Substances chimiques : l'Europe nous protège-t-elle ?" au Ministère de la Transition écologique et solidaire, (1h55min), 18 octobre 2018

35 - Cf. http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=RisquesNDioxTitane#EvalReach

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Archives :

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Page initialement mise en ligne en mai 2018

Les portes d'entrée des nanomatériaux dans le corps humain

Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout octobre 2020

Cette fiche est la première partie de notre Dossier Nano et Risques pour la santé. Elle a vocation à être complétée et mise à jour avec l'aide des adhérents et veilleurs d'Avicenn. Vous pouvez vous aussi contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.

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On distingue communément trois principales voies d'exposition potentielle aux nanomatériaux :

• Inhalation - Appareil respiratoire
  
• Ingestion - Appareil digestif
  
• Contact cutané - Peau
  

Mais elles sont en fait plus nombreuses :

• Voie urogénitale
  
• Effraction cutanée (tatouages)
  
• Voie parentérale (intra-veineuses, vaccins, ...)
  
• Muqueuse buccale (dentifrices, médicaments oro-dispersibles, chewing-gums, ...)
  

Le degré de pénétration des nanomatériaux est dans chaque cas conditionné par les caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux (taille, forme, etc.).

Inhalation*

L'inhalation constitue la principale voie de pénétration des nanomatériaux dans le corps humain¹, en tout cas pour les travailleurs impliqués dans la fabrication ou manipulation de nanomatériaux sous forme de poudre.
Les nanomatériaux susceptibles d'être inhalés par le grand public sont ceux qui sont contenus sous forme de poudre ou dans les sprays : produits ménagers, sprays de crèmes solaires, peintures aérosols par exemple.
Une fois inhalés, les nanomatériaux peuvent être rejetés ou rester dans l'appareil respiratoire (sur les fosses nasales, les bronches et les alvéoles pulmonaires) ou encore être conduits dans le système gastro-intestinal après déglutition.
Une fois inhalés, les nanomatériaux de diamètre compris entre 10 et 100 nm pénètrent plus profondément dans les alvéoles que les particules micrométriques ; en revanche les nanomatériaux plus petits restent dans les voies aériennes supérieures².

Ingestion*

Présents dans notre alimentation, dans les médicaments, dans les dentifrices, rouges ou baumes à lèvres, les nanomatériaux peuvent se retrouver dans le système gastro-intestinal.
Plus les nanomatériaux sont petits, plus ils semblent absorbés par l'appareil digestif et dispersés ensuite dans l'organisme³.

Contact cutané*

Les nanomatériaux présents dans les cosmétiques ou les vêtements par exemple peuvent entrer au contact de notre peau.
La pénétration des nanomatériaux à travers la peau - parfois expressément recherchée⁴ - est possible mais serait relativement limitée⁵, même si les résultats sont souvent contradictoires et rendus peu exploitables en raison notamment d'une insuffisante caractérisation physico-chimique des nanomatériaux et / ou de la diversité des montages expérimentaux⁶.

Dans l'ensemble, la littérature suggère néanmoins que le taux de pénétration des nanoparticules peut être plus élevé que pour des particules plus grosses, davantage bloquées par les couches supérieures de l'épiderme.
De nombreuses incertitudes demeurent.
Leur passage à travers la peau serait facilité par le sébum, la sueur, les flexions répétées de la peau, ainsi que par les lésions cutanées (en cas d’eczéma ou de boutons, de brûlure due par exemple à un coup de soleil, d’une micro-coupure résultant du rasage, etc.).

L'une des questions cruciales à élucider concerne le devenir des nanoparticules au niveau des follicules pileux, encore indéterminé. La présence de cellules souches, qui peuvent migrer, pose la question du possible transport des nanoparticules à l'intérieur du corps via ce canal. Des dermatologues des Hôpitaux Bichat et Rothschild ont, pour la première fois, observé au Synchrotron soleil la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) le long de follicules pileux d’une patiente atteinte d’alopécie frontale fibrosante (chute de cheveux en haut du front) qui utilise quotidiennement, depuis 15 ans, des écrans solaires contenant du TiO2⁷.

Autres voies

• Voie urogénitale

Des nanomatériaux comme le nanoargent entrent dans la composition de sous-vêtements, de gels vaginaux antibactériens et spermicides⁸. Franchissent-ils alors les barrières physiologiques ? Avicenn n'a pas recensé d'études sur ce sujet.

• Effraction cutanée

Récemment, plusieurs équipes de chercheurs ont alerté sur les risques liés au transfert de nanoparticules contenues dans les encres et/ou aiguilles de tatouages vers le sang, les vaisseaux et ganglions lymphatiques (entraînant leur gonflement chronique) et différents organes, pouvant entraîner des réactions d'hypersensibilité ou d'allergies⁹.

• Voie parentérale (intra-veineuses, vaccins, ...)

Cette voie est utilisée en médecine : il s'agit des voies intraveineuses, sous-cutanée, intradermique ou intramusculaire, par lesquelles des nanomatériaux peuvent être introduits dans le corps humain.
Des dispositifs médicaux implantables comportant des nanorevêtements sont également testés ou développés (pace-makers, prothèses).
Des nanoparticules sont également présentes dans des vaccins :

• certaines par contamination non volontaire¹⁰, mais en nombre si infime qu'il pourrait, selon l'Agence européenne des médicaments, être constaté "partout dans l'environnement" et "ne devrait pas être considéré comme un risque pour la santé"¹¹
• d'autres à des fins prophylactiques (préventives) ou thérapeutiques¹², principalement à l'état de recherche et développement voire pour certains déjà en voie de commercialisation.

• Muqueuse buccale (dentifrices, médicaments oro-dispersibles, chewing-gums, ...)

Les muqueuses buccales sont perméables ; c'est d'ailleurs pour ça que les granules homéopathiques et d'autres médicaments dits "orodispersibles" doivent être placées sous la langue (on parle d'un mode d'administration "sublingual") pour "fondre" à cet endroit et être rapidement absorbés par l'organisme. Une partie des nanoparticules contenues dans les dentifrices, médicaments ou chewing-gums est "absorbée" à ce niveau¹³.

⇒ Et après ? Là encore les incertitudes sont nombreuses. Leur devenir dans l'organisme est encore mal connue : une fois dans le corps, les nanomatériaux ne sont pas nécessairement dégradés ou éliminés et peuvent s'accumuler et avoir des effets délétères.
Dans tous les cas, les caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux (taille, forme, etc.) influent sur le degré de pénétration et la toxicité des nanomatériaux dans l'organisme.

Lire aussi nos fiches :
- Nano et Santé : Bibliographie, veillenanos.fr
- Pourquoi tant d'incertitudes sur les risques associés aux nanomatériaux ?, veillenanos.fr
- "Caractéristiques physico-chimiques" et toxicité des nanomatériaux, veillenanos.fr
- Quel devenir et comportement des nanomatériaux dans le corps humain ?, veillenanos.fr
- Nano et Alimentation - Risques pour la santé : inquiétudes et incertitudes, veillenanos.fr
- Comment financer les études de risques associés aux nanomatériaux ?, veillenanos.fr
- L'approche nano 'safe by design' ? Décryptage d'Avicenn, veillenanos.fr
- Nano et Cosmétiques, veillenanos.fr

Ailleurs sur le web :

• Bencsik A., Les nanoparticules nuisent-elles au cerveau ?, Pour la science, n°448, février 2015

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NOTES et REFERENCES

1 - Pour plus de détails, voir notamment :

• Human study reveals nanoparticles cross from lungs into blood - Gold nanoparticles accumulate in arterial plaques, Chemical Watch, mai 2017 (cf. Inhaled Nanoparticles Accumulate at Sites of Vascular Disease, Miller MR et al., ACS Nano, 11(5) : 4542-4552, avril 2017)
• Les nanoparticules d'uranium traversent la barrière pulmonaire, Aktis (IRSN), octobre-décembre 2013
• Les nanomatériaux, INRS, ED6050, septembre 2012.

2 - Cf. Les nanomatériaux, INRS, ED6050, septembre 2012.

3 - Voir nos fiches :

• Nano et Alimentation - Risques pour la santé : inquiétudes et incertitudes (et les références ainsi que la bibliographie associées), veillenanos.fr
• Travaux de recherche autour des risques et/ou de la détection des nanomatériaux dans l'alimentation, veillenanos.fr

4 - Voir par exemple "Nos cosmétiques valent de l'or", Magazine Avantages, 7 décembre 2018 : "En passant la barrière cutanée, l’or permettrait de lutter contre le stress oxydatif dû à la pollution et aux UV, limitant ainsi les rides. Il serait aussi capable de lutter contre les tâches et booster le système immunitaire de la peau."

5 - Cf. :

• NanoTiO2 Sunscreen Does Not Prevent Systemic Oxidative Stress Caused by UV Radiation and a Minor Amount of NanoTiO2 is Absorbed in Humans, Pelclova D et al., Nanomaterials, 9(6), 888, 2019
• Support for the Safe Use of Zinc Oxide Nanoparticle Sunscreens: Lack of Skin Penetration or Cellular Toxicity after Repeated Application in Volunteers, Mohammed YH, Journal of Investigative Dermatology, 139(2) : 308–315, février 2019
• Crème solaire, nanoparticules et alopécie frontale, Synchrotron soleil, communiqué de presse, février 2018 (voir également l'article académique en anglais : Alopécie frontale fibrosante post-ménopausique : une réaction lichénoïde aux nanoparticules de dioxyde de titane présentes dans les follicules pileux?, Gary C et al., Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, 144 (12), S206, 2017)
• Nanoparticules de dioxyde de titane et d'argent- Exposition cutanée, Proust N, Techniques de l'Ingénieur, janvier 2017
• Bioengineered sunscreen blocks skin penetration and toxicity, NIBIB, décembre 2015
• La peau est-elle vraiment imperméable aux nanoparticules ?, Vinches L et Halle S, Bulletin de veille scientifique, n° 27, ANSES, septembre 2015
• Nanoparticles skin absorption: New aspects for a safety profile evaluation, Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2015 : selon cette revue de la littérature,
  • les nanoparticules de diamètre inférieur à 4 nm peuvent pénétrer et imprégner la peau intacte,
  • les nanoparticules de diamètre compris entre 4 et 20 nm peuvent potentiellement pénétrer une peau intacte et lésée,
  • les nanoparticules de diamètre compris entre 21 et 45 nm peuvent uniquement pénétrer et imprégner une peau lésée,
  • les nanoparticules de diamètre supérieur à 45 nm ne peuvent pénétrer ni imprégner la peau.
  • d'autres aspects jouent un rôle important, surtout pour les nanoparticules métalliques, à savoir leur dissolution dans les milieux physiologiques, qui peuvent causer des effets locaux et systémiques, leur potentiel sensibilisant ou toxique et la tendance à créer des agrégats.
• Interactions of Skin with Gold Nanoparticles of Different Surface Charge, Shape, and Functionality, Fernandes R et al., Small, octobre 2014
• Dermal exposure potential from textiles that contain silver nanoparticles, International Journal of Occupational and Environmental Health, 20(3), juillet 2013
• Dermal Absorption of Nanomaterials, Agence de protection de l'environnement du Danemark, 2013
• Exposition professionnelle aux nanoparticules et protection cutanée, Archives des Maladies Professionnelles et de l'Environnement, 74(5), 488-498, novembre 2013
• Relance de la polémique sur la capacité des nanoparticules à traverser la barrière cutanée, veillenanos.fr, 3 octobre 2012
• Nanoparticules de dioxyde de titane et d'oxyde de zinc dans les produits cosmétiques : Etat des connaissances sur la pénétration cutanée, génotoxicité et cancérogenèse - Point d'information, AFSSAPS, 14 juin 2011 (voir pp. 28-29 du rapport d'état des connaissances pour une présentation de l'étude de Gulson) : l'Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé (Afssaps) avait constaté que les études scientifiques ne montraient pas de pénétration cutanée significative des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) pour les peaux saines, mais ne permettent pas de tirer de conclusion dans un sens ou dans l'autre pour les peaux lésées. L'Afssaps a donc recommandé de ne pas appliquer de crème contenant du nano TiO2 sur des peaux lésées (par exemple par des coups de soleil) du fait des risques potentiels pour la santé humaine ; elle a également déconseillé d'utiliser sur le visage ou dans des locaux fermés les cosmétiques contenant des nanoparticules et se présentant sous formes de spray

6 - La synthèse la plus récente sur le sujet a été publiée en mai 2020 : Are nanomaterials getting under your skin?, RIVM & RPA consortium of Triskelion, ECHA, EUON, mai 2020 : les experts des Pays-Bas mandatés par l'agence européenne des produits chimiques (ECHA) pour analyser les travaux de recherche sur l'absorption cutanée des nanomatériaux soulignent le manque de données comparables et de qualité et recommandent des programmes de recherche bien organisés et structurés en phase avec les lignes directrices de l'OCDE en matière de tests.
Une étude publiée en mai 2020 également fait état de résultats intéressants : Penetration of Zinc into Human Skin after Topical Application of Nano Zinc Oxide Used in Commercial Sunscreen Formulations, Holmes AM et a., ACS Appl. Bio Mater., 2020
Auparavant, nous avions noté que la plupart des protocoles ne reflètent pas les conditions réelles d'utilisation des crèmes solaires. En 2012, des recherches avaient par exemple été menées sur des échantillons de peau de cochon, sur une durée maximale de 16 heures seulement, sans prendre en compte des facteurs pourtant déterminants, comme la flexion de la peau ou les produits rajoutés par les industries cosmétiques pour favoriser la pénétration cutanée des produits actifs. Cf. INTERNATIONAL : Relance de la polémique sur la capacité des nanoparticules à traverser la barrière cutanée, veillenanos.fr, 3 octobre 2012. Or, dans une autre étude australienne publiée en 2010, effectuée sur des humains (et non pas des cochons), à partir de crèmes solaires utilisant des nanoparticules d'oxyde de zinc, il avait été montré que de faibles quantités de zinc traversaient la barrière cutanée. Il avait fallu attendre deux jours pour en détecter dans le sang des volontaires. Cf. Small Amounts of Zinc from Zinc Oxide Particles in Sunscreens Applied Outdoors Are Absorbed through Human Skin, Gulson B et al., Toxicological Sciences, 118(1) : 140–149, novembre 2010

7 - Cf. Crème solaire, nanoparticules et alopécie frontale, Synchrotron soleil, février 2018

8 - Voir notre inventaires de produits commercialisés contenant des nanomatériaux, ou par exemple : Dépister le VIH à l'oeil nu ou le contrer avec une crème ?, janvier 2014 et Use of silver nanoparticles increased inhibition of cell-associated HIV-1 infection by neutralizing antibodies developed against HIV-1 envelope proteins, Journal of Nanobiotechnology, 9:38, 2011

9 - Voir notamment :
- Encres de tatouage et maquillage permanent, ECHA, date ?
- Après l'encre... Tatouages : les aiguilles pourraient entraîner des allergies, Allô Docteurs, 27 août 2019 et Metal particles abraded from tattooing needles travel inside the body, Synchrotron de Grenoble, 26 août 2019
- Scientists find that nanoparticles from tattoos travel inside the body, ESRF, 12 septembre 2017 (Synchrotron-based ν-XRF mapping and μ-FTIR microscopy enable to look into the fate and effects of tattoo pigments in human skin, Schreiver I et al., Scientific reports, 2017) ; les professionnels ont réagi en minimisant les risques, tout en dénonçant tout de même "le flou entretenu par les industriels fournissant les pigments (CI = Color index) aux fabricants d’encres, sous couvert de secret commercial. Nos distributeurs nationaux, respectueux des exigences imposées par la loi, ne disposent eux-mêmes pas de précisions sur les CI des étiquettes. C’est bien aujourd’hui la seule zone d’ombre sur nos encres de tatouage. La véritable évolution attendue désormais par les tatoueurs et les tatoués vise une plus grande transparence des fournisseurs de pigments... Pour une meilleure connaissance des produits de tatouage", cf. Nanoparticules : Pas de panique !, Tatouage Magazine, n°119, novembre-décembre 2017
- Size and metal composition characterization of nano- and microparticles in tattoo inks by a combination of analytical techniques, Bocca B et al., J. Anal. At. Spectrom.,32, 616-628, janvier 2017
- le communiqué de l'Université de Bradford (Royaume-Uni) et l'article des Amis de la Terre Australie : Des nanoparticules dans les tatouages pourraient causer des cancers (en anglais), 4 novembre 2013

10 - Voir notamment :

• New Quality-Control Investigations on Vaccines: Microand Nanocontamination, Gatti AM et Montanari S, International Journal of Vaccines and Vaccination, 4(1), 2017
• Etude comparative de recherche de particules et éléments dans des vaccins et autres produits de santé injectables, ANSM, mai 2016

11 - Les vaccins sont-ils « contaminés par des nanoparticules toxiques » ?, Le Monde, 19 juillet 2017

12 - Voir par exemple :

• les pistes de vaccins à l'étude contre le covid-19, dont quelques exemples sont compilés sur notre page Nano et covid-19
• Vaxinano, société de biotechnologie créé en 2016, spécialisée dans le développement préclinique et pharmaceutique des vaccins prophylactiques et thérapeutiques pour les maladies infectieuses, pour les marchés de la santé humaine et animale.
• Glycovax Pharma dépose une demande de brevet pour un nouveau vaccin semi-synthétique contre les cancers du sein, Glycovax Pharma, 4 avril 2018
• Vaxinano met au point le premier vaccin contre la toxoplasmose, Les Echos, 5 septembre 2017
• Une méthode pour que les vaccins n'aient plus besoin d'être conservés au froid, Sciences & Avenir, décembre 2016
• Applications des nanotechnologies à la médecine, LEEM, 13 février 2014
• Des vaccins à base de nanoparticules, Les Echos, 3 octobre 2007

13 - Voir par exemple :

• Nano‐TiO2 penetration of oral mucosa: in vitro analysis using 3D organotypic human buccal mucosa models, Konstantinova V et al., Journal of Oral Pathology & Medicine, 46(3) : 214-222, mars 2017
• The buccal mucosa as a route for TiO2 nanoparticle uptake, Teubl BJ et al., Nanotoxicology, 9: 253–261, 2015
• Interactions between nano-TiO2 and the oral cavity: Impact of nanomaterial surface hydrophilicity/hydrophobicity, Teubl BJ et al., Journal of Hazardous Materials, 286 : 298-305, 2015
• In vitro permeability of silver nanoparticles through porcine oromucosal membrane, Mauro M et al., Colloids Surf B Biointerfaces, 1;132:10-6, 2015
• Evaluation of a physiological in vitro system to study the transport of nanoparticles through the buccal mucosa, Roblegg E et al., Nanotoxicology, 1–15, 2011

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Fiche initialement créée en novembre 2013