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Pourquoi tant d'incertitudes sur les risques associés aux nanomatériaux ?

Par MD, SD et l'équipe Avicenn - Dernier ajout mars 2017

Cette fiche est rattachée à nos dossiers sur les Risques des nanomatériaux, tant concernant la santé que concernant l'environnement. Elle a vocation à être complétée et mise à jour avec l'aide des adhérents et veilleurs de l'Avicenn. Vous pouvez vous aussi contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.

Les risques potentiels associés aux nanomatériaux fait l'objet de recherches et de nombreuses publications, mais leurs résultats sont souvent considérés comme difficiles à interpréter, pour différentes raisons listées ci-dessous1.
Pour autant, l'absence de certitudes sur les risques ne doit pas être assimilée à l'absence de risques - ni conduire à l'inaction : il s'agit de ne pas renouveler les erreurs du passé (essence au plomb, amiante, etc.) !

- les caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux testés ont, jusqu'à peu2, été insuffisamment décrites ou de façon trop hétérogène pour pouvoir reproduire les expériences et/ou comparer les résultats entre les différentes études or ces caractéristiques jouent un rôle très important sur la toxicité de ces matériaux, mettant à mal un principe phare de la toxicologie selon lequel "tout est poison, rien n'est poison : c'est la dose qui fait le poison" (phrase du médecin et alchimiste Paracelse a fondé la toxicologie et est très souvent invoquée pour évaluer les risques liés aux substances chimiques de synthèse).
Il n'existe pas encore de tests normalisés : les lignes directrices de l'OCDE, utilisées pour les essais toxicologiques des substances chimiques classiques ne sont pas encore complètement adaptées à l'étude des nanomatériaux3.
→ Ceci étant dit, il ne faut pas "jeter le bébé avec l'eau du bain" : ces études qui montrent des effets toxiques4 ne doivent pas être balayées d'un revers de main sous prétexte qu'elles ne permettent pas d'obtenir d’indications précises sur les mécanismes qui les ont causés.
Les recherches en cours donnent lieu à des améliorations notables.

- les études in vitro réalisées sur des modèles cellulaires sont difficilement extrapolables à l'homme
→ Les nanomatériaux sont testés sur différentes souches cellulaires (humaines, animales, végétales) et sur de nombreux micro-organismes (bactéries, virus, champignons…). Ces études donnent surtout des indications en termes de cancérogenèse et de viabilité cellulaire. Elles ne pourront remplacer totalement les tests in vivo.

- les études in vivo présentent elles aussi des limites : les modèles animaux de toxicité posent des problèmes éthiques et financiers mais également méthodologiques : leur extrapolation à l'homme est certes plus fiable que les tests in vitro mais n'est pas pour autant garantie5.

- les études sont souvent réalisées dans des conditions non représentatives de l'exposition réelle - et pour cause, les applications industrielles n’étant à l’heure actuelle pas bien connues ni quantifiées, elles ne peuvent être qu’estimées. L’exposition "probable" de la population et de l'environnement ne peut donc être, elle aussi, qu’estimée. Sur quels critères ?

  • pour des questions pratiques, les nanomatériaux testés sont introduits directement dans certaines parties du corps et organes (ex : injections intracérébrales, intra-péritonéales par exemple), selon des modalités qui sont très éloignées des conditions par lesquelles l'environnement ou la population est réellement exposée, empêchant de bien prendre en compte ce qui se passe lors des mécanismes importants qui entrent en jeu "dans la vraie vie" (processus intervenant lors de la digestion / la fermentation / la détoxification par exemple). Des progrès sont néanmoins réalisés en matière environnementale, avec des études réalisées dans des mésocosmes par exemple - d'énormes aquariums reproduisant un mini éco-système dans lesquels est étudié à différents dosages le comportement des nanoparticules en contact avec des plantes, des poissons, du sol et de l’eau6.

  • les études sont souvent menées sur des périodes bien trop courtes pour refléter les conditions réalistes d'exposition, largement chroniques en l'occurrence (les cas d'accidents sont aussi à prendre en compte, mais selon des configurations bien spécifiques)


  • les doses de nanomatériaux testés sont en outre plus importantes que les concentrations auxquelles sont réellement exposés les écosystèmes et les populations humaines (notamment à cause des limites des appareils de détection et de mesure utilisés en laboratoire). Toutefois on ne peut écarter l'hypothèse que les effets constatés (ou d'autres) pourraient également intervenir à des concentrations plus faibles ; on vient en outre d'avoir la preuve scientifique que certains nanomatériaux (de silice notamment) sont plus génotoxiques à faibles doses qu'à fortes doses9. En outre ces fortes concentrations permettent de simuler des situations de contamination aiguë et ponctuelle (par exemple un déversement accidentel sur un site de production, ou encore en cours de transport).

La situation s'améliore cependant au niveau méthodologique10. Et à terme, le registre R-Nano devrait faire progresser les connaissances, en permettant de travailler plus précisément sur les nanomatériaux produits ou importés en France.

Mais les incertitudes resteront malgré tout très nombreuses, dans la mesure où pour évaluer le risque, il faut également prendre en compte ce avec quoi les nanomatériaux considérés - ou leurs résidus - vont entrer en contact dans l'environnement (êtres vivants végétaux, animaux, micro-organismes, et autres substances chimiques) et dans le corps humain...

→ On comprend pourquoi en 2009, des chercheurs ont estimé à cinquante années de travail et plusieurs centaines de millions de dollars le montant des études nécessaires pour étudier les risques des nanomatériaux déjà mis sur le marché11 ; des modalités de financement des études de risques associés aux nanomatériaux sont donc à inventer.
Le regroupement de nanomatériaux ayant des potentiels de toxicité similaire est une stratégie préconisée par certains acteurs mais il se heurte à de nombreux écueils méthodologiques également et ne fait pas l'unanimité12.
Certains scientifiques préconisent de travailler sur des "nanoparticules modèles"13 ; on est donc encore loin d'obtenir des connaissances sur la toxicité et l'éco-toxicité des nanoparticules utilisées par les industriels...

L'absence de certitudes sur les risques ne doit pas être assimilée à l'absence de risques - ni conduire à l'inaction : il s'agit de ne pas renouveler les erreurs du passé (essence au plomb, amiante, etc.) !

Le Groupe de travail de l’OCDE sur les nanomatériaux manufacturés se penche actuellement sur l’évaluation des dangers et de l’exposition à différents types de nanomatériaux manufacturés et devrait prochainement formuler des orientations à cet égard. Il a suggéré fin 2015 de s’intéresser en priorité aux nanomatériaux manufacturés contenus dans des gaz ou des liquides, pour lesquels le risque d’exposition est plus élevé que pour les solides, dans la mesure où les gaz et liquides se propagent plus rapidement et pénètrent plus facilement dans le corps humain par inhalation ou ingestion14.

En savoir plus

Sur notre site :
- Notre rubrique Nano et Santé
- Nos fiches :

Ailleurs sur le web :
Service, 484, 9 mars 2017
Et en anglais :

NOTES et REFERENCES
1 - Les différentes raisons ont été soulignées par les agences sanitaires et scientifiques ; voir par exemple Évaluation des risques liés aux nanomatériaux pour la population générale et pour l'environnement, Afsset (aujourd'hui ANSES), mars 2010 : "Nombreux sont les travaux toxicologiques et écotoxicologiques analysés au cours de cette étude pour lesquels les travaux de caractérisation sont absents ou incomplets. Cependant, les articles les plus récents tendent à prendre de plus en plus en compte la caractérisation des nanomatériaux étudiés. Les études de cas reposent la plupart du temps sur des études génériques (toxicologie et écotoxicologie) non propres au produit de consommation considéré. La majorité des études sur l’écotoxicité des nanoparticules a été conduite avec des nanoparticules de synthèse et non issues du produit fini considéré. De plus, les concentrations sont si élevées qu’elles ne reflètent pas la réalité de l’exposition environnementale à ces contaminants. L’hétérogénéité des travaux et des effets selon les espèces, les protocoles, les nanoparticules et les doses considérés est à souligner" (p.119).

2 - Des améliorations sont déjà perceptibles. Divers groupes de travail ont tenté de définir les paramètres qui devraient être systématiquement précisés dans tous les articles (et insistent sur le fait que la description détaillée des conditions expérimentales est également indispensable). Dans son édito du 19 août 2012, la revue Nature Nanotechnology a appelé les chercheurs à se mettre d’accord pour définir les informations nécessaires à préciser dans les publications scientifiques afin de stabiliser ce socle de caractérisation que devraient comporter tous les articles de nanotoxicologie. Voir les suites de cet appel dans le numéro de février 2013 de la même revue : The dialogue continues, Nature Nanotechnology, 8, 69, février 2013 : The nanotoxicology community has numerous ideas and initiatives for improving the quality of published papers.

3 - Des travaux sont en cours en vue de cette adaptation. Voir notamment :

4 - La base de données NanoEHS animée par the International Council on Nanotechnology (ICON) répertoriait les publications scientifiques sur les risques en nanotechnologies ; mais elle n'est plus accessible en 2016 ; à défaut, voir par exemple nos fiches Risques associés aux nanotubes de carbone ; Risques associés aux nanoargents ; Risques associés au nano dioxyde de titane ; Risques associés aux nanosilices

5 - Voir par exemple Les humains ne sont pas des rats de 70kg, Association Antidote Europe, 2011 ; voir aussi Comment le test sur les rats échoue à protéger les hommes, Stéphane Foucart, Le Monde, 22 octobre 2012

6 - Cf. MESONNET : Utilisation de mésocosmes terrestres et aquatiques en réseau pour l’évaluation du risque associé à la dispersion de nanoparticules manufacturées, projet du CEREGE ; et les équipements de l'INERIS : Les leçons des écosystèmes synthétiques, Le Monde, 20 nov. 2013

7 - 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

8 - Cf. par exemple : The influence of salinity on the fate and behavior of silver standardized nanomaterial and toxicity effects in the estuarine bivalve Scrobicularia plana, Bertrand, C et al. , Environ Toxicol Chem., 2016

9 - Cf. 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. Et "L'évaluation toxicologique des nanomatériaux doit évoluer, selon un projet européen de recherche", APM International, 14 novembre 2013. Plus généralement, on commence à mieux comprendre l’effet des faibles doses et à s’apercevoir que ces effets peuvent être tout aussi délétères que des doses importantes ou avoir des effets antagonistes en fonction des doses. Les effets-doses viennent complexifier considérablement les recherches en toxicologie. Voir par exemple Le problème sanitaire des faibles doses, Elizabeth Grossman, juillet 2012 ; La seconde mort de l'alchimiste Paracelse, Stéphane Foucart, 11 avril 2013

10 - Un exemple, à titre illustratif : le projet Nanomique développé au CEA en partenariat avec l'Institut Lavoisier (CNRS) de l'Université de Versailles, est une approche de criblage systématique pour définir la toxicité d’une quinzaine de nanoparticules (déjà utilisées dans l’industrie) sur des lignées cellulaires de cancers de poumon humain et sur des tissus pulmonaires cultivés en trois dimensions. Il s’appuie sur une plateforme de criblage (« screening ») à haut débit : un dispositif permettant d’effectuer de très nombreux tests en parallèle sur des cultures de cellules. Il permet ainsi de tester rapidement différentes concentrations de nanoparticules et différents types de cellules. Cf. "Mesures des effets toxicologiques de nano-oxydes métalliques sur cellules humaines in vitro", Chevillard S, in Nanomatériaux et santé - Comprendre où en est la recherche, ANSES, Les cahiers de la recherche, octobre 2015

11 - Voir notre fiche Comment financer les études de risques associés aux nanomatériaux ?, veillenanos.fr

12 - Voir au sujet de la classification ("grouping") des nanomatériaux :

13 - Cf. notamment :

14 - Cf. OCDE, Les nanomatériaux dans les flux de déchets (Chapitre 1, aperçu général), novembre 2015

Fiche initialement créée en novembre 2013
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