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Quels effets des nanomatériaux sur la faune et la flore aquatiques ?
Quels effets des nanomatériaux sur la faune et la flore aquatiques ?
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification mai 2020
Cette fiche fait partie de notre dossier Nano et Eau : elle a vocation à être progressivement 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.
La contamination des eaux par les nanoparticules manufacturées ou leurs résidus entraîne également la contamination des organismes aquatiques comme les algues, les crustacés et les poissons.
Les études sur les effets des nanomatériaux sur la faune et, dans une moindre mesure, sur la flore aquatiques se développent mais beaucoup d'incertitudes demeurent (la salinité ou l'acidité de l'eau peuvent modifier leur toxicité par exemple1) et les préoccupations sont fortes.
On sait déjà que des nanomatériaux ou résidus de nanomatériaux peuvent pénétrer et s'accumuler dans différentes espèces aquatiques, être transférés de génération en génération et remonter la chaîne alimentaire.
Des chercheurs ont mis en évidence le transfert de nanomatériaux de l'eau de mer vers l'appareil digestif des moules2, des algues au zooplancton puis aux poissons qui s'en nourrissent3.
On parle de "bioamplification" : il y a augmentation de la teneur en toxique d'un maillon de la chaîne alimentaire à l'autre :
Quelques exemples d'effets déjà constatés en 20114 :
effets sur les algues : augmentation de la mortalité, retards de croissance, diminution de la photosynthèse et génération d'espèces réactives de l'oxygène
effets sur les crustacés : augmentation de la mortalité, modification du comportement, malformations chez la daphnie, accumulation dans l'organisme
effets sur les poissons : mortalité et perturbation du développement avec apparition de malformations ; le nanoargent notamment peut entraîner des malformations très marquées sur l'embryon de poisson-zèbre5
effets sur d'autres organismes aquatiques :
dégâts dans tout l'organisme de la moule, notamment induction de processus inflammatoires, augmentation de l'expression de gènes impliqués dans la régulation de stress, augmentation de l'activité des enzymes antioxydantes et de la peroxydation lipidique
effets toxiques sur les escargots d'eau douce, les larves de chironomes, les cnidaires et les polychètes : diminution de la nutrition, augmentation du nombre de malformations, stress oxydant, dommages à l'ADN corrélés à une augmentation de la mortalité
effets toxiques sur les amphibiens
A forte concentration, des effets de nanotubes de carbone ont été constatés sur des organismes aquatiques : diminution du taux de fertilisation chez des petits crustacés, malformations, retards à l'éclosion voire augmentation du taux de mortalité des embryons du poisson zèbre6.
Même altérées et agglomérées, des nanoparticules (de dioxyde de cérium notamment, utilisées comme agent protecteur anti-rayure anti-UV dans des peintures extérieures) peuvent conserver leur écotoxicité vis-à-vis des organismes aquatiques (des micro-algues dans l'expérience menée)7.
Outre les effets toxiques qu'ils peuvent induire directement, les nanomatériaux peuvent entraîner des dommages indirects mais néanmoins très préoccupants :
Les nanomatériaux ou leurs résidus peuvent traverser la paroi des cellules des plantes ou des animaux et y apporter des molécules extérieures (c'est l'effet "cheval de Troie"), ils peuvent jouer un rôle de "vecteurs" et favoriser le transport de polluants (métaux lourds, HAP ou pesticides par exemple)8.
Les nanomatériaux peuvent fragiliser les plantes ou les animaux :
Des chercheurs aux USA viennent de mettre en évidence que des nanomatériaux de zinc et d'oxyde de cuivre, même à faibles concentrations, peuvent rendre des embryons d'oursins plus sensibles à d'autres contaminants9.
D'autres chercheurs allemands et américains ont récemment mis en évidence le fait que des nanoparticules de dioxyde de titane peuvent perturber le système immunitaire de poissons (vairons) et leur résistance aux pathogènes bactériens10, fragilisant ainsi leur survie en cas de maladie.
D'autres études sont menées avec des conclusions également préoccupantes 11
Des nanomatériaux, combinés avec d'autres substances, pourraient devenir (encore) plus dangereux : on parle alors d'"effet cocktail" 12. "Les études s'accordent sur le fait que la présence des nanoparticules dans un milieu liquide mène à une accumulation plus importante de polluants dans les organismes. Les risques pour la chaîne alimentaire jusqu'à l'homme sont donc réels, à la fois à cause des nanoparticules en elles-mêmes ainsi qu'au travers de leur rôle de vecteur de contamination" 13.
Écrans UV nanos : un danger pour la vie marine, L'Observatoire des Cosmétiques, 5 septembre 2014 : Des chercheurs espagnols ont ainsi estimé que l'activité touristique sur une plage de Méditerranée durant une journée d'été peut relarguer de l'ordre de 4 kg de nanoparticules de dioxyde de titane dans l'eau, et aboutir à une augmentation de 270 nM/jour de la concentration en peroxyde d'hydrogène (une molécule au potentiel toxique, notamment pour le phytoplancton qui constitue la nourriture de base des animaux marins) → Résumé vulgarisé en français de l'article suivant : Sunscreens as a Source of Hydrogen Peroxide Production in Coastal Waters, Sánchez-Quiles D and Tovar-Sánchez A, Environ. Sci. Technol., 48 (16), 9037-9042, 2014
Les véritables effets des nanoparticules dans leur environnement, CORDIS, mars 2018 : "La plupart des nanomatériaux synthétiques émis dans l’environnement arriveront tôt ou tard dans nos océans et nos mers. Le projet SOS-Nano a conçu des tests afin de prédire leur toxicité pour le milieu marin. Les chercheurs ont utilisé un ingénieux système naturel d’exposition à l’eau in vivo pour tester les effets des nanoparticules d’oxyde métallique : l’oxyde de zinc (ZnO) et le dioxyde de manganèse (MnO2). Les larves d’huîtres ont souffert d’un niveau élevé de toxicité occasionnée par le ZnO, en revanche, les NP de MnO2 n’étaient pas toxiques dans tous les scénarios d’exposition".
Au vu des risques liés aux nanomatériaux, l'ANSES préconise un encadrement renforcé
Au vu des risques liés aux nanomatériaux, l'ANSES préconise un encadrement renforcé
Par MD, DL et l'équipe Avicenn - Article mis en ligne le 15 mai 2014 - Dernière modification le 10 juillet 2014
L'Agence nationale de sécurité sanitaire (ANSES) a rendu public son rapport d'évaluation des risques liés aux nanomatériaux attendus depuis 2013. Ce rapport largement relayé par les médias est maintenant dans les mains des tutelles de l'ANSES. Quelles suites donneront-elles aux recommandations émises par l'agence ?
Depuis 2006, l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES) a publié plusieurs expertises sur les risques sanitaires et environnementaux liés aux nanomatériaux manufacturés ; la dernière analyse concernant les nanomatériaux dans leur globalité remontait à 20101.
En 2012 l'ANSES a confié à son groupe de travail pérenne "nanomatériaux et santé" un travail de mise à jour des connaissances sur ces risques.
Fin avril 2014, le rapport finalisé a été présenté au comité de dialogue "Nanomatériaux et Santé" ouvert à la société civile et auquel Avicenn participe. Il a ensuite été publié le 15 mai sur le site de l'ANSES2.
Il s'agit d'une "revue de la littérature" et non pas de la présentation de résultats de recherches effectuées au sein des laboratoires de l'ANSES.
Le point sur les risques sanitaires et environnementaux associés aux nanomatériaux manufacturés intentionnellement
Le rapport traite :
- des risques liés aux nanomatériaux manufacturés intentionnellement ; il ne porte donc pas sur les nanoparticules naturelles ou "incidentelles".
- dans les domaines de l'alimentation, de l'environnement et de la santé ; bien que les risques sur les dérives éthiques possibles liées aux mésusages des nanotechnologies (surveillance ou manipulation du vivant notamment) ne soient pas traités en profondeur car hors du domaine de compétence de l'ANSES, ils font tout de même l'objet d'une présentation synthétique - phénomène suffisamment rare pour être signalé.
Des risques préoccupants mais encore difficiles à évaluer
L'ANSES montre que malgré la progression des connaissances scientifiques, les incertitudes restent importantes quant aux effets des nanomatériaux sur la santé et l'environnement.
Elle met en évidence des caractéristiques de danger très diverses - un tableau clinique qui fait "froid dans le dos" selon Pierre Le Hir du Monde3 qui cite parmi les effets répertoriés par l'ANSES de certains nanomatériaux sur les organismes vivants : "des retards de croissance, des malformations ou anomalies dans le développement ou la reproduction chez des espèces modèles", ainsi que "des effets génotoxiques et de cancérogénèse", ou encore "des effets sur le système nerveux central, des phénomènes d'immunosuppression, des réactions d'hypersensibilité et d'allergie".
L'ANSES insiste néanmoins sur la grande complexité à appréhender les situations d'exposition pour l'homme et l'environnement, rendant difficile de mener des évaluations spécifiques des risques.
Sur la base de tests in vitro et in vivo sur l'animal (il n'y a pas de données sur l'homme), le rapport met en évidence la capacité des nanomatériaux à passer les barrières physiologiques et pointe également la toxicité de certains d'entre eux.
Principales recommandations
L'ANSES émet plusieurs recommandations, notamment :
stimuler la recherche pour réduire les incertitudes scientifiques encore très nombreuses, via la mise en œuvre de projets pluridisciplinaires permettant de développer les connaissances sur les caractéristiques des nanomatériaux et de leurs dangers, tout au long du cycle de vie des produits; il s'agit notamment de favoriser le développement d'essais de sécurité pertinents pour évaluer les risques sanitaires des produits contenant des nanomatériaux destinés à être mis sur le marché.
se doter d'outils réglementaires et normatifs pour mieux protéger l'homme et l'environnement : l'ANSES se dit favorable à l'interdiction de certains nanomatériaux dans des produits grand public ! Le faisceau de données disponibles sur la toxicité de certains nanomatériaux apparaît en effet à l'Anses scientifiquement suffisant pour envisager leur encadrement selon la réglementation européenne CLP (règlement de classification, étiquetage et empaquetage des substances et des mélanges) et REACh (substances chimiques). L'Anses a, dans ce cadre, récemment publié des recommandations visant à adapter le règlement REACh à la prise en compte des caractéristiques propres aux nanomatériaux1. Ce cadre réglementaire permettrait de renforcer la traçabilité des nanomatériaux destinés à être intégrés dans les produits de consommation, depuis leur production jusqu'à leur distribution, afin notamment de mieux caractériser les expositions des populations, et permettre de mieux cibler les évaluations de risque à réaliser.
Premiers éléments d'analyse d'Avicenn
Une pression accrue sur les pouvoirs publics chargés de la gestion des risques
Comme le fait remarquer Pierre Le Hir du Monde3, "en 2010, l'agence s'était contentée de mettre en avant "le principe de précaution". Elle va aujourd'hui plus loin, en préconisant d'inscrire les nanomatériaux dans le cadre du règlement européen CLP (classification, étiquetage et emballage) sur les substances chimiques dangereuses.
L'ANSES souligne que "malgré les efforts entrepris en pointillés [par les pouvoirs publics] pour adapter les cadres réglementaires préexistants à cet ensemble hétéroclite et potentiellement infini que constituent les nanomatériaux, l'absence d'évaluations sociale et économique concrètes de leur déploiement continue de se faire sentir" (p.28).
Dominique Gombert, directeur de l'évaluation des risques à l'ANSES, est clair : "Dans dix ans, il sera trop tard pour se poser la question de leur encadrement".
L'enjeu est de taille : il s'agit donc de mobiliser les pouvoirs publics afin qu'ils prennent les dispositions nécessaires pour ne pas répéter les erreurs du passé, en mettant notamment en place des mesures de restriction d'usage voire d'interdiction.
L'ANSES est favorable à des mesures de restriction d'usage voire d'interdiction pour certains nanomatériaux, notamment :
les nanotubes de carbone,
les nanoparticules d'argent,
les nanoparticules de dioxyde de titane,
les nanoparticules de dioxyde de silice,
les nanoparticules d'oxyde de zinc,
les nanoparticules d'oxyde de cérium,
les nanoparticules d'oxyde d'aluminium,
les nanoparticules d'or
Classer ces nanoparticules comme substances dangereuses aurait pour conséquence la mise en place de mesures de protection et l'arrêt de l'utilisation de certaines applications grand public.
Cette préconisation sera-t-elle suivie par les ministères de tutelle de l'ANSES ? Si oui, la France pourrait porter le dossier au niveau de l'Agence européenne des produits chimiques (ECHA).
Une question politique : comment financer les études de risques ?
Comment financer les études de risques liés aux nanomatériaux ? Cette question est cruciale mais pourtant largement éludée par les pouvoirs publics ou les industriels. Dans son rapport l'ANSES préconise "la mise en place de mécanismes d'incitations financières similaires à ceux mis en oeuvre pour d'autres thématiques (champs électromagnétiques par exemple)". Depuis 2011 pour les radiofréquences, les industriels abondent, par l'intermédiaire d'une taxe, un fond destiné aux recherches sur les effets sanitaires des ondes.
Cette proposition rejoint celle faite par la société civile concernant la mise en place d'une taxe payée par les entreprises ayant une activité en lien avec des nanomatériaux manufacturés qui viendrait alimenter un fonds ensuite attribué à des laboratoires indépendants. Une taxe ne serait cependant "pas à la mode" a-t-on entendu lors de la réunion du comité de dialogue "Nanomatériaux et Santé" fin avril (2014)...
Quelle autre solution envisager alors ? Le Centre d'Information sur l'Environnement et d'Action pour la Santé (CEIAS), association loi 1901, propose que "l'argent du Crédit Impôt Recherche, qui est l'argent de l'État, soit utilisé pour évaluer la toxicité à court et long terme des nouveaux matériaux".
Vos avis et suggestions nous intéressent ! Car il s'agit assurément d'un chaînon manquant pour passer des paroles aux actes.
Quid des recherches sur les nanos dans l'alimentation à l'ANSES ?
L'Anses souligne que "la voie orale, peu étudiée jusqu'à aujourd'hui, devrait faire l'objet d'efforts de recherche spécifiques" (cf. p.8).
Problème : malgré cette recommandation, l'ANSES a demandé aux chercheurs de ses propres laboratoires de Fougères et Lyon de finir leurs recherches en cours sur le sujet et de ne pas en lancer de nouvelles.
→ Voir à ce sujet notre lettre VeilleNanos parue en décembre dernier.
Depuis, le tout récent rapport d'activité 2013 du laboratoire de Lyon de l'ANSES publié début juin 2014 a confirmé que son "unité Maladies neurodégénératives (MND) a dû arrêter, à la demande de la direction scientifique des laboratoires de l'Anses, toute recherche sur la toxicologie des nanomatériaux" !
Interrogé à ce sujet par Avicenn le 29 avril 2014, à la fin de la dernière réunion du comité de dialogue "Nanomatériaux et Santé", le directeur général adjoint scientifique de l'ANSES avait invoqué un "recentrage" de l'ANSES sur ses domaines d'excellence, qui dans le domaine nano concernent davantage l'exposition par inhalation.
Reste que les recherches sur l'ingestion des nanomatériaux sont aujourd'hui très limitées (principalement au CEA de Grenoble et à l'INRA de Toulouse).
Autres points marquants
Parmi les autres points marquants, Avicenn a relevé les éléments suivants :
Le groupe de travail considère que "la prise en compte du cycle de vie des nanomatériaux est incontournable pour l'évaluation des risques" (depuis la conception jusqu'à la destruction ou recyclage des produits en passant par la consommation). Cette prise en compte passe notamment par "la transmission des FDS [fiches de données de sécurité] tout au long de la chaîne logistique", qui "devrait permettre le suivi du produit au cours de ses étapes de transformations industrielles" (p.27).
Le groupe de travail préconise "une amélioration du dispositif de déclaration (...) afin d'identifier de manière certaine les nanomatériaux manufacturés produits, distribués et importés sur le territoire national" (p.20). Il rejoint ici l'analyse produite par Avicenn le 2 décembre dernier4.
Il recommande également que soient recherchées, "dans le processus de gouvernance des risques des nanomatériaux, la transparence et une participation accrue des publics concernés (associations de citoyens, partenaires sociaux, professionnels de santé, etc.)" (p.70).
Premières réactions au rapport
Un rapport applaudi par des élus écologistes et des professionnels de la santé...
Michèle Rivasi, députée européenne et tête de liste Europe Ecologie pour les élections européennes dans le Grand Sud-Est, a réagi le jour même de la publication de ce rapport, appelant d'urgence à règlementer les nanotechnologies au niveau européen5.
Corinne Lepage, autre députée européenne verte, aurait affirmé que "mettre sur le marché des produits dont on ne peut pas garantir l'innocuité, c'est prendre les consommateurs européens pour des cobayes. Il est urgent d'établir un cadre législatif rigoureux pour les nanomatériaux au niveau européen. L'union européenne doit imposer une évaluation indépendante des effets de ces particules sur la santé et l'environnement"6.
Le 18 mai, William Dab, médecin et épidémiologiste, écrit sur son blog que "le développement [des nouvelles technologies, dont les nanotechnologies] est plus rapide que notre capacité à en évaluer les risques. Ce n'est pas une raison suffisante pour les bloquer, mais cela justifie la plus grande vigilance et des investissements en recherche qui soient à la hauteur des enjeux sanitaires"7.
Le 19 juin, le groupe écologiste du Conseil régional du Centre a soumis un projet de vœux au vote visant à accroître la vigilance s'agissant des nanomatériaux, en s'appuyant notamment sur le rapport de l'ANSES. Il n'a pas réuni la majorité nécessaire pour être adopté 8.
... moins bien accueilli par l'industrie chimique
Selon l'Usine Nouvelle, "les industriels ne digèrent toujours pas les recommandations" de l'ANSES qui pourraient, selon l'Union des industries chimiques (UIC) "nuire aux capacités de compétitivité et d'innovation européenne" 9.
→ Ce rapport largement relayé par les médias est maintenant dans les mains des tutelles de l'ANSES. Quelles suites donneront-elles aux recommandations émises par l'agence ?
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Nos fiches :
- 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 nanomatériaux considérés sont souvent synthétisés en laboratoire et donc différents des nanomatériaux (et résidus de nanomatériaux) auxquels sont réellement exposés les écosystèmes et les populations humaines7, souvent plus complexes et mêlées à des éléments issus du vivant. Pour l'heure, les scientifiques ont en effet une connaissance très limitée des types de nanomatériaux qui sont incorporés dans les produits actuellement sur le marché, et a fortiori des résidus de dégradation des nanomatériaux relargués dans l'environnement tout au long du "cycle de vie" de ces produits
les nanomatériaux peuvent se transformer au cours de leur cycle de vie, que ce soit dans l'environnement ou dans le corps humain : de nombreux paramètres entrent en ligne de compte, comme le degré d'acidité8 ou de salinité9 de l'eau par exemple.
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 ; certains nanomatériaux (de silice notamment) sont plus génotoxiques à faibles doses qu'à fortes doses10. En outre les 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). Fin 2019, une étude a par ailleurs montré qu'une fraction importante des nanoparticules testées dans les études de nanotoxicité et de nanomédecine peut rester dans les seringues en plastique utilisées pour doser les nanoparticules ! Cela remet en cause la fiabilité et la reproductibilité des études11...
En avril 2020, une analyse de la littérature a de nouveau souligné le manque de données concernant l'impact des nanomatériaux sur la fertilité féminine et le besoin d'études sur leurs effets sur les capacités reproductives12
La situation s'améliore cependant au niveau méthodologique13. 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 marché14 ; 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 (read-accross) est une stratégie préconisée par certains acteurs industriels mais il est également contesté tant les écueils méthodologiques sont nombreux15.
Certains scientifiques préconisent de travailler sur des "nanoparticules modèles"16 ; 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 ingestion17.
Plusieurs projets européens sont dédiés à ces questions, notamment :
Le projet GRACIOUS : "Grouping, Read-Across, CharacterIsation and classificatiOn framework for regUlatory risk assessment of manufactured nanomaterials and Safer design of nano-enabled products", projet de recherche H2020, 2018-2021
Le projet PATROLS : "Physiologically Anchored Tools for Realistic nanOmateriaL hazard aSsessment", projet de recherche H2020
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 :
10 - 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
13 - 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
15 - Voir au sujet du regroupement des nanomatériaux ("grouping" et "read-accross") :
NanoApp, un projet ECETOC, lancé en décembre 2020 ("this tool is used to establish and justify sets of nanoforms and identify poorly soluble – low toxicity (PSLT) nanoforms").
Effets des nanoparticules sur les cellules immunitaires humaines, Denis Girard, IRSST, novembre 2017 : "L’ensemble des résultats démontre clairement qu’il est difficile de classifier les NP strictement selon leur potentiel à modifier l’une ou l’autre des fonctions étudiées. Il est préférable de présenter un tableau plus nuancé dans lequel les effets provoqués par une NP donnée sur la biologie des ÉO humains in vitro doivent être pris en considération pour en éclaircir le mode d’action. Les effets des NP sont donc extrêmement variés et la présente étude vise à démontrer qu’elles n’agissent pas toutes de la même façon."
les travaux du projet européen de recherche NanoSolutions (2013-2017), qui cherche à identifier les caractéristiques des nanomatériaux manufacturés qui déterminent leur potentiel de risque biologique. Il permettra de développer un modèle de classification de sécurité pour ces nanomatériaux, basé sur une compréhension de leurs interactions avec des organismes vivants
"Vers un matériau modèle en nanotoxicologie ?", Rose J et "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
Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout juillet 2020 (partie "Recherches" à actualiser)
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Depuis 2006, l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES, née de la fusion de l'Afsset et de l'Afssa) a publié de nombreuses expertises sur les risques sanitaires et environnementaux liés aux nanomatériaux :
Parallèlement à ces activités, l'ANSES a contribué aux actions de développement de nouvelles méthodologies d'évaluation des risques, en direction des professionnels, au travers d'actions de normalisation ou de la définition de tests de sécurité :
RISKGONE, projet financé par la Commission européenne (2019-2023)
Trois projets relatifs aux risques associés aux nanomatériaux avaient été retenus par l'Agence nationale de sécurité sanitaire (Anses) dans le cadre de son Programme national de recherche "Environnement Santé Travail" (PNR EST) suite à l'appel à projets 2019 :
NanOCo : Impact sur les fonctions endocrines de NANoparticules métalliques seules et en mélange avec des composés Organiques perturbateurs endocriniens pour l’analyse de l’effet COcktail
NANOWAVE : Evaluation de la co-exposition de nanomatériaux avec des ondes radiofréquences
NaPeauLi : Développement d’un modèle expérimental pour l’étude de la décontamination de la peau après une exposition cutanée aux nanoparticules métalliques
En mars 2014, le laboratoire de Fougères de l'ANSES a commencé son projet SolNanoTOX : Détermination de facteurs de toxicité au niveau intestinal et hépatique de deux nanoparticules de taille similaire utilisées en alimentation et en emballage (aluminium et dioxyde de titane) : Recherches in vitro et in vivo sur l'absorption et les mécanismes impliqués.
Autres partenaires français : ISCR Institut des Sciences Chimiques de Rennes et Biosit UMS Biosit - Plateforme microscopie électronique MRic TEM
Partenaires allemands : Federal Institute for Risk Assessment (BfR ) et University of Leipzig (ULEI)
De 2010 à 2013, l'ANSES a coordonné le programme de recherche NANOGENOTOX auquel ont participé plusieurs laboratoires de l'ANSES (Anses Fougères et Maisons Alfort). Ce programme a rassemblé 30 partenaires (organismes scientifiques et ministères) issus de 13 Etats-membres de l'Union européenne pour étudier quatorze types de nanomatériaux manufacturés dont certains à usage alimentaire. Il a permis de contribuer au développement futur d'une méthode de détection du potentiel génotoxique des
nanomatériaux manufacturés. → Voir notre brève RISQUES : Les leçons du programme de recherche Nanogenotox, veillenanos.fr, 30 décembre 2013
Depuis 2012, l'ANSES a mis en place un comité de dialogue "Nanomatériaux et Santé", ouvert à la société civile et auquel AVICENN participe. Ses réunions sont néanmoins de plus en plus rares.
Depuis 2012 également, le Réseau R31 animé par l'ANSES (qui regroupe 31 instituts ou organismes français de recherche et d'évaluation de risques environnementaux ou sanitaires) se penche sur les risques associés aux nanomatériaux.
Depuis 2013, le laboratoire de Fougères participe au programme européen NANoREG.
Depuis 2013, l'ANSES est chargée de la gestion des déclarations et des données de R-Nano, le dispositif de déclaration des nanomatériaux produits, importés et distribués en France ; elle est également chargée d'examiner les possibilités d'exploitation à des fins d'évaluation des risques sanitaires des informations issues des déclarations.
En 2014-2015, l'exploitation des données du registre R-Nano et leur impact sur l'évaluation des expositions et des risques professionnels ont fait l'objet de discussions au sein du "groupe de travail permanent nanomatériaux et santé" de l'ANSES2, mais début 2015, le groupe a été remercié sans être renouvelé, malgré les indications contraires qui avaient été données au moment de sa création (et qui lui avaient valu l'appellation, a posteriori inopportune, de "groupe pérenne").
A partir de 2014, l'exploitation des données du registre R-Nano a permis de documenter l'évaluation du dioxyde de titane dans le cadre du plan d'action communautaire pour l'évaluation des substances du règlement REACH2.
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.
Les résultats de l'expertise initialement annoncés pour fin 20174 ont été d'abord repoussés à septembre 20185 avant d'être encore reportés à l'été 20196 voire fin 20197.
Les nanomatériaux sont toujours au programme de travail 2020 de l'Anses : préparation de la consultation publique sur la recommandation de définition des nanomatériaux, poursuite des travaux sur les nanoparticules dans l’alimentation prévus par le PNSE3, ainsi que sur les filières industrielles qui utilisent des nanoparticules, poursuite de la gestion du portail national de déclaration obligatoire et synthèse des pistes d'exploitation et de partage de données issues de r-nano, évaluation de substances sous forme nanométrique dans le cadre de REACH, ... LIRE AUSSI :
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification mai 2020
Ce dossier a vocation à être complété et mis à jour avec l'aide des adhérents et veilleurs d'Avicenn.
Vous pouvez vous aussi contribuer à l'améliorer en nous envoyant des références à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.
La commercialisation et l'utilisation de nanomatériaux manufacturés se sont considérablement accrues depuis le début des années 2000 dans de nombreux domaines : cosmétiques, textiles, électroménager, équipements de sport, vitres et matériaux de construction, voitures, aéronautique, bateaux, alimentation, etc. De plus en plus de nanomatériaux, nanoparticules ou résidus de nanoparticules sont présents dans les eaux usées et conduits pour partie jusqu'aux stations d'épuration, puis dans les rivières et cours d'eau. Avec quelles conséquences pour la faune et la flore aquatiques ? Quid des microorganismes des sols sur lesquels sont épandues les boues de station d'épuration ?
Des inquiétudes se profilent parmi un nombre croissant d'acteurs. Qui fait quoi sur ces différents aspects ?
Sur toutes ces questions, seules sont aujourd'hui accessibles des informations éparses, souvent difficiles à comprendre pour le non spécialiste ou n'abordant qu'un aspect particulier sans donner de vision d'ensemble.
Ce dossier initié en 2015 rassemble donc les informations disponibles ainsi que les questions qui se posent aujourd'hui et qui pourraient devenir un problème en l'absence d'action de la part des différentes institutions concernées. Il s'agit d'une base que nous souhaitons compléter et mettre à jour en fonction de l'évolution des connaissances : vos contributions sont les bienvenues ! En savoir + Sommaire
Fiche initialement mise en ligne entre février 2015
Dossier : Nanomatériaux et Environnement
Nano et environnement
Dossier : Nanomatériaux et Environnement
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification février 2021
Ce dossier synthétique a vocation à être complété et mis à jour. Vous pouvez contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr. Sommaire
Les "promesses" des nanos en matière d'environnement
Les nanotechnologies sont souvent présentées comme une solution miracle à de nombreux problèmes d'environnement. En 2009, l'Union des Industries Chimiques (UIC) affirmait ainsi que "les nanomatériaux contribuent à réduire l'empreinte environnementale des activités : pneus à basse consommation, véhicules moins gourmands en énergie, habitations mieux isolées, téléphones cellulaires et ordinateurs plus autonomes et moins énergivores. (...) Les nanotechnologies interviennent de plus en plus dans la dépollution des sols et des eaux, le stockage du CO2 ou encore la production et le stockage d'énergies renouvelables. Au niveau industriel, elles permettent de fabriquer des produits manufacturés en consommant moins d'énergie et de matières premières"1.
Ainsi que le rapportait le Président de la Commission nationale du débat public en avril 2010 à l'issue du débat, ce discours est entretenu par des institutions de recherche française : "Qu'attend-on de positif des nanotechnologies ? Selon le CNRS et le CEA, un des objectifs est de contribuer au développement d'une société économe en ressources naturelles et en énergie, porteuse d'une forte exigence de préservation de la santé et de l'environnement"2.
Dépollution et remédiation des sols et des eaux par les nanos
Selon une étude réalisée pour l’Ademe en 2010, le marché de la dépollution était de 470 millions d’euros. Une piste de solution serait d'utiliser des nanoparticules de fer pour dépolluer les sols.
Des chercheurs du Gisfi (Groupement d’intérêt scientifique sur les friches industrielles) ont réitéré en mars 2019 l'intérêt de la nanoremédiation. Les nanoparticules de fer sont les plus utilisées. Elles permettent de décontaminer des eaux et des sols chargés en composés chlorés, qui figurent parmi les polluants les plus répandus. Elles sont aussi efficaces pour le chrome, en réduisant l’une de ses formes particulièrement toxiques. Elles peuvent être injectées dans les nappes et mélangées à des sols, jusqu’à des profondeurs d’une douzaine de mètres, permettant dans certains cas de venir à bout de la quasi-totalité de la pollution.
Les auteurs soulignent cependant les incertitudes sur les risques, "les barrières à franchir d’ordre réglementaire et concernant l’acceptabilité de ces techniques par les entreprises, les clients, les élus et le public".
Les études continuent avec le Gisfi, la région Grand Est et quatre partenaires européens (Finlande, Grèce, Hongrie et Italie) dans un nouveau programme TANIA TreAting contamination through NanoremedIAtion (1 285 735 € pour des travaux de janvier 2017 à décembre 2021).
Autres "promesses" des nanomatériaux et/ou nanotechnologies en matière d'environnement
A travers notre veille sur le web, nous repérerons également de nombreuses annonces de développement d'applications nanos prétendument "vertes"3.
La vigilance est néanmoins de mise : outre qu'il existe beaucoup d'incertitudes sur les risques associés à ces développements (voir plus bas), certains s'interrogent sur la réalité et l'empreinte environnementale de ces promesses.
Quelle réalité ?
De nombreuses associations environnementales, parmi lesquelles les ONG réunies au sein du Bureau européen de l'environnement (BEE) et du Réseau international pour l'élimination des Polluants organiques persistants (IPEN), considèrent que les bénéfices affichés sont souvent exagérés, non testés et, dans un grand nombre de cas, à des années de pouvoir être concrétisés4.
Quel bilan écologique ?
Les nanotechnologies permettent d'obtenir une meilleure efficacité avec moins de quantités de produits ? C'est oublier la hausse de la démographie et des volumes de consommation... et l'association Les Amis de la Terre International redoute même que les nanotechnologies ne fassent en fait qu'accentuer la consommation et les coûts de l'énergie5.
Avec le BEE et l'IPEN4, ils soulignent également que les promesses environnementales associées aux nanos ne concernent souvent que l'utilisation ou l'exploitation des produits auxquels elles sont associées et ignorent l'empreinte environnementale des autres étapes du cycle de vie des produits - élaboration, fabrication, utilisation, recyclage ou élimination - lors desquelles l'environnement peut être déterioré.
Par exemple les recherches, l'extraction des matières premières, la fabrication et le traitement en fin de vie de certains nanomatériaux requièrent des installations et équipements plus sophistiqués que les procédés classiques, et également plus d'énergie, plus d'adjuvants (notamment d'eau) et parfois plus de solvants néfastes pour l'environnement6.
Les rejets de gaz à effet de serre générés par la production de certains nanomatériaux, le nanoargent notamment, peuvent être également plus importants7, or ils sont en cause dans le réchauffement climatique et l'épuisement de la couche d'ozone.
En outre, même pendant la seule phase de leur utilisation, certains produits présentent un faible rendement de production, à cause d'un coût énergétique élevé pour une durée de vie limitée (particulièrement tous les gadgets électroniques, smartphones en première ligne, utilisant micro et nano-électronique qui ne dépassent guère quelques années).
La production high-tech de nanomatériaux à base de carbone, tels que les fullerènes, nanotubes de carbone et nanofibres de carbone, est aujourd'hui extrêmement énergivore ; les gains d'énergie potentiellement liés à certaines de leurs utilisations - notamment, pour les véhicules, les économies de carburant liées au gain de poids qu'ils permettent d'obtenir - sont loin de compenser les coûts énergétiques liés à leur production. L'impact du cycle de vie des nanofibres de carbone pourrait être cent fois supérieur à celui des matériaux auxquels on les substitue (aluminium, acier ou polypropylène) dans l'aéronautique ou l'automobile par exemple8.
La facture énergétique dépend évidemment des quantités de nanomatériaux produites : lorsque de très petites quantités sont utilisées, par exemple dans le cas des nanotubes de carbone pour produire des films plastiques spéciaux, il peut y avoir un gain d'énergie9. Mais l'autre question qui émerge alors concerne les risques que peuvent poser ces nanotubes pour l'environnement. Ce qui nous amène à la question suivante...
Des risques pour l'environnement de plus en plus documentés mais encore insuffisamment cernés
Des données parcellaires font état d'effets potentiels préoccupants sur la faune et la flore
A forte concentration, des effets de nanotubes de carbone ont été constatés par exemple11 :
- sur des micro-organismes : effets sur la croissance et la viabilité de protozoaires et autres micro-organismes,
- sur des végétaux : diminution de la viabilité cellulaire ou de la quantité de chlorophylle de végétaux, impact (parfois positif, parfois négatif) sur la germination des graines et la croissance racinaire
- sur des organismes aquatiques : diminution du taux de fertilisation chez des petits crustacés, malformations, retards à l'éclosion voire augmentation du taux de mortalité des embryons du poisson zèbre
- sur des organismes terrestres : réduction de la mobilité voire mort de drosophiles, diminution du taux de reproduction de vers de terre.
Plus récemment, des chercheurs ont mis en évidence un lien entre l'incinération de thermoplastiques contenant des nanotubes de carbone et l'augmentation des émissions et de la toxicité des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)12.
La dissémination des nanoparticules manufacturées de dioxyde de titane peut être source de toxicité pour les environnements terrestres et aquatiques14.
Les nanoparticules contenues dans les crèmes solaires sont relarguées dans les eaux de baignade (de l'ordre de 4 kg de nanoparticules de dioxyde de titane par jour sur une plage espagnole), et aboutir à une augmentation de la concentration en peroxyde d'hydrogène, une molécule au potentiel toxique, notamment pour le phytoplancton qui constitue la nourriture de base des animaux marins15, ce qui peut donc avoir des conséquences sur toute la chaîne alimentaire !
En 2020, des travaux menés par des chercheurs français et espagnols ont montré que des nanoparticules d'oxyde de zinc sont absorbées par les roseaux, avec différents effets toxiques à la clé (réduction de leurs croissance, teneur en chlorophylle, efficacité photosynthétique et transpiration)16.
Mais ces données sont encore très parcellaires ; malgré le développement des recherches à ce sujet18, les incertitudes relatives aux risques posés par les nanomatériaux pour l'environnement sont nombreuses.
Les conditions d'expérimentation sont souvent très éloignées de celles rencontrées dans la réalité
De fait, la plupart des études menées jusqu'à présent ont été réalisées dans des conditions souvent très éloignées de celles rencontrées dans la réalité : leurs résultats sont donc peu généralisables et à considérer avec prudence.
Les nanomatériaux considérés sont en effet souvent synthétisés en laboratoire et donc différents des nanomatériaux et résidus de dégradation des nanomatériaux auxquels sont réellement exposés les écosystèmes et les populations humaines. Pour l'heure, les scientifiques ont en effet une connaissance très limitée des types de nanomatériaux qui sont incorporés dans les produits actuellement sur le marché, et a fortiori des résidus de dégradation des nanomatériaux relargués dans l'environnement tout au long du "cycle de vie" de ces produits ; ils ignorent également beaucoup de choses sur la mobilité et les transformations subies par ces derniers dans l'environnement : là encore de nombreux paramètres entrent en ligne de compte, comme le degré d'acidité ou de salinité19 de l'eau par exemple.
Les concentrations de nanomatériaux testés sont en outre plus importantes que celles estimées dans l'environnement (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) sur les écosystèmes 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 doses20. 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 méthodologique s'entend), avec de nouvelles méthodes d'analyses pour étudier les effets de nanoparticules sur les écosystèmes21 - par exemple en utilisant des "mésocosmes" : 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'eau.
Les effets néfastes du nanoargent sur des plantes et micro-organismes mentionnés plus haut ont également été observés dans des conditions expérimentales "réalistes"13.
L'évaluation des risques se heurte à la complexité due à la multitude de paramètres à prendre en compte
Le problème rencontré par les scientifiques pour évaluer les effets des nanomatériaux sur l'environnement vient notamment du grand nombre de paramètres à prendre en compte et des multiples combinaisons dues aux variations de beaucoup d'entre eux :
- d'une part la toxicité et l'écotoxicité des nanoparticules varient selon leurs caractéristiques physico-chimiques (dimension, forme, structure, état de charge, degré d'agglomération, composition, solubilité, etc.) qui varient elles-mêmes selon les conditions dans lesquelles les nanoparticules sont synthétisées, stockées, éventuellement enrobées, intégrées dans un produit puis relarguées dans l'environnement.
- d'autre part, il faut également prendre en compte ce avec quoi les nanomatériaux considérés - ou leurs résidus - vont entrer en contact : êtres vivants végétaux, animaux, micro-organismes, et autres substances chimiques.
Toute évaluation des risques associés aux nanomatériaux est donc très complexe. Pour autant des pistes d'amélioration sont proposées par la communauté scientifique22.
Les incertitudes donnent lieu à des divergences d'interprétation
Ces incertitudes et difficultés expliquent que les résultats soient peu généralisables et à considérer avec prudence.
Quand certains minimisent les risques en arguant du fait que les expériences ont été réalisées sur la base d'un "scénario du pire" (pour "worst case scenario" en anglais, impliquant par exemple des nanoparticules utilisées sous forme dispersée et à doses très fortes), d'autres soulignent a contrario que les conclusions amènent à tirer la sonnette d'alarme.
Les nanomatériaux peuvent accroître la dissémination d'autres polluants
On sait déjà que les nanomatériaux ou leurs résidus peuvent traverser la paroi des cellules des plantes et y apporter des molécules extérieures (c'est l'effet "cheval de Troie"), on redoute qu'ils favorisent le transport de polluants (métaux lourds ou pesticides par exemple)23.
Des risques accrus par les interactions des nanomatériaux entre eux ou avec d'autres polluants
Comment ne pas craindre également un "effet cocktail" avec certaines molécules ? Des nanomatériaux, combinés avec d'autres substances, ne pourraient-ils pas devenir (encore) plus dangereux ?24
Quelles conséquences de la dissémination des nanomatériaux bactéricides ?
Utilisé dans de nombreux produits de consommation pour ses propriétés antibactériennes, le nanoargent nuit à certaines bactéries jouant aujourd'hui un rôle essentiel dans les stations d'épuration : les conséquences sont encore mal évaluées, mais les inquiétudes grandissent sur les problèmes qui pourraient se poser à moyen terme pour garantir la qualité des eaux25.
Pire, les nanomatériaux utilisés pour dépolluer les sols ou les eaux26 pourraient entraîner eux-mêmes des pollutions importantes des écosystèmes au point que de nombreux acteurs insistent sur la nécessité d'interdire l'utilisation de nanoparticules pour dépolluer des sols ou de l'eau jusqu'à ce que des recherches démontrent que les bénéfices sont supérieurs aux risques27.
Les nombreuses incertitudes scientifiques qui demeurent laissent le champ libre à des différences d'appréciation des risques par les scientifiques voire de vraies controverses. Outre les problèmes qu'il pourrait poser dans les stations d'épuration, le nanoargent par exemple est pointé du doigt par certains experts qui le soupçonnent d'accroître le risque d'émergence de bactéries multirésistantes aux antibiotiques, ce que d'autres contestent28...
Comment appliquer le principe de précaution ?
Devant le peu de certitudes et de garanties sur l'innocuité des nanomatériaux pour l'environnement, s'impose le principe de précaution, inscrit dans la Constitution depuis 2005 : "Lorsque la réalisation d'un dommage, bien qu'incertaine en l'état des connaissances scientifiques, pourrait affecter de manière grave et irréversible l'environnement, les autorités publiques veilleront, par application du principe de précaution, et dans leurs domaines d'attribution, à la mise en oeuvre de procédures d'évaluation des risques et à l'adoption de mesures provisoires et proportionnées afin de parer à la réalisation du dommage".
Comment l'appliquer au cas des nanomatériaux pour lesquels demeurent de nombreux "verrous scientifiques" qui empêchent à ce jour une connaissance précise des risques encourus ?
Voici quelques-unes des pistes de solutions - parfois complémentaires, parfois exclusives les unes des autres - proposées par différents acteurs lors du débat public national de 2009-2010 et depuis :
Mener des études supplémentaires ? Lesquelles et à quel prix ? Financées par le contribuable et/ou les industriels ?
De nombreux acteurs ont appelé à la réalisation d'études supplémentaires afin de combler les incertitudes restantes sur les risques / la sécurisation des nanomatériaux. Pour autant, est-ce réalisable dans des délais raisonnables sachant que de nouveaux nanomatériaux toujours plus complexes sont produits et commercialisés chaque jour ? Se pose en outre la question de la prise en charge par les industriels eux-mêmes du coût de ces recherches.
Limiter la commercialisation / les utilisations des nanomatériaux ?
Afin de prévenir les effets indésirés des nanomatériaux, certains acteurs ont demandé la mise en place de moratoires (avec des périmètres plus ou moins larges). Se basant sur les nombreux précédents qui témoignent des difficultés à intervenir "après-coup" (plomb, mercure, amiante, DDT, PCB, etc.), ils considèrent qu'une fois que de grandes quantités de nanomatériaux seront relarguées dans l'environnement et mélangées aux quelques centaines de milliers de substances chimiques de synthèse qui y sont déjà présentes, il sera sans doute trop tard pour agir.
Des chercheurs ont estimé qu'entre 63 et 91% des quelques 300 000 tonnes de nanomatériaux manufacturés produits dans le monde en 2010 ont fini dans des décharges, le reste étant relargué dans les sols (8 à 28%), l'eau (de 0,4 à 7%), ou l'atmosphère (0,1-1,5 %)29.
Certains demandent de rendre obligatoires les évaluations avant la commercialisation de nanomatériaux, et d'interdire ces derniers lorsque les résultats de ces évaluations suggèrent qu'ils pourraient être nocifs pour l'environnement. On retombe alors sur les questions mentionnées plus haut concernant la fiabilité, le calendrier et le financement de ces études.
Développer l'éco-conception des nanomatériaux ?
Des scientifiques aident à la mise en place d'une éco-conception des nanomatériaux : le but est de minimiser la toxicité et l'exposition aux différentes étapes du cycle de vie des nanomatériaux en contrôlant les méthodes de synthèse, de stockage et/ou d'intégration des nanomatériaux dans les produits finaux. Le défi peut-il être relevé - tant techniquement que financièrement ? A quelle échéance les projets en cours de déploiement porteront-ils leurs fruits ? Et avec quelle possibilité de contrôle quant à la réelle innocuité des nanomatériaux développés ? Avec quelle portée et quelles limites ? Cet aspect est développé dans notre fiche sur l'approche nano "safe by design".
Contrôler les sources industrielles d'émissions de nanomatériaux ?
Géolocaliser les relargages de nanomatériaux afin de cibler les zones les plus à risques
Il est également urgent d'enregistrer les flux de produits contenant des nanomatériaux, de cartographier les lieux de distribution et de potentiel relargage puis de procéder à des observations ciblées de longue durée et sur le terrain, par exemple par bassins versants avec la participation de gestionnaires de l'eau. Une telle démarche pourrait permettre de corréler les volumes de nanomatériaux relargués aux éventuels problèmes qui pourraient être observés à court, moyen et long termes. La modélisation mathématique peut être un outil d'anticipation des risques collectifs.
Des initiatives concrètes ont-elles été mises en place en ce sens ? Pas à notre connaissance.
La question environnementale, porte d'entrée d'une approche plus globale ?
Le physicien Richard Jones, Pro-Vice Chancelier à la Recherche et l'Innovation de l'Université de Sheffield (Royaume-Uni), interpellait en 2009 la communauté scientifique en insistant sur le fait que les enjeux environnementaux soulevés par les nanos dépassent le simple domaine de la toxicologie et de la technique, et nous confrontent à des questions plus globales : qui contrôle ces technologies, qui en profite ? selon quelle gouvernance ? 32. Du fait des incertitudes relatives à l'efficacité et à la potentielle gravité des effets environnementaux causés tout au long du cycle de vie des nanomatériaux, il s'agit de considérer les questions de leur réversibilité et de notre capacité à remédier aux problèmes qu'ils pourraient engendrer. En matière de réversibilité, ce ne sont pas uniquement des considérations techniques qui doivent entrer en ligne de compte souligne toujours Richard Jones : notre expérience avec d'autres technologies montre que les sociétés, une fois engagées dans une voie spécifique, peuvent avoir de grandes difficultés à faire marche arrière, non seulement pour des raisons techniques, mais aussi pour des raisons économiques ou socio-politiques.
La question de l'utilité (ou de la futilité) de l'usage des différents nanomatériaux a été posée lors du débat public national : y a-t-il un réel progrès pour l'homme ? La réponse peut varier en fonction des valeurs et des cultures. En France, beaucoup d'associations considèrent que "l'urgence publique est d'investir d'abord dans la réduction des pollutions, la prévention des cancers, la sobriété énergétique, l'accès à l'eau et à la nourriture avant de développer, sans véritable instance de contrôle ou d'éthique, les nanoproduits", ainsi que le rapportait le Président de la CNDP à l'issue du débat public national sur les nanotechnologies en avril 20107.
Se pose également la question de l'autonomie ou de la dépendance à une technologie complexe : quelles solutions alternatives existent pour l'effet attendu ? Quels moyens sont consacrés à les améliorer ?
En définitive, c'est le fonctionnement de notre démocratie qui est ici en jeu : qui décide quoi à quel moment du cycle de vie des innovations ? Quels acteurs sont concernés à chaque étape du cycle ? Ont-ils pu exprimer un avis et en est-t-il tenu compte au moment où un vrai choix est encore possible, comme le requiert la convention d'Aarhus ? Avec quelle éthique ?
Annexe : Les acteurs mobilisés sur la question
Différentes organisations ont pris position sur les questions environnementales soulevées par les nanotechnologies et nanomatériaux, notamment :
les agences environnementales comme l'EPA aux Etats-Unis, la DEPA au Danemark, etc.
du côté des laboratoires de recherche :
les équipes de recherche françaises mobilisées sur la question sont pour la plupart listées sur le site du Groupement de recherche international iCEINT qui inclue également des équipes américaines du consortium CEINT
6 - Dans un scénario de fonctionnement à long terme, l'évaluation du cycle de vie de deux processus solaires de purification de l'eau a par exemple montré un impact sur l'environnement nettement plus élevé pour le processus photocatalytique à base de nano-TiO2 par rapport à l'approche conventionnelle, du fait d'une forte consommation des ressources dans la production du dioxyde de titane à l'échelle nanométrique (Untersuchungen des Einsatzes von Nanomaterialien im Umweltschutz, Martens, Sonja, et al. (Golder Associates Gmbh), 2010, solicited by: Umweltbundesamt, no. 34/2010, June 2010, Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt).
18 - Voir le document plus détaillé et plus récent Compendium of Projects in the European NanoSafety Cluster, NanoSafety Cluster, juin 2015
Citons notamment le projet européen de recherche NanoSolutions (2013-2017), qui cherche à identifier les caractéristiques des nanomatériaux manufacturés qui déterminent leur potentiel de risque biologique. Il vise à développer un modèle de classification de sécurité pour ces nanomatériaux, basé sur une compréhension de leurs interactions avec des organismes vivants.
20 - Cf. Résultats du programme européen Nanogenotox : génotoxicité des nanomatériaux. 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
Le projet MESONNET du CEREGE, initié en 2012, a contribué ainsi à étudier les conséquences potentielles des nanoparticules sur les écosystèmes en utilisant des "mésocosmes".
Les travaux du Réseau 31 (R 31) concernant les nanos
Les travaux du Réseau 31 (R 31) concernant les nanos
par MD - Dernière modification janvier 2014
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Le Réseau R31 mis en place en octobre 2010 et animé par l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES) a pour objectif de renforcer les coopérations aux fins :
d'évaluation des risques sanitaires dans le domaine de l'alimentation, de l'environnement, du travail, et de la santé
de veille et d'alerte des pouvoirs publics en cas de risques pour la santé publique
d'amélioration de la connaissance des risques sanitaires dans le domaine de compétence de l'ANSES
Composition
Le R31 regroupe 31 instituts ou organismes1 français de recherche et d'évaluation de risques environnementaux ou sanitaires.
Ce réseau implique des établissements très variés :
des acteurs académiques, notamment des établissements de recherche et d'enseignement supérieur comme le CNRS, le CEA, l'INSERM, l'INRA, et des écoles vétérinaire ou d'agronomie,
des établissements à caractère plus techniques, des EPIC, comme l'INERIS, le CSTB, le LNE
des établissements plus spécifiquement dédiés aux questions de santé comme l'Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM)
Les travaux "nano et santé" du R31
La thématique "santé et nanomatériaux" est l'un des quatre domaines d'intérêt2 sur lesquels se penche le réseau R31.
Lors d'une réunion du R31 qui a eu lieu le 23 octobre 2012, les membres du réseau ont commencé à dégager quelques pistes de travail communes et de collaborations possibles entre divers organismes sur ce sujet.
Mieux vaut tard que jamais : trouver des synergies entre les différents acteurs concernés par les risques associés aux nanomatériaux est indispensable à la construction d'une vigilance collective.
Ce réseau présente l'avantage de provoquer des échanges entre acteurs académiques et organismes travaillant sur le court terme pour apporter des réponses aux industriels ou aux pouvoirs publics, et de mêler des disciplines extrêmement variées.
Un point a été fait sur les problèmes à résoudre. Trois domaines ont été identifiés afin d'être collectivement examinés, sous forme de réunions plus spécialisées et techniques, associant éventuellement d'autres acteurs que les membres du R31 :
la métrologie, afin de faire converger les outils et méthodes développées par exemple au LNE avec les besoins des biologistes qui souhaitent par exemple mesurer des nanoparticules dans le tube digestif : une réunion a eu lieu le 18 novembre 2013, pilotée par le LNE.
la toxicologie en général, afin de clarifier ce que l'on veut mesurer en toxicologie : des acteurs académiques ainsi que des personnes, proches de l'AFNOR ou de l'OCDE, cherchent des réponses à très court terme et se demandent ce qu'il leur faut donner aux industriels pour la réalisations de tests : une réunion a eu lieu le 9 décembre 2013, co-pilotée par l'ANSES et l'INRA
l'exposition des travailleurs, afin de préciser ce que l'on mesure et la manière de mesurer l'exposition d'un travailleur (domaines sur lesquels travaillent notamment l'INRS et de l'InVS)
Des efforts qui demandent à être confortés
Ces efforts demandent cependant à être confortés par une meilleure coordination nationale et la mise en place d'une vraie stratégie nationale de recherche, à articuler avec les préoccupations de la société civile et avec les besoins des entreprises et des autorités sanitaires et environnementales chargées de mieux évaluer et/ou mieux gérer ces risques. Car la difficulté d'évaluer, de pronostiquer, de gérer des risques reste énorme et plaide pour plus de responsabilité sociétale et environnementale de la part de chacune des parties prenantes (chercheurs, administrations, entreprises, élus, associations, médias, etc.). Le travail de veille et d'information que nous effectuons plus largement sur nos sites wikinanos.fr et veillenanos.fr entendent y contribuer.
NOTES et REFERENCES : 1 - Cf. la liste du réseau d'organismes du R31 sur le site de l'ANSES 2 - Les quatre thématiques sont : la veille prospective, l'antibiorésistance, la santé et les nanomatériaux, les dangers sanitaires et le cycle de l'eau.
Fiche initialement créée en mars 2013
Risques associés aux nanomatériaux et nanotechnologies
Risques associés aux nanomatériaux et nanotechnologies
Risques associés aux nanoparticules de cuivre et oxyde de cuivre
Risques associés aux nanoparticules de cuivre et oxyde de cuivre
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification janvier 2021
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Des nanoparticules de cuivre et d'oxyde de cuivre sont utilisées pour leurs effets antibactérien et antifongique ; quid des risques pour l'environnement et pour la santé ?
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En mai 2014, l'Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) a préconisé un classement des nanotubes de carbone comme substances dangereuses afin que soient mises en place des mesures de restriction d'usage voire d'interdiction de l'utilisation de certaines applications grand public1.
En 2015, la Société pour l'étude, la protection et l'aménagement de la nature dans le Sud-Ouest (SEPANSO) a alerté sur les risques liés à la production de nanotubes de carbone par Arkema à Mont (Pyrénées-Atlantiques) en demandant l'arrêt des productions tant que l'innocuité des nanos n'est pas établie pour les salariés, les consommateurs et l'environnement2.
En novembre 2019, les nanotubes de carbone sont les premiers nanomatériaux à intégrer la SinList, liste de substances à remplacer d’urgence parce que trop dangereuses3.
Le même mois, l'agence européenne pour la santé et la sécurité au travail a attribué le Prix des bonnes pratiques "Lieux de travail sains" 2018-2019 à Atlas Copco Industrial Technique, une entreprise manufacturière suédoise qui a adopté une approche de précaution pour minimiser l’exposition des travailleurs aux nanotubes de carbone4.
En juillet 2020, l'ECHA a publié un rapport d'évaluation sur les nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT), le graphite synthétique en forme de tube et enchevêtré, réalisé par l'Institut allemand pour la sécurité et la santé au travail (BAuA)5. Le rapport souligne que les informations requises au 1er janvier 2020 dans le cadre de REACH n'avaient pas encore été (suffisamment) remplies par les déclarants et que des mesures supplémentaires sont donc nécessaires, à commencer par un contrôle de conformité. Une fois que les données requises par REACH seront fournies par les entreprises, l'ECHA pourra décider si des informations supplémentaires sont nécessaires. L'ECHA presse les déclarants de mettre à jour leurs dossiers et/ou d'élaborer des propositions d'essais pour se conformer aux exigences de REACH.
En septembre 2020, l'agence américaine de protection de l'environnement (EPA) a publié une réglementation en matière de nouvelles utilisations importantes (SNUR) pour les nanotubes de carbone PMN P-15-54 libres (i.e non inclus dans une matrice)6, qui est entrée en vigueur le 16 novembre 2020. Toute personne désirant fabriquer, importer ou transformer, à des fins commerciales, ces nanotubes de carbone devra en aviser l’EPA au moins 90 jours avant, selon des modalités précisées ici.
Mouchet F. et al., Nanotubes de carbone : quels risques pour l'environnement ?, Biofutur, 32/347, 29-33, octobre 2013 : des travaux ont mis en évidence des effets de toxicité aiguë (mortalité, mobilité réduite) et chronique (inhibition de croissance), essentiellement liés à leur ingestion par les organismes exposés, mais à des concentrations qualifiées de non représentatives d'un point de vue environnemental (à partir de 10 mg/L).
NB : NanoEHS, la base de données répertoriant les publications scientifiques sur les risques en nanotechnologies, mise à jour par the International Council on Nanotechnology (ICON) ne semble plus fonctionner (2016)
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