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"Caractéristiques physico-chimiques" et toxicité des nanomatériaux
"Caractéristiques physico-chimiques" et toxicité des nanomatériaux
Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout mars 2020
Cette fiche 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.
A l'échelle nano, on ne peut plus considérer que "c'est la dose qui fait le poison", cette phrase du médecin et alchimiste Paracelse qui avait fondé la toxicologie et est très souvent invoquée pour évaluer les risques liés aux substances chimiques de synthèse. Scientifiquement, elle est désormais remise en question, notamment par le cas spécifique de la toxicité des nanomatériaux sur laquelle influent fortement les caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux considérés, et notamment :
leur composition chimique (identité de la substance ; ex "argent" / "dioxyde de titane" / etc.) :
on peut extrapoler les connaissances que l'on a sur la substance à l'état macro, dont les propriétés (et parfois la toxicité) connues peuvent être décuplées du fait de la réactivité de surface
de nouvelles propriétés (ou une toxicité nouvelle) peuvent également apparaître spécifiquement à l'échelle nanométrique ; elles sont nettement plus difficiles à prévoir, et on en sait encore souvent trop peu.
attention toutefois, les nanomatériaux d'une même famille ne peuvent pas être considérés comme une "monosubstance" : au sein de la même famille, différentes substances peuvent présenter une toxicité et une génotoxicité différentes1
leur dimension (taille et distribution de tailles) : leur taille nanométrique permet aux nanomatériaux de pénétrer la cellule et y entraîner des effets néfastes2, mais la taille des nanomatériaux n'est pas le seul qui rentre en ligne de compte ; la liste qui suit est également déterminante.
leur forme (ou morphologie) :
il existe une grande diversité de formes de nanoparticules : des nanotubes, des nanofils, des nanofeuillets, des nanocubes, etc.
il semble que les structures en tubes, fibreuses ou à multiples facettes présentent une toxicité plus importante que les structures lisses (comme les sphères), en lien avec la réactivité de surface3 ; l'action toxique peut également se révéler plus importante sur l'une des facettes, par exemple pour les nanomatériaux de forme et nature complexes (mais là encore, cela dépendra du type de nanomatériau).
leur surface spécifique : il s'agit de la surface d'une particule ou d'un matériau rapportée à son volume ; elle a un rôle important pour expliquer certaines modifications du comportement d'un même matériau (par exemple du sucre en poudre va fondre plus rapidement dans un thé chaud qu'un gros morceau de sucre)
leur réactivité de surface / chimie de surface (et le cas échéant, leur revêtement : enrobage ou encapsulation4)
leur état de charge
leurs degrés d'agglomération / agrégation :
agglomérat : amas de particules (nano-objets ou agrégats associées par des liaisons physiques faibles ou enchevêtrées ; à la différence des agrégats dont les liaisons entre les particules sont fortes
agrégat : amas de particules fortement associées par des liaisons chimiques (liaisons covalentes) ou fusionnées.
leur solubilité (dans l'eau, les fluides biologiques, ...)
leur cristallinité
leur pulvérulence
Chacun de ces paramètres influe sur la toxicité des nanomatériaux.
Et chacun d'entre eux est lui-même sujet à variation au cours du cycle de vie des nanomatériaux.
D'où la complexité, pour les chercheurs, à statuer sur la toxicité des nanomatériaux...
The dialogue continues, Nature Nanotechnology, 8, 69, février 2013 : The nanotoxicology community has numerous ideas and initiatives for improving the quality of published papers.
Join the dialogue, Nature Nanotechnology, 7, 545, août 2012 : The nanotoxicology community should implement guidelines on the types of information that are required in their research articles to improve the quality and relevance of the published papers.
Quels effets néfastes des nanomatériaux sur la santé ?
Quels effets néfastes des nanomatériaux sur la santé ?
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification juin 2020
Cette fiche est la troisième 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.
Sommaire :
Fruit de l'évolution, le corps humain s'est adapté à un environnement relativement stable depuis des milliers d'années : il a développé depuis longtemps des mécanismes de défense contre les agressions extérieures. Mais depuis plus d'une cinquantaine d'années maintenant, soit un temps très court au regard de l'évolution, un nombre exponentiel de molécules chimiques de synthèse ont été mises sur le marché, avec pour certaines des effets très néfastes sur notre organisme, qui n'est pas armé pour y faire face. Aux problèmes liés au plomb, au mercure, au DDT, aux perturbateurs endocriniens, etc. viennent désormais s'ajouter des enjeux sanitaires liés aux nanoparticules manufacturées, qui du fait de leur petite taille, peuvent pénétrer dans le corps humain et se diffuser ensuite dans l'organisme... avec des effets encore très mal connus sur la santé humaine pour plusieurs raisons :
il n'y a pas d'études épidémiologiques chez l'homme1 ; les études menées jusqu'à présent ont été effectuées principalement in vitro sur des cellules isolées ou sur des organes mis en culture, plus rarement in vivo chez l'animal : les résultats ne sont donc pas nécessairement généralisables à l'homme ;
les effets des nanomatériaux sont très différents d'un nanomatériau à un autre : ils dépendent fortement des caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux considérés (par exemple, les nanoparticules de dioxyde de titane et de carbone sous forme fibreuse génèrent plus d'effets inflammatoires que les formes sphériques)
les effets des nanomatériaux varient en fonction de l'état dans lequel ils pénètrent dans l'organisme (différent selon l'étape du cycle de vie des nanomatériaux) et des transformations qu'ils subissent dans l'organisme au contact d'autres éléments (notamment les différents fluides biologiques : sang, lymphe, salive, suc gastrique, mucus, etc. dont l'acidité ou la teneur en sel, par exemple, affectent la toxicité des nanomatériaux).
du fait de leur petite taille et des transformations qu'elles subissent au cours de leur parcours dans l'organisme, et malgré des progrès en nanométrologie, les nanoparticules restent difficiles à détecter, à quantifier, à caractériser et à suivre dans le corps humain et jusque dans les cellules.
Dans les poumons, les nanomatériaux peuvent provoquer une inflammation pulmonaire : les macrophages ne parviennent pas toujours à éliminer les nanomatériaux non agrégés et agglomérés, dont l'accumulation peut causer à la longue une inflammation pouvant conduire à certaines pathologies pulmonaires ; les nanotubes de carbone rigides et longs soulèvent des inquiétudes sur leur capacité à provoquer des réactions pulmonaires similaires à celles induites par l'amiante2 (voir aussi plus bas : veillenanos.fr/...AppareilRespiratoire)
D'autres effets toxiques ont déjà été démontrés au niveau du coeur, du foie, de la rate, de l'estomac, des reins notamment3 (oedèmes du foie, lésions du coeur, mastocytes dans les tissus de l'estomac chez de jeunes rats par exemple4).
- Effet des nanomatériaux sur les cellules (cytotoxicité) :
C'est au niveau cellulaire que s'intéressent la majorité des études sur la toxicité des nanoparticules à ce jour ; il s'agit d'observer la survie des cellules après l'exposition.
il a été montré que les nanoparticules peuvent alors avoir des effets sur la morphologie, le fonctionnement et la viabilité des cellules (détérioration du cytosquelette cellulaire, lésions des membranes cellulaires et des mitochondries, interruption de la synthèse d'ATP) ; l'échelle nanoparticulaire permet à la particule d'interagir avec les différents organites de la cellule.
une augmentation du stress oxydant ainsi que des inflammations cérébrales entraînées par des nanoparticules ont également été mises en évidence, or ces deux phénomènes sont susceptibles d'endommager les neurones et d'accélérer les maladies neurodégénératives, telles que les maladies d'Alzheimer ou de Parkinson
les nanoparticules paraissent même capables d'entraîner l'apoptose (le suicide cellulaire) des neurones
L'apoptose des cellules (suicide cellulaire) a été observé sur d'autres types de cellules pour différents types de nanoparticules (dont les nanotubes de carbone, quantum dots, fullerènes, nanoparticules d'or ou de TiO2 )6.
En outre, l'agrégation de nanoparticules au sein d'une cellule provoque en elle-même des mécanismes toxiques.
- Effet des nanomatériaux sur l'ADN (génotoxicité) :
Les nanomatériaux peuvent entraîner des perturbations au niveau de l'ADN (pour rappel, l'ADN humain a une largeur de 2 nm)...
Jusqu'à présent, peu d'études ont examiné la génotoxicité de nanoparticules, un phénomène qui ne détruit pas nécessairement les cellules, mais qui peut conduire à :
des mutations cancéreuses si le dommage n'est pas (ou mal) réparé (les dommages à l'ADN et les mutations sont la première étape vers le cancer : deux ou trois mutations peuvent suffire à déclencher le processus)
des problèmes sur le système reproductif et le développement foetal
Mais les premières études menées ont montré que certaines nanoparticules peuvent endommager directement l'ADN7 : des dommages ont été constatés in vitro (nanotubes de carbone, nanoparticules d'oxyde de zinc) et in vivo (nanotubes de carbone, nanoparticules de dioxyde de titane).
En 2014, des chercheurs du MIT et de la Harvard School of Public Health (HSPH) ont mis au point un outil permettant de comparer la génotoxicité de différentes nanoparticules. Ils ont observé notamment la génotoxicité de nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO - utilisé dans les écrans solaires), d'argent, d'oxyde de fer, d'oxyde de cérium et de dioxyde de silicium8.
En 2019, des chercheurs canadiens ont montré que les nanoparticules d'argent entraînaient des dommages de l'ADN chez les moules d’eau douce9.
En 2020, des chercheur·es français·es ont eux établi que les particules de dioxyde de titane (TiO2), qu'elles soient de taille nanométrique ou microscopique, produisent des dommages génotoxiques sur divers types de cellules, même à des doses faibles et réalistes10.
La génotoxicité peut être le résultat :
de la production de radicaux libres (stress oxydant), la plus fréquemment mise en évidence, y compris à distance de la particule
de la libération d'ions à partir des nanoparticules
de perturbations des fonctions de contrôle du cycle cellulaire (perturbation de la division cellulaire et désorganisation du trafic cellulaire)
de l'interaction des nanomatériaux avec l'ADN ou l'appareil mitotique (lésions ou mutations de l'ADN, perturbation de la ségrégation des chromosomes pendant la mitose - potentiel aneugène)
Beaucoup de questions restent encore très peu explorées et méritent d'être mieux étudiées. Outre les effets cités plus haut, on manque encore cruellement de données sur les points suivants :
- Effet des nanomatériaux sur le système immunitaire ?
Des nanomatériaux peuvent entraîner des effets adjuvants (pouvant induire des réactions d'hypersensibilité ou d'allergie) - dans le cas de nanoparticules utilisées à cette fin dans les vaccins notamment.
Par ailleurs, de nombreuses interactions avec le système immunitaire ont été mises en évidence11 : réactions inflammatoires très fortes, immunostimulation, immunosuppression (par exemple des nanotubes de carbone par blocage des lymphocytes B) ou encore réactions auto-immunes.
Les cellules de l'immunité ne parviennent pas nécessairement à éliminer les nanomatériaux et peuvent elles-mêmes s'en trouver dégradées voire éliminées (ex : apoptose des macrophages).
En outre, la sensibilité aux nanoparticules semble plus forte pour les organismes dont le système immunitaire est défaillant : des nanoparticules de TiO2 ou d'or utilisées à des doses faibles, n'induisant pas d'inflammation chez l'animal sain, augmentent l'hyperréactivité bronchique, provoquent des dommages épithéliaux et une inflammation dans un modèle d'asthme professionnel induit chez la souris. Des observations similaires ont été faites chez des animaux exposés à des nanoparticules de noir de carbone et présensibilisés à un allergène12.
NB : La recherche biomédicale cherche à synthétiser des nanoparticules "furtives", c'est-à-dire non reconnues par l'organisme afin d'éviter une réaction immunitaire, ce qui n'est pas le cas des nanomatériaux utilisés pour des applications industrielles. A cette fin, les chercheurs les enrobent d'un polymère, souvent le poly-éthylène-glycol (PEG). Or, même dans le cas où elles sont synthétisées de cette façon, le problème se pose à long terme de la stabilité de l'enrobage, car ce dernier peut se modifier et s'altérer avec le temps. De plus, une étude a montré la possibilité de production d'anticorps anti-PEG avec un risque de réponse inflammatoire ou anaphylactique13 .
- Effet des nanomatériaux sur les capacités reproductrices et le développement embryonnaire (reprotoxicité) et la descendance
Les dommages à l'ADN mentionnés plus haut peuvent introduire des mutations, pouvant également contribuer à perturber la reproduction et le développement des générations suivantes.
La petite taille et la grande mobilité des nanoparticules permet leur passage dans les organes reproducteurs et à travers la barrière placentaire.
Un certain nombre d'études expérimentales ont montré, chez l'animal, des perturbations du développement embryonnaire14.
Les études concernant le système reproducteur font également état d'une toxicité des nanoparticules pour le système reproducteur mâle (perturbation de la production de testostérone, diminution de la prolifération des spermatogonies, diminution de la mobilité et de la vitalité des spermatozoïdes) et féminin conduisant à une diminution de la fertilité15.
Des nanomatériaux peuvent entraîner des perturbations hormonales (et considérés comme perturbateurs endocriniens ?)16.
Les premières études cherchant à évaluer l'effet des nanoparticules sur la santé du fœtus et de l'embryon et les implications sur la santé de la descendance après la naissance sont particulièrement inquiétants17.
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 reproductives18.
- Effet des nanomatériaux sur le cerveau et l'ensemble du système nerveux ?
Encore peu d'études in vivo de toxicité pour le système nerveux sont disponibles, mais les rares études existantes suggèrent que l'exposition in utero et postnatale aux nanomatériaux est possible, avec des changements dans la plasticité synaptique, l'expression des gènes et le neurocomportement19.
Selon une revue de la littérature de 201420, outre les effets sur les cellules neuronales déjà citées plus haut :
des perturbations de l'activité électrique des neurones de souris ont aussi été relevées, avec parfois l'inhibition de réseaux entiers, ce qui laisse présager des perturbations des fonctions de traitement et de transfert de l'information normalement assurées par les neurones
les nanoparticules sont également susceptibles de perturber la synthèse de neurotransmetteurs (les molécules qui assurent la communication entre neurones), notamment la dopamine et la sérotonine, qui jouent un rôle clé dans la régulation du sommeil et de l'humeur
une baisse des capacités locomotrices a été observée chez la souris
enfin, plusieurs expériences en tube à essai ont montré que les nanoparticules peuvent accélérer l'agrégation de certaines protéines formant des fibres dans les neurones ou autour, en particulier les bêta-amyloïdes et alpha-synucléines, qui s'agrègent respectivement dans les maladies d'Alzheimer et de Parkinson ; les nanoparticules pourraient alors entraîner ou accélérer ces maladies ainsi que d'autres pathologies neurodégénératives.
D'autres travaux plus récents confortent ces craintes :
la thèse de Clémence Disdier : Evaluation of TiO2 exposure impact on adult and vulnerable brains, Université Paris-Saclay, juin 2016 : "l'exposition aux NPs de TiO2 induit des altérations fonctionnelles de la BHE et une neuro-inflammation qui pourraient conduire à des troubles neurologiques. L’identification des médiateurs et la description des effets neurotoxiques restent encore à préciser".
- Effet des nanomatériaux sur la flore intestinale ?
Des nanoparticules (argent, zinc, magnésium, titane, ...) sont très utilisées industriellement pour leurs propriétés bactéricides, avec des conséquences inquiétantes sur la flore intestinale.
Une perturbation de la flore intestinale a également été mise en évidence par plusieurs études récentes21.
- Effet des nanomatériaux sur le système cardiovasculaire ?
Les nanoparticules inhalées par l'homme et qui passent à travers les poumons jusque dans le système sanguin, augmentent les risques d'accident cardiaque :
des chercheurs de l'Université d'Edimbourg ont par exemple montré qu'une fois présentes dans le sang, elles ont tendance à s'accumuler sur les vaisseaux endommagés et fragiles des patients ayant déjà été victimes d'un accident cardiaque ; selon Mark Miller, qui a dirigé la recherche publiée en 2017, "un nombre même limité de ces particules peut avoir des conséquences graves"22.
d'autres chercheurs en Italie ont publié en juin 2019 des résultats montrant que l'inhalation de nanoparticules de dioxyde de titane chez des personnes souffrant d'hypertension induit une altération hémodynamique irréversible associée à des dommages structurels cardiaques pouvant conduire à une insuffisance cardiaque23.
- Effet des nanomatériaux sur l'appareil respiratoire ?
La pénétration, la déposition, la translocation et l’élimination pulmonaire des nanomatériaux ont des effets biologiques potentiels sur l’appareil respiratoire (stress oxydant, inflammation, génotoxicité,…).
Les expositions cumulées aux nanomatériaux peuvent entraîner à long terme :
la survenue ou l’aggravation de pathologies respiratoires chroniques (asthme, broncho-pneumopathies chroniques obstructives)24
mais aussi de graves infections pulmonaires comme après exposition à l’amiante ou à la silice2.
- Effet des nanomatériaux sur la chevelure ?
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 TiO225.
Quel rôle de vecteur d'autres toxiques ?
Outre les effets toxiques qu'ils peuvent directement entraîner au sein des espèces bactériennes et des cellules dans lesquelles ils peuvent pénétrer, les nanomatériaux peuvent y apporter des molécules extérieures. C'est l'effet "cheval de Troie" ; on redoute donc notamment qu'ils favorisent le transport de polluants - métaux lourds ou pesticides par exemple26, ce qui pose question à l'heure où nous sommes exposés de façon chronique à différents polluants à faibles doses.
Quels effets cocktails ?
Les interactions entre les nanomatériaux et d'autres substances sont difficilement identifiables et maîtrisables ; on parle alors d'"effet cocktail" avec un corpus scientifique qui commence à se constituer sur ceux impliquant des nanomatériaux 27.
Quels mécanismes expliquent la toxicité des nanomatériaux ?
Différents mécanismes expliquent la toxicité des nanomatériaux mais ils ne sont pas tous encore bien compris.
- Libérations d'ions :
Les métaux lourds présentent souvent une toxicité lorsqu'ils sont sous formes d'ions (solubles et biodisponibles). Or, outre leur toxicité propre, les nanoparticules constituent également de potentiels réservoirs d'ions pouvant les diffuser par exemple au contact de l'eau ou en fonction des interactions avec l'environnement et générer une toxicité à distance. C'est le cas en particulier des nanoparticules d'argent, qui libèrent des ions d'argent très toxiques pour les bactéries (sans que cette libération soit le seul facteur de toxicité du nanoargent)28.
- Induction ou amplification d'un stress oxydant :
L'induction d'un stress oxydant est considérée comme un mécanisme majeur dans la toxicité des nanoparticules. Certains types de nanomatériaux (en particulier les oxydes métalliques) peuvent produire des espèces réactives de l'oxygène (ERO ou radicaux libres), des molécules très réactives qui oxydent et dégradent d'autres molécules à leur surface ou induire leur production par des cellules29 ; ces ERO entraînent un stress oxydant, mécanisme indirect de la carcérogénèse. De nombreuses maladies sont associées au stress oxydant observé lorsque la production de radicaux libres dépasse la capacité de l'organisme à les combattre. Les nanoparticules pourraient également amplifier les effets d'un stress oxydant causé par d'autres contaminants : des études récentes ont ainsi montré qu'en présence de nanoparticules, même à faibles doses, l'organisme est susceptible de moins bien réagir au stress oxydant provoqué par la présence de polluants dans l’environnement cellulaire, avec des conséquences non négligeables (mutagénèse, instabilité génomique) potentiellement à l’origine de pathologies variées, et notamment de cancers30.
- Interactions des nanomatériaux avec des protéines :
Lorsqu'elles pénètrent dans un environnement cellulaire, les nanoparticules sont rapidement recouvertes d'une couronne de biomolécules (des protéines, qui forment la "corona") ; la nature des molécules présentes dans la corona est susceptible de modifier le devenir et la persistance de la nanoparticule dans l'organisme ainsi que sa toxicité. L'albumine a par exemple un effet stabilisant sur les nanoparticules tandis que le fibrinogène peut provoquer leur agrégation31. Le système immunitaire réagit différemment selon le type de nanoparticules et de protéines composant leur couronne.
Vers un accroissement des résistances à certains traitements ?
Des nanomatériaux sont utilisés pour leurs propriétés bactéricides, fongicides (toxiques pour les champignons), antivirales32 voire antirétrovirales (VIH et hépatites B pour les nanoparticules d'argent33). Or, leur utilisation massive dans l'industrie soulève des inquiétudes quant aux résistances potentiellement développées par les agents pathogènes34.
Devant tant de signaux d'alerte, des acteurs réclament l'application du principe de précaution
Mener des études supplémentaires ? Lesquelles et à quel prix ? Financées par le contribuable et/ou les industriels ?
Un consensus se dégage clairement dans la communauté scientifique et au-delà sur la nécessité de développer les efforts de recherche au vu des divers effets nocifs déjà identifiés, même en assez faible quantité. De nombreux acteurs ont appelé à la réalisation d'études supplémentaires afin de combler les incertitudes restantes sur les risques sanitaires 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.
Les méthodes scientifiques pour approfondir les connaissances sur la toxicité des nanoparticules sont l'objet de débats également. Certains chercheurs recommandent de recourir à des modèles animaux reproduisant des scénarios d'exposition chronique prolongée, pour lesquels les données manquent tant sont nombreux les points qui restent à confirmer et à préciser et qui ne peuvent être totalement éclaircis par des études in vitro35. Avec en arrière-plan l'épineuse question des considérations éthiques sur l'expérimentation animale...
(In)former les médecins et les soignants
La médecine moderne s'est développée en valorisant auprès des médecins la dimension thérapeutique de leurs outils de travail, sans suffisamment les encourager à s'interroger sur leurs éventuels effets toxiques en dehors des effets secondaires présentés par les industriels.
Par ailleurs, notre environnement a considérablement changé depuis un siècle avec une accélération technologique de plus en plus forte et la mise sur le marché de produits contenant des substances chimiques dont la multiplication et la diffusion à grande échélle génère, pour certaines, des effets largement indésirables ; si quelques formations de santé-environnementale ont vu le jour ces dernières années, elles restent rares et optionnelles pour les médecins et pharmaciens.
Sur le terrain, de nombreuses maladies dont on ne comprend pas les causes ("idiopathiques") sont donc très probablement en lien avec des expositions chroniques à ces polluants environnementaux.
Ainsi, constatant que des nanoparticules peuvent provoquer une inflammation (directe ou à distance) sur les cellules ou tissus et dans la mesure où elles sont susceptibles de suivre tout type de trajets (nerveux, sanguins et lymphatiques), des altérations neurologiques non expliquées pourraient par exemple être dues à des nanoparticules.
Les nanoparticules ayant la taille de virus et étant repérées comme des éléments du "non-soi" par le corps, celui-ci met en place des procédés de défense identiques à ceux des maladies infectieuses, pouvant porter gravement à confusion.
Enfin, les différents impacts des nanoparticules sur le système immunitaire et les cellules sanguines pourraient également être à l'origine de nombreux problèmes de santé inexpliqués.
Au-delà du fait que ce type de risque n'est pas pris en compte par les soignants aujourd'hui, la grande difficulté réside ensuite, même en cas de doute, à mettre en évidence... :
d'une part la présence de nanoparticules du fait de leur taille et de leurs possibles migrations
et d'autre part le lien de cause à effet avec la (ou les) pathologie(s) constatées : les tumeurs cancéreuses par exemple ne livrent pas d'indication sur ce qui les a déclenchées, et nous sommes exposés à une grande quantité de substances chimiques, avec des interactions difficilement identifiables et maîtrisables (cf. l''"effet cocktail" 27).
En savoir plus
- Sur notre site :
La rubrique Nano et Santé de notre site veillenanos.fr
1 - Un dispositif de surveillance épidémiologique des travailleurs potentiellement exposés aux nanomatériaux a cependant été mis en place en France, mais ses résultats ne seront pas connus ni exploitables avant de nombreuses années. Voir notre fiche sur le programme EpiNano
3 - Afssaps (devenue ANSM), Évaluation biologique des dispositifs médicaux contenant des nanomatériaux, Rapport scientifique, février 2011, p 45 : "Les organes les plus souvent touchés appartiennent au système réticulo-endothélial, incluant le foie et la rate, en accord avec l'observation fréquente de la capture des nanomatériaux par ce système. Le rein est un autre organe habituellement touché, puisqu'il a été identifié dans certaines études de toxico-cinétique comme la voie d'élimination primaire pour de nombreux nanomatériaux dont les nanotubes de carbone et les fullerènes" (se référer au document pour les références bibliographiques détaillées)
Aillon, KL et al., Effects of nanomaterial physicochemical properties on in vivo toxicity. Advanced Drug Delivery Reviews, 61 (6), 457-466, 2009
Hussain, S et al., Carbon black and titanium dioxide nanoparticles elicit distinct apoptotic pathways in bronchial epithelial cells, Part Fibre Toxicol, 7, 10, 2010
10 - Cf. TiO2 genotoxicity: an update of the results published over the last six years, Carriere M, Arnal ME, Douki T, Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 15 mai 2020 : cette revue de la littérature scientifique, réalisée par des chercheur·es du CEA, 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.
Immunotoxicité des nanoparticules, Brousseau P et al., intervention au 83e du Congrès de l'Acfas, Colloque 210 - Présence, persistance, devenir et effets des nanomatériaux dans l'environnement, mai 2015
13 - Cf. Ishida T et al., PEGylated liposomes elicit an anti-PEG IgM response in a T cell-independent manner, Journal of Controlled Release, 122 (3), 349-355, 2007
Maternal exposure to nanosized titanium dioxide suppresses embryonic development in mice, Hong F et al., International Journal of Nanomedicine, 12: 6197–6204, 2017 : "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 foetal" (résumé du HCSP in Bilan des connaissances relatives aux effets des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) sur la santé humaine, avril 2018)
Hormonal and molecular alterations induced by sub-lethal toxicity of zinc oxide nanoparticles on Oreochromis niloticus, Saudi Journal of Biological Sciences, 27(5) : 1296-1301, mai 2020 : "Zn-ONPs treatment in a doses equal to 1/2 and 1/3 of LC50 can induce hormonal alteration in fish at both cellular and molecular levels. At cellular levels represented in a significant decrease in serum GH, TSH, T3, T4, FSH, LH, E2, testosterone and insulin hormones with a significant increase in both ACTH and cortisol levels with no change in glucagone levels. At the molecular levels there were a significant down regulation in transcriptional levels of GH, IGF-I, insulin and IRA genes"
Silver nanoparticles disrupt regulation of steroidogenesis in fish ovarian cells, Degger N et al., Aquat Toxicol., 4;169:143-151, novembre 2015 : cette étude montre que des nanoparticules d'argent (nAg) peuvent affecter les gènes spécifiques qui régissent la stéroïdogenèse, conférant aux nAg un potentiel de perturbation endocrinienne (cité par la lettre RES-Actus n°15, novembre 2015).
27 - Dans leur grande majorité, les études de nanotoxicologie isolent les substances nanométriques ; rares sont celles qui étudient les effets d'interaction entre substance(s) nanométrique(s) et autres substances pénétrant dans l'organisme, mais on commence à voir apparaître la confirmation d'effets cocktails impliquant des nanomatériaux (la liste qui suit n'est pas exhaustive !) :
Pour plus d'information sur l'effet cocktail, voir :
le rapport State of the Art Report on Mixture Toxicity, 2009, par Andreas Kortenkamp, Thomas Backhaus, et Michael Faust, commandité par la DG Environnement de la Commission européenne
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Les nanoparticules sont expressément mentionnées comme risques émergents dans la Stratégie nationale de santé 2018-2022 rendue publique par le Ministère des solidarités et de la santé fin 2017 : sont prévues des actions sur les sources de pollution qu'elles représentent et la limitation de notre exposition. Reste à voir quand et comment... Avicenn plaide pour apporter rapidement des améliorations au registre R-nano, afin que les professionnels de la santé disposent d'un outil opérationnel pour mieux cerner les expositions, afin de les réduire.
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 ?
⇒ Vos avis et analyses nous intéressent : n'hésitez pas à nous les envoyer (redaction(at)veillenanos.fr) afin que nous puissions donner à nos lecteurs le point de vue de l'ensemble des acteurs concernés. LIRE AUSSI sur notre site
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 - Dernier ajout juillet 2020 (Page à compléter)
Cette sélection de documents compilés pour réaliser notre Dossier Nano et Risques pour la santé 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 des références à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr. Sommaire
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)
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 nanoparticules d'oxydes de fer
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Risques associés aux nanomatériaux et nanotechnologies
Risques associés aux nanomatériaux et nanotechnologies
Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout décembre 2020
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Evaluations des risques
Des centaines de tonnes de nanoparticules d'argent sont produites chaque année dans le monde1 pour leurs propriétés antibactériennes ou antifongiques, malgré des risques pour l'environnement inquiétants, notamment pour les microorganismes, la flore et la faune aquatiques2 et les microorganismes du sol3, et des risques également sanitaires (argyrisme à fortes doses et surtout résistances des bactéries4 principalement).
En 2015, l'ANSES avait appelé à une classification des nanoparticules d'argent dans le cadre du règlement européen CLP5. Le processus est en cours. Au niveau européen, le 19 octobre 2020, l'agence européenne des produits chimiques (ECHA) a soumis à consultation une proposition de classification de l'argent et du nanoargent6, avec, pour ce dernier, les valeurs suivantes :
Sensibilisant cutané de catégorie 1, H317 (peut provoquer une allergie cutanée)
Mutagénicité sur les cellules germinales de catégorie 2, H341 (susceptible d'induire des anomalies génétiques)
Toxicité pour la reproduction de catégorie 1B, H360FD (peut nuire à la fertilité, peut nuire au fœtus.)
Danger pour le milieu aquatique H400 et H410 (toxicités aigüe et chronique de catégorie 1).
La consultation a pris fin le 18 décembre 2020 ; la classification qui s'en suivra aura des conséquences comme la mise en place des mesures de protection et l'arrêt de l'utilisation de certaines applications grand public, à préciser en 2021 en fonction de la classification retenue.
Dans le domaine cosmétique, l'argent colloïdal (nano) fait depuis 2015 l'objet d'une procédure d'évaluation par le Comité Scientifique Européen pour la Sécurité des Consommateurs (CSSC ou SCCS en anglais, pour "Scientific Committee on Consumer Safety"). 63 notifications de produits contenant de l'argent colloïdal ont été réalisées auprès de la Commission ; le SCCS a rendu un avis en octobre 2018 réitérant que les données recueillies ne permettaient pas de s'assurer de l'innocuité du nanoargent dans les applications cosmétiques8.
Dans le domaine textile
Beaucoup de vêtements de sport seraient traités au nanoargent.
En décembre 2018, Svenskt Vattens, le syndicat suédois des eaux et des eaux usées a alerté sur l'argent antibactérien et anti-odeur provenant de textiles de sport9 : c'est la plus grande source connue d'argent dans les stations de traitement de l'eau, une menace pour nos lacs et nos mers, ainsi qu'un risque de propagation de la résistance aux antimicrobiens. Les marques et distributeurs sont invités à cesser de vendre des vêtements traités à l'argent pour protéger l'eau (Adidas est pointé comme le plus mauvais élève).
En avril 2019, l'ONG Women's Voices for the Earth s'inquiète de l’utilisation de nanoargent dans les serviettes et sous-vêtements menstruels10, du fait des risques pour la santé et pour l'environnement.
En mars 2020 aux Etats-Unis, plusieurs associations ont contesté la demande autorisation auprès de l'agence de protection de l'environnement américaine (EPA) d'un produit à base de nano-argent destiné à être appliqué sur des textiles, au vu des risques sanitaires et environnementaux qu'il serait susceptible d'entraîner11.
Dans le domaine médical
Même dans le domaine médical l'utilisation de nanoargent doit être mieux évaluée, ainsi que le souligne l'association Health Care without Harm (HCWM)12.
Vers des nanoparticules d'argent "safer by design" ?
En août 2020, des chercheur·e·s français·e·s ont annoncé avoir développé un nanomatériau biocide "safer by design"* comportant un assemblage de nanoparticules d'argent reliées entre elles par une molécule bio-inspirée. Il libère des ions Ag(I) de manière lente et contrôlée, contrairement aux nanoparticules d'argent utilisées actuellement qui subissent des processus non contrôlés de transformations et de libérations des produits13. * Pour en savoir plus sur le concept de "safer by design", cliquer ici.
How Nanosilver Gets Into Our Freshwater, and What We Need To Do About It, Lauren Hayhusrt, Fisheries Research Biologist, IISD Experimental Lakes Area, 16 avril 2020 : les recherches menées dans un lac canadien ont mis en évidence que les nanoparticules d'argent se retrouvent dans le foie et les branchies des poissons - quatre ans encore après l'exposition de ces derniers au nanoargent (en 2014-2015). Le nanoargent a entraîné une diminution de l'appétit et du métabolisme des perches, dont le nombre a diminué ; voir aussi, publié plus récemment, cet article scientifique : Multi‑Level Responses of Yellow Perch (Perca flavescens) to a Whole‑Lake Nanosilver Addition Study, Hayhurst LD et al., Archives of Environmental Contamination and Toxicology (2020) 79:283–297, 2020
Degger N et al., Silver nanoparticles disrupt regulation of steroidogenesis in fish ovarian cells, Aquat Toxicol., 4;169:143-151, novembre 2015 : cette étude montre que des nanoparticules d'argent (nAg) peuvent affecter les gènes spécifiques qui régissent la stéroïdogenèse, conférant aux nAg un potentiel de perturbation endocrinienne (cité par la lettre RES-Actus n°15, novembre 2015).
When enough is enough, Foss Hansen S & Baun A, Nature Nanotechnology, 7(7):409-11, juillet 2012 : "The European Commission should be regulating nanosilver, not asking for yet another report on its impact on health and the environment"
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
Institutions publiques ou para-publiques (dont agences sanitaires et/ou environnementales) :
6 - Cf. proposition de classification de l'argent et du nanoargent, ECHA, octobre 2020. Cette classification est le point d'aboutissement d'une longue procédure. Une évaluation des risques liés à l'argent (y compris ses nanoformes) devait être menée par les Pays-Bas en 2014 dans le cadre du plan d'action (CORAP) de l'ECHA du fait des inquiétudes concernant l'écotoxicité et le devenir environnemental de l'argent, particulièrement sous forme nano
Un document de 2016 laissait penser que les informations recueillies auprès des fabricants devaient encore être complétées (cf. DECISION ON SUBSTANCE EVALUATION PURSUANT TO ARTICLE 46(1) OF REGULATION (EC) NO 1907/2006 For Silver, CAS No 7440-22-4 (EC No 23 1-131-3), ECHA, juillet 2016).
En 2018, l'évaluation de l'utilisation biocide de différentes formes d'argent (y compris les formes nanocomposites) et de sels d'argent était en cours, par la Suède, dans la perspective de propositions pour une classification et un étiquetage harmonisés (CLH) de ces formes d'argent (cf. Cf. SUBSTANCE EVALUATION CONCLUSION and EVALUATION REPORT for Silver EC No 231-131-3 CAS No 7440-22-4, novembre 2018)
En 2019, la page dédiée sur le site de l'ECHA indiquait qu'une proposition CLH avait bien été formalisée en mai 2019 par la Suède.
Un article publié début 2019 dans Nature Nanotechnology montre que les nanoparticules de dioxyde de titane, de silice et d'or peuvent induire des modifications de l'endothélium et donc une fuite de cellules tumorales, à l'origine de métastases. Selon Frédéric Lagarce, professeur de biopharmacie et praticien hospitalier à Angers, "ce qui est intéressant / original c'est de montrer un risque potentiel des nanotechnologies dans le traitement des tumeurs alors que ces technologies sont souvent présentées comme la réponse pour améliorer les performances des anticancéreux. Il faudrait maintenant vérifier si ces modifications endothéliales sont aussi retrouvées avec les nanoparticules polymères ou lipidiques, beaucoup plus utilisées pour encapsuler des actifs et cibler les tumeurs. Si cela était malheureusement le cas, toute la stratégie des nanomédecine (très orientée cancer) serait remise en cause".
Fin 2019, des chercheur·es ont mis en évidence que les nanoparticules d’or ne sont pas si stables que ce que l'on pensait dans les cellules1.
Publiées début 2020, des recherches menées en Allemagne ont montré que l'absorption de nanoparticules d'or par des cellules perturbe le métabolisme de ces dernières "comme si elles avaient couru un marathon" (augmentation du nombre de mitochondries et d'endosomes, baisse d'autres organelles comme les gouttelettes lipidiques et corps multivésiculaires)2.
Des chercheur·es de l'Imperial College de Londres ont mis en évidence3 que :
les nanoparticules plus grosses (50-60 nm) adhèrent parfois à l'extérieur de la membrane, causant une perturbation minimale
les nanoparticules de taille moyenne (25-35 nm) adhèrent plus souvent à la surface et causent une certaine distorsion
les nanoparticules plus petites (5-10 nm) déforment considérablement la membrane, la courbant parfois vers l'intérieur avec plusieurs nanoparticules empilées, causant une distorsion tubulaire.
Les nanoparticules plus petites peuvent donc provoquer des effets secondaires toxiques indésirables dans l'organisme lorsqu'elles ne sont pas fonctionnalisées.
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Risques associés aux nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO)
Risques associés aux nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO)
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification septembre 2020
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Considérations générales sur les risques associés aux nanoparticules d'oxyde de zinc
En mai 2014, l'Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) avait préconisé un classement des nanoparticules d'oxyde de zinc (et autres) 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.
L'évaluation des risques associés à l'oxyde de zinc (y compris ses nanoformes) réalisée dans le cadre de REACH, menée par le Baua (Office fédéral de la sécurité et de la santé au travail en Allemagne), devait initialement être menée en 20172, mais en juillet 2019, faute de données suffisantes, l'ECHA a demandé aux fabricants d'oxyde de zinc, des données supplémentaires d'ici février 20223. L'ECHA souligne en effet la possibilité que les nanoformes d'oxyde de zinc provoquent une toxicité pour les organes cibles en cas d'exposition répétée, qu'elles soient mutagènes pour les cellules germinales, entraînent des effets néfastes sur la reproduction et qu'elles soient toxiques pour les organismes aquatiques. D'où sa mise en garde "sur la base de ces informations sur l'exposition et les dangers, il existe un risque potentiel pour les consommateurs et l'environnement".
Risques des nanoparticules d'oyxde de zinc pour la santé
Avant la publication du rapport de l'ECHA de 2019 mentionné ci-dessus3, des risques pour la santé avaient déjà été mis en évidence par la communauté scientifique, notamment des effets toxiques dans différents organes (foie, rate, reins, estomac, pancréas, cœur et poumons) et systèmes du corps (système neurologique, système lymphatique, indices hématologiques, taux d'hormones sexuelles et développement du fœtus)4.
Selon des chercheurs en neurosciences de l'université de Bordeaux, des atteintes des fonctions cérébrales ont été rapportées chez l’animal : les nanoparticules de zinc perturbent les mécanismes neuronaux mis en jeu dans la mémoire et induisent une perturbation du fonctionnement de la barrière hématoencéphalique ; elles peuvent déclencher dans les cellules nerveuses la production de radicaux libres (appelé stress oxydatif) capables d’induire une mort neuronale et des lésions cérébrales ; et l’exposition aiguë aux nanoparticules de zinc déclenche chez les animaux nouveau-nés une accélération anormale suivie d’un arrêt définitif du rythme respiratoire5.
Les effets potentiellement indésirables des nanoparticules d'oxyde de zinc continuent de faire l'objet de publications inquiétantes6, en particulier dans les cosmétiques7.
Risques des nanoparticules d'oyxde de zinc pour l'environnement
Déjà avant la publication de son rapport de 2019 mentionné ci-dessus3, l'ECHA considérait l'oxyde de zinc nano comme "très toxique pour la vie aquatique, avec des effets persistants dans le temps".
En 2018, le projet européen SOS-Nano avait mis en évidence que des nanoparticules d’oxyde de zinc entraînent un niveau élevé de toxicité chez des larves d’huîtres, étant donné que l’eau de mer n’empêche pas la dissolution8.
En 2020, des travaux menés par des chercheur·es français et espagnol·es 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)9.
D'autres études encore font également état d'effets inquiétants sur l'environnement10.
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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)
Ce site est édité par l'association Avicenn qui promeut davantage de transparence & de vigilance sur les nanos.
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