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Nanomédecine, transhumanisme et NBIC dans le domaine médical : promesses et risques
Nanomédecine, transhumanisme et NBIC dans le domaine médical : promesses et risques
Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout septembre 2019
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L'acronyme NBIC désigne la convergence des nanotechnologies (N) avec les biotechnologies (B), sciences de l'information (I), et sciences cognitives (C).
"De nouveaux progrès curatifs permettent encore à ceux qui n'ont pas une excellente longévité intrinsèque de grignoter quelques années de vie après 65 ans. Mais ces résultats ne sont rien au regard des mesures préventives connues sous le nom de règles hygiéno-diététiques. Celles-ci se résument à trois : la marche régulière, la restriction calorique et la suppression du tabac. Leurs résultats sont largement supérieurs à toutes les interventions pharmacologiques ou instrumentales dans la plupart des pathologies neurodégénératives, tumorales, cardio-vasculaires, infectieuses et locomotrices" - Luc Perino, extrait de "Refuser la mort peut être mortel", 8 juillet 2015, in Pour raisons de santé - La médecine et les faits. Sommaire
"Dans les années 1960, sous la présidence de Richard Nixon, l'administration américaine avait décrété la « guerre contre le cancer ». La promesse était « dans 10 ans, on aura gagné ». Beaucoup, beaucoup d'argent a été dépensé. Tout n'a certes pas été inutile, mais enfin cette guerre n'a pas été gagnée, de toute évidence" - Jean-Marc Lévy-Leblond, décembre 2015
La méthode scientifique, Nanomédecine : un médecin dans ma cellule, France Culture, 7 mars 2018 ("malgré ces promesses, bientôt 20 ans après ses débuts, le miracle médical prophétisé n’est pas encore advenu")
Documents plus "spécialisés" ou portant sur un aspect ciblé (voir aussi nos pages exclusivement dédiées aux Nano et médicaments et Nano et dentisterie) :
NanoTransMed : "Innovations en Nanomédecine: du diagnostic à l'implantologie", programme de recherche européen impliquant des scientifiques allemands, français et suisses de la région du Rhin Supérieur
Les publications du laboratoire canadien de biomatériaux pour l'imagerie médicale (BIM) informent sur l'usage de nanoparticles de silice et d'oxyde de gadolinium
Risques / Enjeux sociétaux posés par la nanomédecine, le transhumanisme et les NBIC dans le domaine médical
Frédéric Lagarce, professeur de biopharmacie et praticien hospitalier à Angers, janvier 2019 : Un article publié 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. "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 modification endotheliales 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".
La Tête au carré, Le transhumanisme ou l'homme augmenté, émission radio avec Jean-Michel Besnier, philosophe, Didier Coeurnelle de l'association Technoprog', Miroslav Radman, biologiste cellulaire et Sophie Coisne du magazine La Recherche, 20 mai 2015
Risques liés à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane
Risques liés à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane
Par MD et l'équipe Avicenn - Dernière modification septembre 2019
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Sommaire :
* On les trouve dans l'additif alimentaire E171 (utilisé comme colorant blanc ou vernis brillant) est constitué de particules de TiO2 (dont une partie sous forme nano).
** On les trouve en cosmétique indiqué en toutes lettres ("dioxyde de titane" ou "titanium dioxyde") notamment comme anti-UV ; ou comme colorant, avec le nom de code CI77891
Confusions sur les évaluations liées à l'ingestion de nanoparticules de TiO2
Voilà bientôt dix ans que l'Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) appelle à la prudence à l’égard de l’utilisation de nanoparticules en alimentation humaine1.
L'autorisation de l'additif alimentaire E171 en vigueur en Europe depuis 1969 a été confortée par un avis scientifique de l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) paru en septembre 2016 selon lequel les [rares] données disponibles aliments ne mettaient pas en évidence de problèmes de santé pour les consommateurs2. L'EFSA a ainsi donné son feu vert à la poursuite de l'utilisation d'un additif très répandu, mais sans avoir procédé à des tests ni disposé d'études robustes permettant d'évaluer correctement les effets réels de notre consommation cumulée (au quotidien et tout au long de la vie, via différents produits : aliments, dentifrices, médicaments, etc.)3.
En novembre 2016, l'INERIS a fourni une valeur repère de 3 µg/kg/j de TiO2 pour l'alimentation4. Or nous en consommons en moyenne bien plus : les estimations de consommation de TiO2 alimentaire (dont une fraction variable est nanométrique) vont de 0,2 à 1 mg/kg poids corporel/jour pour l'adulte, et chez l'enfant / adolescent aux Etats-Unis de 1 à 3 mg/kg/jour (jusqu'à un maximum estimé à 6 mg au Royaume-Uni pour les plus exposés)5, du fait de la plus forte teneur en TiO2 dans les confiseries.
Dans son avis de septembre 2016, l'EFSA recommandait néanmoins que de nouvelles études soient menées sur les effets du E171 sur le système reproducteur2.
Début 2017, alors qu'une étude préoccupante de l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) venait de montrer, chez des rats exposés par voie orale à des nanoparticules de dioxyde de titane, des atteintes au système immunitaire intestinal et le développement de lésions précancéreuses dans le côlon6, la Commission européenne a publié un appel à données scientifiques et techniques sur le E171, qui a conduit la fédération des fabricants de TiO2 (la Titanium Dioxide Manufacturers Association (TDMA)) à prendre différents engagements :
fournir des données sur la taille des particules des E171 pour le 30 juin 2018, ainsi que d'autres informations sur les traces d'arsenic, de plomb, de mercure et de cadmium ainsi que sur l'alumine éventuellement présents dans le E171 avant fin 20177 ; mais en décembre 2018, le groupe de travail sur les spécifications des additifs alimentaires de l'EFSA a jugé que les données fournies par les industriels n'étaient pas suffisantes et que d'autres données et des clarifications sont nécessaires pour évaluer correctement l'additif8 ; un avis de l'EFSA, sur la base des données éventuellement fournies d'ici là par les fabricants de TiO2, est annoncé pour juillet 20199
mener une étude étendue de toxicité du E171 pour la reproduction sur plusieurs générations de rats, pour déterminer une dose journalière admissible (DJA), dont les résultats ne sont pas attendus avant l'été 202010
Saisie par le gouvernement pour vérifier l'étude de l'INRA11, l’ANSES a confirmé en avril 2017 les soupçons qui pèsent sur le E171 et le besoin d'études plus poussées sur les effets de cet additif12, afin que les autorités sanitaires puissent disposer de davantage de données obtenues dans des conditions réalistes d'exposition.
Fin mars 2018, la Commission européenne a demandé à l'EFSA d'examiner quatre études publiées après son avis sur l'additif E171 de 2016, afin de déterminer si elle considère comme nécessaire de réviser ce dernier. La réponse de l'EFSA, initialement attendue pour la fin mai13 a été dévoilée publiquement en juillet 2018 : le panel de scientifiques a estimé que les quatre études évaluées pointaient des effets préoccupants, mais comportaient des incertitudes limitant leur pertinence pour l'évaluation des risques, et conclu, une fois de plus, avec l'adage "des recherches supplémentaires sont nécessaires pour réduire le niveau d'incertitude"14.
Le 3 avril 2018, Avicenn avait demandé à la Commission pourquoi elle n'avait ciblé que ces quatre études ; nous n'avons pas obtenu de réponse sur ce point. Pourtant, malgré le trop faible nombre d’études sur les effets sur notre santé de l’ingestion de nanoparticules de TiO2 – au quotidien ET tout au long de la vie, Avicenn a compilé un nombre bien plus important d'études récentes, faisant état de résultats inquiétants (cf. ci-dessous).
En mai 2019, les autorités françaises ont présenté la suspension du E171 à la Commission européenne et aux autres Etats membres de l'UE lors d'une réunion du CPVADAAA à Bruxelles.
Trois jours plus tôt, l'EFSA avait confirmé que les données fournies par les industriels jusqu'à présent ne permettent pas d'évaluer correctement l'additif tout en considérant que le rapport de l'ANSES n'avait pas mis en évidence de nouvelles découvertes majeures qui annuleraient les conclusions de ses deux avis scientifiques précédents sur la sécurité du E171 de 2016 et 201816, ce qu'a réitéré un nouvel avis de l'EFSA publié en juillet 2019 sur les paramètres physico-chimiques des E171 commercialisés en Europe.
Un vote devrait avoir lieu ultérieurement sur l'extension, l'abrogation ou la modification de la mesure française. A suivre donc...
En septembre 2019, Avicenn a compilé une quinzaine d'articles très récemment publiés sur les effets indésirables liés à une exposition par voie orale au E171 ou à des nanoparticules de dioxyde de titane.
Alertes scientifiques liées à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane
Des effets néfastes associés à l'ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane ont été observés avant 201617 (date de la publication de l'avis de l'EFSA) sur l'intestin, le foie, le coeur, l'estomac, ...
Des études récentes montrent qu’une partie non négligeable des (nano)particules de TiO2 ingérées peut passer la barrière intestinale et s’accumuler dans le corps18 .
D’autres sont venues confirmer l'existence effets délétères potentiels pour la santé liés à l'ingestion de nanoparticules de TiO2 :
risques pour le foie, les reins, l'estomac, les poumons, les ovaires et les testicules chez le rat et la souris19 mais aussi chez les humains20
problèmes immunitaires au niveau du côlon (susceptibles d'être liés au développement du cancer colorectal)21 chez le rat et la souris
perturbations du microbiote intestinal22 (entraînant un risque de diabète gestationnel pour les femmes enceintes23), inflammations et altérations de la barrière intestinale chez les animaux comme chez les humains24
altérations de la fonction vasomotrice des artères chez le rat25
conséquences néfastes pour la descendance chez des rongeurs26
des perturbations importantes des processus physiologiques, ontogénétiques, génotoxiques et adaptatifs chez la mouche27 ; une toxicité avérée également chez le ver "Caenorhabditis elegans"28 (organisme modèle en biologie qui permet l'étude de l'apoptose, du développement embryonnaire et du vieillissement)
* Quelques-unes des prises de position de ces scientifiques sont listées ci-dessous :
Selon Laurence Macia de l'université de Sydney, "le dioxyde de titane interagit avec les bactéries intestinales et altère certaines de leurs fonctions, ce qui peut entraîner l'apparition de maladies. Sa consommation devrait être mieux réglementée par les autorités alimentaires"29 (mai 2019)
Selon Fabrice Nesslany, de l'Institut Pasteur, "l'utilité est tellement faible, et avec les doutes qui peuvent quand même subsister aujourd'hui (...), ça ne sert à rien, donc dans l'attente d'études plus consolidées, ne l'utilisons pas" (novembre 2018)30.
Selon Héloïse Proquin de l'université de Maastricht aux Pays-Bas31, "la classification de E171 comme exempt d'effets toxiques en raison de son insolubilité et de son inertie n'est plus valable (...) ; la présence d’une inflammation constatée dans des modèles animaux après l’ingestion de E171 pourrait aggraver les maladies inflammatoires de l’intestin et ses effets indésirables sur le développement du cancer colorectal. Par conséquent, nous recommandons que les expériences (...) mettant l'accent sur les tests sur l'homme, soient effectuées pour une évaluation plus approfondie de E171 sur ses effets néfastes potentiels sur l'amélioration du cancer, la dérégulation du système immunitaire et l'inflammation. Ces nouvelles données fourniraient des informations sur les effets sur l'homme pour une évaluation complète des risques, ce qui pourrait entraîner une modification de l'utilisation de l'E171 dans les produits alimentaires : réduction de la quantité de nanoparticules, fixation d'un niveau maximal d’utilisation dans les produits alimentaires, limitation plus stricte des types de produits dans lesquels il peut être utilisé, voire suspension du produit lui-même".
Selon Gerhard Rogler de l'université de Zurich, "les patients présentant un dysfonctionnement de la barrière intestinale, comme dans la colite, devraient s'abstenir d'aliments contenant du dioxyde de titane" (juillet 2017)32.
Selon Francelyne Marano, de l'université Paris-Diderot, "quand leur ajout ne correspond pas à un besoin précis autre que l'amélioration de l'attractivité du produit, par exemple dans les bonbons ou les chewing-gums (...), [les nanoparticules de dioxyde de titane] devraient être interdites car elles n'apportent aucun avantage" (2016 et 2018)33.
Plus généralement, les publications scientifiques sur les risques sanitaires associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) tous secteurs confondus (alimentation mais aussi peintures, cosmétiques, etc.) s'accumulent depuis une quinzaine d’années maintenant. Voir notre fiche sur les risques liées aux nanoparticules de dioxyde de titane.
Malgré cela l'évaluation des risques associés au TiO2 et ses nanoformes dans le cadre de REACH a au moins trois ans de retard ; parce que les fabricants de TiO2 ont refusé de communiquer les données nécessaires à cette évaluation qui était attendue pour 201534 !
Food additives re-evaluation work programme, Paolo Colombo, Senior Scientific Officer - Food Additives Team, Food Ingredients and Packaging (FIP) Unit, EFSA, 28 avril 2014)
8 - "Data submitted by interested parties as well as their proposed amendment of the EU specifications for titanium dioxide (E 171) were discussed. The Working Group evaluated the available data and considered that additional data and clarifications would be needed to proceed with the assessment". Cf. Minutes of the 1st meeting of the Working Group on specifications of food additives Held on 18th December 2018, Scientific Panel on Food Additives and Flavourings, Brussels, décembre 2018
des réponses toxiques (dommages à l'ADN) ont été observés in vitro sur des lignées cellulaires épithéliales de l'intestin chez l'homme : cf. Gerloff et al. 2011, 2012, cité par E. Houdeau (voir note plus bas)
Detection of titanium particles in human liver and spleen and possible health implications, Heringa MB et al, Particle and Fibre Toxicology, 15:15, 2018 : cette publication a établi la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) dans le foie et la rate de 15 humains (et non plus seulement sur des rats de laboratoire). Dans la moitié des cas, les niveaux étaient supérieurs à celui jugé sans danger pour le foie.
The mechanism-based toxicity screening of particles with use in the food and nutrition sector via the ToxTracker reporter system, Brown DM et al., Toxicol. In Vitro, 4;61, 2019 : "The rapid expansion of the incorporation of nano-sized materials in consumer products overlaps with the necessity for high-throughput reliable screening tools for the identification of the potential hazardous properties of the nanomaterials. The ToxTracker assay (mechanism-based reporter assay based on embryonic stem cells that uses GFP-tagged biomarkers for detection of DNA damage, oxidative stress and general cellular stress) is one such tool, which could prove useful in the field of particle toxicology allowing for high throughput screening. Here, ToxTracker was utilised to evaluate the potential hazardous properties of two particulates currently used in the food industry (vegetable carbon (E153) and food-grade TiO2 (E171)). Due to the fact that ToxTracker is based on a stem cell format, it is crucial that the data generated is assessed for its suitability and comparability to more conventionally used relevant source of cells - in this case cells from the gastrointestinal tract and the liver. Therefore, the cell reporter findings were compared to data from traditional assays (cytotoxicity, anti-oxidant depletion and DNA damage) and tissue relevant cell types. The data showed E171 to be the most cytotoxic, decreased intracellular glutathione and the most significant with regards to genotoxic effects. The ToxTracker data showed comparability to conventional toxicity and oxidative stress assays; however, some discrepancies were evident between the findings from ToxTracker and the comet assay".
Genotoxicity analysis of rutile titanium dioxide nanoparticles in mice after 28 days of repeated oral administration, Manivannan J et al., The Nucleus, 1-8, 2019 : "In this study Swiss albino male mice were gavaged TiO2-NP at sub-acute concentration (0.2, 0.4 and 0.8 mg/kg body weight) over a period of 28 days. Results revealed that TiO2-NP administered was of rutile form with mean average size of 25 nm by transmission electron microscopy. The values of PDI and Zeta potential from DLS of TiO2-NP in suspension specified that the nanomaterial was stable without much agglomeration. Chromosomal aberration assay showed that TiO2-NP is genotoxic and cytotoxic. DNA damage evaluation by comet assay confirmed that long term exposure to TiO2-NP at low concentrations can induce genotoxicity systemically in organs, such as liver, spleen, and thymus cells. Structural chromosomal aberration test from bone marrow cells revealed the clastogenicity of TiO2-NP at sub chronic low concentrations".
Assessment of titanium dioxide nanoparticles toxicity via oral exposure in mice: effect of dose and particle size, Ali SA et al., Biomarkers, 24(5) : 492-498 , 2019 : "The effect of five days oral administration of TiO2 NPs (21 and 80 nm) with different doses was assessed in mice via measurement of oxidative stress markers; glutathione (GSH), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), malondialdehyde (MDA) and nitric oxide (NO), liver function indices; aspartate and alanine aminotransferases (AST and ALT), chromosomal aberrations and liver histopathological pattern. The results revealed drastic alterations in all the measured parameters and showed positive correlation with the gradual dose increment. In addition, the smaller particle size of TiO2 NPS (21 nm) had more adverse effect in all the selected biochemical parameters, genetic aberrations and histological investigations. Toxicity of TiO2 NPs increases in a dose-dependent manner and vice versa with particles size. The evaluated biomarkers are good indicators for TiO2 NPs toxicity. More detailed studies are required before the recommendation of TiO2 NPS as food additives."
Repeated administration of the food additive E171 to mice results in accumulation in intestine and liver and promotes an inflammatory status, Talamini L et al., Nanotoxicology, 2019 : repeated oral administration of E171 to mice at a dose level (5 mg/kg body weight for 3 days/week for 3 weeks) comparable to estimated human dietary exposure, resulted in TiO2 deposition in the liver and intestine; titanium accumulation in liver was associated with necroinflammatory foci containing tissue monocytes/macrophages; three days after the last dose, increased superoxide production and inflammation were observed in the stomach and intestine. Overall, the present study indicates that the risk for human health associated with dietary exposure to E171 needs to be carefully considered".
Gender difference in hepatic toxicity of titanium dioxide nanoparticles after subchronic oral exposure in Sprague‐Dawley rats, Chen Z et al., Journal of Applied Toxicology, 2019 : the study examined female and male Sprague‐Dawley rats administrated with TiO2 NPs orally at doses of 0, 2, 10 and 50 mg/kg body weight per day for 90 days ; it found significant hepatic toxicity that could be induced by subchronic oral exposure to TiO2 NPs, which was more obvious and severe in female rats and caused through indirect pathways
Hepatic and Renal Toxicity Induced by ""TiO2"" Nanoparticles in Rats: A Morphological and Metabonomic Study, Valentini, X et al., Journal of Toxicology, 2019 : "Rats were exposed to different doses of TiO2 nanoparticles and sacrificed, respectively, 4 days, 1 month, and 2 months after treatment. Dosage of TiO2 in tissues revealed an important accumulation of TiO2 in the liver. The nanoparticles induced morphological and physiological alterations in liver and kidney. In the liver, these alterations mainly affect the hepatocytes located around the centrilobular veins. These cells were the site of an oxidative stress evidenced by immunocytochemical detection of 4-hydroxynonenal (4-HNE). Kupffer cells are also the site of an important oxidative stress following the massive internalization of TiO2 nanoparticles. Enzymatic markers of liver and kidney functions (such as AST and uric acid) are also disrupted only in animals exposed to highest doses. The metabonomic approach allowed us to detect modifications in urine samples already detectable after 4 days in animals treated at the lowest dose. This metabonomic pattern testifies an oxidative stress as well as renal and hepatic alterations."
Detection of titanium particles in human liver and spleen and possible health implications, Heringa MB et al, Particle and Fibre Toxicology, 15:15, 2018 : cette publication a établi la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) dans le foie et la rate de 15 humains (et non plus seulement sur des rats de laboratoire). Dans la moitié des cas, les niveaux étaient supérieurs à celui jugé sans danger pour le foie.
Transcriptomics analysis reveals new insights in E171-induced molecular alterations in a mouse model of colon cancer, Proquin H et al., Scientific Reports, 8 : 9738, 2018 : "Titanium dioxide as a food additive (E171) has been demonstrated to facilitate growth of chemically induced colorectal tumours in vivo and induce transcriptomic changes suggestive of an immune system impairment and cancer development. The present study aimed to investigate the molecular mechanisms behind the tumour stimulatory effects of E171 in combination with azoxymethane (AOM)/dextran sodium sulphate (DSS) and compare these results to a recent study performed under the same conditions with E171 only. BALB/c mice underwent exposure to 5 mg/kgbw/day of E171 by gavage for 2, 7, 14, and 21 days. Whole genome mRNA microarray analyses on the distal colon were performed. The results show that E171 induced a downregulation of genes involved in the innate and adaptive immune system, suggesting impairment of this system. In addition, over time, signalling genes involved in colorectal cancer and other types of cancers were modulated. In relation to cancer development, effects potentially associated with oxidative stress were observed through modulation of genes related to antioxidant production. E171 affected genes involved in biotransformation of xenobiotics which can form reactive intermediates resulting in toxicological effects. These transcriptomics data reflect the early biological responses induced by E171 which precede tumour formation in an AOM/DSS mouse model"
Beyond the white: effects of the titanium dioxide food additive E171 on the development of colorectal cancer, Proquin, H, Maastricht: Gildeprint Drukkerijen, 2018 (Extrait du résumé : "colorectal cancer is the second most prevalent cancer in women and the third in men (...) ; E171 may enhance colorectal tumour formation. (...) The NPs fraction by its small size and higher surface area seems to induce more adverse effects than the MPs. Yet, the fact that MPs have an effect on ROS, DNA damage, and gene expression changes implies that potential health risks cannot be eliminated by increasing the proportion of MPs in E171. (...) For a full risk assessment, additional experiments should be performed (...) E171 is not inert and the adverse effects may not only contribute to cancer development in colon but may also aggravate inflammatory bowel diseases".)
Gene expression profiling in colon of mice exposed to food additive titanium dioxide (E171), Proquin H et al., Food Chem Toxicol., 111:153-16, janvier 2018 : une exposition de 21 jours à la dose de 5 mg/kg/j induit dans le côlon des changements significatifs dans l’expression de gènes impliqués dans le stress oxydatif, le système immunitaire et des gènes liés au cancer.
E171 : cet additif alimentaire modifie la flore intestinale, Futura Sciences, mai 2019 (voir en anglais : Common food additive found to affect gut microbiota, The University of Sydney, 13 mai 2019 et Impact of the Food Additive Titanium Dioxide (E171) on Gut Microbiota-Host Interaction, Pinget G. et al., Front. Nutr., 2019 : "We investigated the impact of food grade TiO2 on gut microbiota of mice when orally administered via drinking water. While TiO2 had minimal impact on the composition of the microbiota in the small intestine and colon, we found that TiO2 treatment could alter the release of bacterial metabolites in vivo and affect the spatial distribution of commensal bacteria in vitro by promoting biofilm formation. We also found reduced expression of the colonic mucin 2 gene, a key component of the intestinal mucus layer, and increased expression of the beta defensin gene, indicating that TiO2 significantly impacts gut homeostasis. These changes were associated with colonic inflammation, as shown by decreased crypt length, infiltration of CD8+ T cells, increased macrophages as well as increased expression of inflammatory cytokines. These findings collectively show that TiO2 is not inert, but rather impairs gut homeostasis which may in turn prime the host for disease development".)
Repeated administration of the food additive E171 to mice results in accumulation in intestine and liver and promotes an inflammatory status, Talamini L et al., Nanotoxicology, 2019 : repeated oral administration of E171 to mice at a dose level (5 mg/kg body weight for 3 days/week for 3 weeks) comparable to estimated human dietary exposure, resulted in TiO2 deposition in the liver and intestine; titanium accumulation in liver was associated with necroinflammatory foci containing tissue monocytes/macrophages; three days after the last dose, increased superoxide production and inflammation were observed in the stomach and intestine. Overall, the present study indicates that the risk for human health associated with dietary exposure to E171 needs to be carefully considered".
The food additive E171 and titanium dioxide nanoparticles indirectly alter the homeostasis of human intestinal epithelial cells in vitro, Dorier M et al., Environ. Sci.: Nano, Advance Article, 2019 : "Epithelial cells repeatedly exposed to TiO2 developed an inflammatory profile, together with increased mucus secretion. Epithelial integrity was unaltered, but the content of ATP-binding cassette (ABC) family xenobiotic efflux pumps was modified. Taken together, these data show that TiO2 moderately but significantly dysregulates several features that contribute to the protective function of the intestine."
In vitro intestinal epithelium responses to titanium dioxide nanoparticles, Pedata P et al., Food Research International, 119 : 634-642, mai 2019 : "The well-established Caco-2 cell line differentiated for 21 days on permeable supports was used as a predictive model of the human intestinal mucosa to identify the biological response triggered by TiO2 particles. Exposure to 42 μg/mL TiO2 nanoparticles disrupted the tight junctions-permeability barrier with a prompt effect detectable after 4 h incubation time and wide effects on barrier integrity at 24 h. Transport and ultrastructural localization of TiO2 nanoparticles were determined by ICP-OES, TEM and ESI/EELS analysis, respectively. Nano-sized particles were efficiently internalized and preferentially entrapped by Caco-2 monolayers. Storage of TiO2 nanoparticles inside the cells affected enterocytes viability and triggered the production of pro-inflammatory cytokines, including TNF-α and IL-8. Taken together these data indicate that nano-sized TiO2 particles exert detrimental effects on the intestinal epithelium layer."
Pro-inflammatory adjuvant properties of pigment-grade titanium dioxide particles are augmented by a genotype that potentiates interleukin 1β processing, Riedle S et al., Particle and Fibre Toxicology, 14:51, décembre 2017 : "Dietary TiO2 particles have an impact on the production of the pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF-α by LPS pre-stimulated murine macrophages in vitro, and TiO2 particles can act as IL-1β-inducing adjuvants for bacterial MAMPs that contain MDP moieties. The impact of this adjuvant effect is genotype-dependent. Primed macrophages from Nod2 m/m mice showed an elevated IL-1β response to incubation with TiO2 particles and peptidoglycan compared to cells from WT mice."
Titanium dioxide food additive (E171) induces ROS formation and genotoxicity: contribution of micro and nano-sized fractions, Proquin H et al., Mutagenesis, 32 (1): 139-149, janvier 2017 : "E171, MPs and NPs are stable in cell culture medium with 0.05% BSA. The capacity for ROS generation in a cell-free environment was highest for E171, followed by NPs and MPs. Only MPs were capable to induce ROS formation in exposed Caco-2 cells. E171, MPs and NPs all induced single-strand DNA breaks. Chromosome damage was shown to be induced by E171, as tested with the micronucleus assay in HCT116 cells. In conclusion, E171 has the capability to induce ROS formation in a cell-free environment and E171, MPs and NPs have genotoxic potential. The capacity of E171 to induce ROS formation and DNA damage raises concerns about potential adverse effects associated with E171 (TiO2) in food".
Impact of E171 food additive (tio2) on human intestinal cells: from toxicity to impairment of intestinal barrier function (p.150), Dorier M et al., Nanosafe 2016, novembre 2016 : "TiO2-NPs and E171 food additive may modify the intestinal barrier function. They may thus be involved in the development and/or aggravation of inflammatory pathologies like inflammatory bowel diseases" ; ces résultats sont issus de la thèse de Marie Dorier dont les travaux menés entre 2013 et 2016 montrent que le E171 et les nanoparticules de TiO2 sont modérément toxiques. Ils n'engendrent pas de mortalité cellulaire ni de cassures à l'ADN. Néanmoins, ils provoquent une accumulation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires et modulent certains marqueurs impliqués dans le stress oxydant, le stress du réticulum endoplasmique et l'inflammation. Ils impactent également la sécrétion et la composition de la couche de mucus, l'expression des transporteurs ABC, qui sont des paramètres impliqués dans la fonction de barrière de l'épithélium intestinal, le rendant possiblement plus vulnérable aux agressions extérieures.
27 - Cf. The effects of a human food additive, titanium dioxide nanoparticles E171, on Drosophila melanogaster - a 20 generation dietary exposure experiment, JovanovićB et al., Scientific Reports, 8 (version en ligne, décembre 2018) : "Exposure to E171 resulted in: a change in normal developmental and reproductive dynamics, reduced fecundity after repetitive breeding, increased genotoxicity, the appearance of aberrant phenotypes and morphologic changes to the adult fat body. Marks of adaptive evolution and directional selection were also exhibited. The larval stages were at a higher risk of sustaining damage from E171 as they had a slower elimination rate of TiO2 compared to the adults. This is particularly worrisome, since among the human population, children tend to consume higher daily concentrations of E171 than do adults. The genotoxic effect of E171 was statistically higher in each subsequent generation compared to the previous one. Aberrant phenotypes were likely caused by developmental defects induced by E171, and were not mutations, since the phenotypic features were not transferred to any progeny even after 5 generations of consecutive crossbreeding. Therefore, exposure to E171 during the early developmental period carries a higher risk of toxicity. The fact that the daily human consumption concentration of E171 interferes with and influences fruit fly physiological, ontogenetic, genotoxic, and adaptive processes certainly raises safety concerns."
28 - Comparative toxicity of a food additive TiO2, a bulk TiO2, and a nano-sized P25 to a model organism the nematode C. elegans, Ma H et al., Environmental Science and Pollution Research, 26(4) : 3556–3568, février 2019 : "a comparative toxicity study was performed on a food-grade TiO2 (f-TiO2), a bulk TiO2 (b-TiO2), and a nano-sized TiO2 (Degussa P25), and in the nematode Caenorhabditis elegans. The f-TiO2, b-TiO2, and P25 had a primary particle size (size range) of 149 (53–308) nm, 129 (64–259) nm, and 26 (11–52) nm, respectively. P25 showed the greatest phototoxicity with a 24-h LC50 of 6.0 mg/L (95% CI 5.95, 6.3), followed by the f-TiO2 (LC50 = 6.55 mg/L (95% CI 6.35, 6.75)), and b-TiO2 was the least toxic. All three TiO2 (1–10 mg/L) induced concentration-dependent effects on the worm’s reproduction, with a reduction in brood size by 8.5 to 34%. They all caused a reduction of worm lifespan, accompanied by an increased frequency of age-associated vulval integrity defects (Avid). The impact on lifespan and Avid phenotype was more notable for P25 than the f-TiO2 or b-TiO2. Ingestion and accumulation of TiO2 particles in the worm intestine was observed for all three materials by light microscopy. These findings demonstrate that the food pigment TiO2 induces toxicity effects in the worm and further studies are needed to elucidate the human health implication of such toxicities."
32 - Cf. Titanium Dioxide Nanoparticles Can Exacerbate Colitis, University of Zurich, 19 juillet 2017 : Des chercheurs de l'université de Zurich tirent la sonnette d'alarme sur les inflammations et dommages créés par les nanoparticules de dioxyde de titane sur le mucus intestinal de souris. Ils recommandent aux personnes atteintes de colites d'éviter les aliments contenant ces particules de dioxyde de titane.
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Page initialement mise en ligne en mai 2018
Risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂)
Risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂)
Par l'équipe Avicenn - Dernière modification novembre 2019
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Une publication récente a établi la présence de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) dans le foie et la rate de 15 humains (et non plus seulement sur des rats de laboratoire). Dans la moitié des cas, les niveaux étaient supérieurs à celui jugé sans danger pour le foie1.
Des présomptions de risques très fortes pour le dioxyde de titane (même non nano)
Même non nano, le TiO2 inhalé est possiblement cancérigène
En 2006 le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) avait classé le dioxyde de titane (TiO₂) comme cancérigène possible pour l'homme (classe 2 B)2 - et ce, toutes tailles confondues : l'échelle nanométrique est donc concernée mais pas plus ni moins que le TiO2 non nanométrique. Les études qui ont été considérées pour cette classification portaient sur le TiO₂ sous forme de poudre avec la présomption de risques par inhalation qui concernent d'abord les travailleurs potentiellement exposés.
Dix ans plus tard, les données scientifiques analysées par l'ANSES en 2016 ont montré que le dioxyde de titane peut entraîner des tumeurs malignes chez le rat après une exposition par inhalation, ce qui a conduit l'agence à considérer le dioxyde de titane comme cancérogène avéré chez l'animal. Chez l'humain, le caractère cancérogène reste débattu du fait de limites méthodologiques des études épidémiologiques disponibles.
En mai 2016, l'ANSES a donc proposé à l'agence européenne des produits chimiques (ECHA) de classer le dioxyde de titane comme cancérogène 1B par inhalation3, déclenchant l'ire des fédérations et entreprises concernées, qui ont envoyé plus de 500 commentaires en réponse à la consultation de l'ECHA sur le sujet (en mai-juin 2016)4.
Le processus d'instruction de la proposition de classification a suivi depuis les étapes prévues par le règlement CLP :
En 2017, le Comité d'évaluation des risques (RAC) de l'ECHA a statué pour un classement "cancérogène suspecté" (catégorie 2)5.
Depuis lors, cette proposition de classification est contestée par les fabricants de TiO2 et les fédérations d'entreprises qui en utilisent (principalement dans la peinture, le BTP, les cosmétiques) car elle conduirait à des obligations d'information des travailleurs
Début juin 2018, 3 ONG européennes ont tiré la sonnette d'alarme, une semaine avant la réunion du comité REACH qui devait examiner la classification du TiO2 (nano et non nano) : selon EEB, ECOS et HEAL, des fabricants et industriels utilisateurs de TiO2 étaient en passe d'obtenir une dérogation à la classification du TiO2 pour la forme liquide du dioxyde de titane, y compris sous forme de spray malgré les risques d'inhalation associés6. La confédération européenne des syndicats (CES - ETUC) avait elle aussi réagi par courrier en juin 2018.
Fin juillet 2018, 8 ONG ont interpellé les ministères de la santé, du travail et de l'environnement français : dans un courrier daté du 26 juillet 2018, Agir pour l’environnement, le Bureau européen de l'environnement (BEE), la CFDT, ECOS, France nature environnement (FNE), HEAL, CIEL et Générations Futures ont souligné à nouveau l’importance d’une position forte de la France sur ce dossier et demandé si une position officielle française a été communiquée par les autorités à la Commission, et si oui, en quels termes.
La discussion s'est ensuite poursuivie plus longtemps que prévue et au prix de tensions entre les Etats membres et la Commission européenne ; la classification devait être examinée au Comité Reach le 27 septembre, mais le vote avait été repoussé sine die7.
Une semaine avant un vote décisif annoncé pour la mi-février 2019, un collectif d'ONG a redemandé aux États européens de ne pas accepter la proposition de la Commission8. Le Bureau européen de l'environnement, membre de ce collectif, a ensuite braqué les projecteurs sur le comité REACH9, cette boîte noire susceptible de céder aux lobbies, en dépit des recommandations des agences française (ANSES), européenne (ECHA) et internationale (CIRC). Avec l'ONG Corporate Europe Observatory, qui a publié le rapport "États capturés : les gouvernements nationaux, défenseurs des intérêts privés au sein de l’Union européenne"10, ils dénoncent les efforts inédits de lobbying déployés auprès de la Commission européenne pour minimiser la classification du dioxyde de titane11.
Le vote a encore été reporté à plusieurs reprises.... :
d'abord au comité REACH du 7 mars 2019 : les ONG ont encore une fois exprimé leur préoccupation quant à l'issue du vote12... qui, une nouvelle fois, a été repoussé
puis au comité REACH 11 avril 2019, dont il a finalement été retiré in extremis par la Commission européenne, sans que les Etats Membres aient été prévenus à l'avance.
A l'échelle nano, les risques pourraient être encore plus grands
Depuis plusieurs années, les publications scientifiques sur les risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane s'accumulent15.
En mai 2014, l'Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) avait donc préconisé un classement des nanoparticules de dioxyde de titane (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 public16.
Cette préconisation a été reprise dans l'action n°72 du 3ème plan national Santé Environnement (PNSE 3) (2015-2019) fin 2014 et dans l'action 1.13 du Plan Santé au travail (PST 3) (2016-2019).
Nous ignorons à ce stade quelle(s) déclinaison(s) la DGT a donné, ou non, à cette action. Des demandes ont-elles été déposées ou sont-elles en préparation ?
Selon une étude récente, entre les nanoparticules de TiO2 de forme anatase et celles de forme rutiles, ce sont les anatases qui sont le plus nocives pour le système immunitaire lorsqu'elles sont inhalées17.
En 2018, le Haut Conseil de la Santé publique (HCSP) a appelé à protéger les travailleurs et les populations à proximité des sites industriels produisant ou manipulant du nano-TiO2, et publié différentes préconisations pratiques à destination des pouvoirs publics et des industriels19.
L'évaluation des risques associés au dioxyde de titane (y compris ses nanoformes) est prévue dans le cadre de REACH : elle devait être réalisée par l'ANSES en 201521, mais ne sera pas réalisée au moins avant... fin 2018 !
Cette évaluation est en effet entravée par le refus des industriels de communiquer les données nécessaires à cette évaluation ; en septembre 2014, la "Chambre des recours" de l'agence européenne des produits chimiques (ECHA) a été saisie par neuf fabricants de dioxyde de titane (Tioxide Europe / Huntsman, Cinkarna, Cristal Pigment, Du Pont, Evonik, Kronos, Precheza, Sachtleben Chemie GmbH et Tronox Pigments) qui ont exprimé leur refus de fournir les données demandées par l'ECHA dans le cadre de Reach. En mars 2017, ils ont obtenu gain de cause22. L'évaluation du TiO2 par l'ANSES est désormais repoussée à 201823... et les données sur lesquelles elle pourra être menée sont à ce stade encore très incertaines (l'avancée de la révision des annexes de Reach, notamment, sera très importante).
- Dans l'alimentation
L'additif alimentaire E171 est constitué de particules de TiO2 (dont une partie sous forme nano). Il est autorisé au niveau européen par l'EFSA, mais de nouvelles études sont en cours pour évaluer son impact notamment sur le système reproducteur
→ Voir plus de détails ici.
De nombreuses publications récentes font état d'effets délétères sur la santé liés à l'ingestion de nanoparticules de TiO2 : risques pour le foie, les ovaires et les testicules chez les humains, problèmes immunitaires et lésions précancéreuses au niveau du côlon chez le rat, perturbations du microbiote intestinal, inflammations et altérations de la barrière intestinale chez les animaux comme chez les humains, effets néfastes pour la descendance chez les rongeurs... L'additif E171 sera donc suspendu en France à partir de début 2020.
- Dans les cosmétiques
L'innocuité des nanoparticules de dioxyde de titane dans les cosmétiques n'est pas aussi établie que ce que l'on a pu croire pendant longtemps24 et plusieurs associations demandent l'interdiction du TiO2 dans les produits cosmétiques susceptibles d'être ingérés (dentifrices, baumes et rouges à lèvres notamment).
Dans les crèmes solaires et produits de beauté, les nanoparticules de TiO₂ (Cl 77891) ont été évaluées par le Comité scientifique pour la sécurité des consommateurs (CSSC), qui a approuvé leur utilisation comme anti-UV, avec une autorisation d'une concentration maximale de 25% (les applications sous forme de spray ne sont pas autorisées)25 ; la forme nano des particules de dioxyde de titane est inscrite depuis août 2016 à l'annexe VI du Règlement Cosmétiques 26. Elle sont utilisées principalement sous forme rutile (ou mélange anatase / rutile) et souvent enrobées d'une couche de silice ou d'alumine afin d'empêcher la formation de radicaux libres (qui provoquent le vieillissement cutané).
Mais plusieurs problèmes ont été relevés :
le chlore des piscines peut dégrader ce revêtement, or au contact de l'eau et sous l'effet de la lumière, le nanoTiO2 peut alors libérer des radicaux libres, responsables du vieillissement de la peau et de l'apparition de cancers27
des recherches en Espagne et en France ainsi estimé que les quantités de nanoparticules de dioxyde de titane relarguées en été sur des plages de Méditerranée et montré une augmentation significative de la concentration en peroxyde d'hydrogène, une molécule toxique pour le phytoplancton qui constitue la nourriture de base des animaux marins28
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 TiO229.
des chercheurs en République tchèque ont testé une crème solaire contenant des nanoparticules de dioxyde de titane et établi qu'elle ne permet PAS de prévenir le cancer de la peau (bien qu'elle empêche la peau de rougir, elle ne la protège pas du stress oxydatif provoqué par les UV !)30
En mars 2019, du fait de ces risques et incertitudes autour de l'innocuité des nanoparticules de dioxyde de titane, Cosmébio a recommandé31 à ses adhérents de supprimer le dioxyde de titane de leurs produits ou à le remplacer par une alternative lorsque celle-ci existe.
Un article publié le 28 janvier 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".
En savoir plus ici.
- Dans les peintures et le bâtiment
Le projet « Release_NanoTox » (financement ANSES 2015-2018) vise à apporter, par une approche réaliste, des connaissances nouvelles concernant l’impact potentiel des nano-objets issus de matériaux nanocomposites sous contrainte d’usage, sur les fonctions cérébrales. « L’impact toxicologique in vivo sur les fonctions cérébrales associé à l’inhalation d’un aérosol est encore trop peu étudié », précise-t-on au LNE.
Les équipes scientifiques ont développé un banc expérimental permettant de réaliser une exposition réaliste à partir de nanoparticules de TiO2 issues du ponçage de matériaux nanoadditivés. Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) et le LNE (Plateforme MONA) ont participé à la phase de caractérisation aéraulique de ce banc et à la caractérisation physico-chimique des nano-objets émis dans la chambre d’exposition. Puis l’ANSES et le laboratoire CarMeN ont été impliqués pour les phases d’exposition par inhalation et d’analyse in vivo des altérations morphofonctionnelles cérébrales des souris au cours de l’exposition. Les premiers résultats sont en cours d’exploitation32.
Un projet de recherche européen intitulé NanoHouse mené entre 2010 et 2013 avait observé le cycle de vie de nanoparticules de dioxyde de titane contenues dans les peintures et revêtements utilisés en intérieur et à l'extérieur des habitations. Les travaux ont évalué le taux de relargage des nanoparticules de 1 à 2% seulement - et sous forme d'agglomérats33. Mais d'autres études sont beaucoup moins rassurantes : une étude de l'INERIS et de l'université de Compiègne publiée début 2015 a montré qu'un nanorevêtement de dioxyde de titane existant dans le commerce, une fois appliqué sur une façade de bâtiment, peut se détériorer sous l'effet du soleil et de la pluie ; ce faisant, il entraîne le relargage de particules de titane dans l'air en quelques mois - et qui plus est, sous forme de particules libres (plus dangereuses que lorsqu'elles sont agglomérées entre elles ou avec des résidus d'autres matériaux)34, il convient donc dans ces conditions de minimiser le recours aux nanorevêtements.
Source : Emission of titanium dioxide nanoparticles from building materials to the environment by wear and weather, Shandilya, N et al., Environmental Science & Technology, 49(4): 2163-2170, 2015
Outre la toxicité et l'écotoxicité associées aux nanoparticules de TiO2 en elles-mêmes, se pose la question de la production et de la toxicité des composés issus de la réaction photocatalytique : des chercheurs ont constaté que la décomposition de composés organiques volatiles (COV) par des nanoparticules de TiO2 incorporées dans des revêtements ou peintures n'est pas complète et qu'elle génère d'autres molécules nocives (acétone, acétaldéhyde, formaldéhyde notamment)35.
Une surveillance environnementale autour du seul site de production en France dans le Haut-Rhin
Depuis 2019, l'usine Cristal dans le Haut-Rhin est tenue de réaliser une surveillance environnementale des incidences - atmosphériques et en termes de retombées - de ses émissions de particules de dioxyde de titane incluant les formes nanométriques, à raison de deux campagnes de mesure chaque année36.
Des restrictions en Suisse
Le Grand Conseil de la République et canton de Genève déconseille l'utilisation du TiO2 nanoparticulaire sur les chantiers de l'Etat ainsi que dans les constructions des entreprises privées37. Il se base notamment sur l'étude réalisée par le Service cantonal de toxicologie industrielle et de protection contre les pollutions intérieures qui considère qu'il est "irresponsable d'utiliser un tel produit avant même de rechercher les dangers connus et d'évaluer leurs risques", déplore "l'emploi prématuré de ces produits en Italie, en France et en Belgique" et souhaite "que ces imprudences ne soient pas répétées sur le territoire de notre Canton"38.
En savoir plus
Quelques ressources sur les risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane (nanoTiO₂) :
Nicolle-Mir L, Revue des données toxicologiques sur les nanoparticules de dioxyde de titane, Environnement, risques et santé, 13, 180-181, 2014 (synthèse en français de l'article listé ci-dessous)
Effects of Titanium Dioxide Nanoparticles Exposure on Human Health—a Review, Baranowska-Wójcik E et al., Biological Trace Element Research, 1–12, 2019 : "TiO2 NPs can induce inflammation due to oxidative stress. They can also have a genotoxic effect leading to, among others, apoptosis or chromosomal instability. (...) Regular supply of TiO2 NPs at small doses can affect the intestinal mucosa, the brain, the heart and other internal organs, which can lead to an increased risk of developing many diseases, tumours or progress of existing cancer processes."
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)
28 - En 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). Cf. Écrans UV nanos : un danger pour la vie marine, L'Observatoire des Cosmétiques, 5 septembre 2014
En 2017, des chercheurs du CEREGE en France ont de leur côté mesuré la concentration en titane dans l'eau de trois plages de Marseille et ont estimé à 54 kilos par jour le poids de TiO2 relargué dans les deux mois d'été pour une petite plage. Voir :
