Risques associés aux nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO)

Risques associés aux nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO)

Considérations générales sur les risques associés aux nanoparticules d’oxyde de zinc

En avril 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 publicc¹Cf. Évaluation des risques liés aux nanomatériaux, ANSES, avril 2014 (page 9).

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 2017²Voir notamment Évaluation des substances – plan d’action continu communautaire : Zinc oxide, ECHA, mais en juillet 2019, faute de données suffisantes, l’ECHA a demandé aux fabricants d’oxyde de zinc, des données supplémentaires d’ici février 2022³Cf. Decision on substance evaluation – Zinc oxide, ECHA, 9 juillet 2019. 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 le rapport de l’ECHA de 2019 mentionné ci-dessus⁴Voir la note précédente, des risques pour la santé avaient déjà été mis en évidence par la communauté scientifique⁵Voir notamment :
– Zinc Oxide Nanoparticles: Therapeutic Benefits and Toxicological Hazards, Elshama SS et al., The Open Nanomedicine Journal, 5 : 16-22, 2018
– Time-Dependent Toxic and Genotoxic Effects of Zinc Oxide Nanoparticles after Long-Term and Repetitive Exposure to Human Mesenchymal Stem Cells, P. Ickrath et al., Nano-Bio Interactions: Nanomedicine and Nanotoxicology, 18 décembre 2017
– Zinc oxide nanoparticles induce toxic responses in human neuroblastoma SHSY5Y cells in a size-dependent manner, J. Liu et al., International Journal of Nanomedicine, 1er novembre 2017
– Zinc oxide nanoparticles harness autophagy to induce cell death in lung epithelial cells, J. Zhang et al., Cell Death & Disease, 27 juillet 2017
– L’effet des nanoparticules d’oxyde de zinc sur l’activité respiratoire centrale, D. Morin, Institut de Neurosciences cognitives et intégratives d’Aquitaine, 2016
– Zinc-Oxide Nanoparticles Exhibit Genotoxic, Clastogenic, Cytotoxic and Actin Depolymerization Effects by Inducing Oxidative Stress Responses in Macrophages and Adult Mice, R. Pati et al., Toxicological Sciences, avril 2016
– In vitro toxicity of zinc oxide nanoparticles: a review, M. Pandurangan, D. H. Kim, Journal of Nanoparticle Research, 2015
– Neurotoxicity induced by zinc oxide nanoparticles: age-related differences and interaction, L. Tian et al., Scientific Reports, 3 novembre 2015
– Induction of oxidative stress, DNA damage and apoptosis in mouse liver after sub-acute oral exposure to zinc oxide nanoparticles, V. Sharma et al., Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 14 juin 2012, 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).

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 respiratoire⁶Exposition aux nanoparticules : un risque pour le cerveau à prendre très au sérieux, Didier Morin et Laurent Juvin, The Conversation, août 2018 (Acute exposure to zinc oxide nanoparticles critically disrupts operation of the respiratory neural network in neonatal rat, Nicolosi A et al., NeuroToxicology, 67, 150-160, juillet 2018).

En 2018, des chercheurs ont montré que des nanoparticules d’oxyde de zinc présentes sur le revêtement intérieur des boîtes de conserve se retrouvent dans les aliments et risquent d’entraîner une moins bonne absorption des nutriments et une plus grande perméabilité de l’intestin, transférant dans le sang des composés indésirables.

Les effets potentiellement indésirables des nanoparticules d’oxyde de zinc continuent de faire l’objet de publications inquiétantes⁷Voir par exemple :
– Exposure to Zinc Oxide Nanoparticles Increases Estradiol Levels and Induces an Antioxidant Response in Antral Ovarian Follicles In Vitro, Santacruz-Márquez R et al., Toxics, 11(7):602, 2023
– Review of Zinc Oxide Nanoparticles: Toxicokinetics, Tissue Distribution for Various Exposure Routes, Toxicological Effects, Toxicity Mechanism in Mammals, and an Approach for Toxicity Reduction, Fujihara J & Nishimoto N, Biological Trace Element Research, 2023
– Preparation of Nano Zinc Particles and Evaluation of Its Application in Mouse Myocardial Infarction Model, Song, Y et al., J. Nanosci. Nanotechnol., 21 :1196–1201, 2021
– 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
– Neurotoxicity and biomarkers of zinc oxide nanoparticles in main functional brain regions and dopaminergic neurons, Science of The Total Environment, 705, février 2020
– ZnO and CuO nanoparticles: a threat to soil organisms, plants, and human health, Rajput V et al., Environmental Geochemistry and Health, 42 : 147–158, 2020
– Zinc oxide nanoparticles effect on thyroid and testosterone hormones in male rats, N M Luabi, N A Zayed, LQ Ali, Journal of Physics: Conference Series, 1er septembre 2019
– Zinc oxide nanoparticles impacts: cytotoxicity, genotoxicity, developmental toxicity, and neurotoxicity, Sanjiv Singh, Toxicology Mechanisms and Methods, Volume 29, 2019
– Inhaled Engineered Zinc Oxide Nanoparticles Induce Acute Toxicity in the Lungs of Rats, P. Upadhyay, R. Abarca, X. Luo, L.S. Van Winkle, K.E. Pinkerton, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 2019, en particulier dans les cosmétiques⁸Cf: – Penetration of Zinc into Human Skin after Topical Application of Nano Zinc Oxide Used in Commercial Sunscreen Formulations, Holmes AM et a., ACS Appl. Bio Mater., 2020
– Sunscreen: FDA regulation, and environmental and health impact, Shanthi Narla, Henry W. Lim, Photochemical & Photobiological Sciences, 2020
– Titanium Dioxide and Zinc Oxide Nanoparticles in Sunscreens: A Review of Toxicological Data, Vujovic M, Kostic E, Journal of Cosmetic Science, 1er septembre 2019
– Health hazards of nanoparticles: understanding the toxicity mechanism of nanosized ZnO in cosmetic products, Subramaniam VD et al., Drug and Chemical Toxicology, Volume 42, 2019, où son utilisation sous forme nano a été strictement restreinte par l’Union européenne⁹L’avis initial du SCCS sur l’oxyde de zinc publié en 2012 a été complété avril 2014 et encore en septembre 2014 (avec une publication en juin 2015). En avril 2016, les nanoparticules d’oxyde de zinc ont ainsi été rajoutées à l’annexe VI du Règlement Cosmétiques, autorisant à partir de mai 2016 leur utilisation dans les cosmétiques à une concentration maximale de 25 % (sauf pour les applications susceptibles de donner lieu à une exposition des poumons des utilisateurs ; l’utilisation dans un spray est donc interdite pour éviter l’inhalation) (cf. Règlement (UE) 2016/621 modifiant l’annexe VI du règlement (CE) no 1223/2009 du Parlement européen et du Conseil relatif aux produits cosmétiques, Commission européenne, 21 avril 2016)..

Risques des nanoparticules d’oyxde de zinc pour l’environnement

Déjà avant son rapport de 2019 mentionné ci-dessus¹⁰Voir note de bas de page 3, 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 dissolution¹¹Cf. Les véritables effets des nanoparticules dans leur environnement, Cordis, mars 2018.

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)¹²
– Sunscreens containing zinc oxide nanoparticles can trigger oxidative stress and toxicity to the marine copepod Tigriopus japonicus, Stella W.Y. Wong, Guang-Jie Zhou, Priscilla T.Y. Leung, Jeonghoon Han, Jae-Seong Lee, Kevin W.H. Kwok, Kenneth M.Y. Leung, Marine Pollution Bulletin, Volume 154, mai 2020
– Stable Zn isotopes reveal the uptake and toxicity of zinc oxide engineered nanomaterials in Phragmites australis, BioRxiv, Caldelas C et al., 2020.