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

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Par l’équipe AVICENN – Dernier ajout mai 2022

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

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 public.

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 20171Voir 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 20222Cf.
Decision on substance evaluation – Zinc oxide, ECHA, 9 juillet 2019
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
. 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-dessus3Voir note de bas de page 3, 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)4Cf. Zinc Oxide Nanoparticles: Therapeutic Benefits and Toxicological Hazards, Elshama SS et al., The Open Nanomedicine Journal, 5 : 16-22, 2018.

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 respiratoire5Exposition 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 inquiétantes6Voir par exemple :
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 niloticusSaudi Journal of Biological Sciences, 27(5) : 1296-1301, mai 2020
Neurotoxicity and biomarkers of zinc oxide nanoparticles in main functional brain regions and dopaminergic neuronsScience 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 cosmétiques7Cf: – 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 productsDrug and Chemical Toxicology, Volume 42, 2019
Health hazards of nanoparticles: understanding the toxicity mechanism of nanosized ZnO in cosmetic products, Subramaniam VD et al., Drug and Chemical Toxicology, 2018
.

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

Déjà avant la publication de son rapport de 2019 mentionné ci-dessus8Voir 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 dissolution9Cf. 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)10
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 australisBioRxiv, Caldelas C et al., 2020
.

D’autres études publiées depuis sont venues allonger la liste des effets inquiétants sur l’environnement11Voir par exemple :
Zinc oxide, titanium dioxide and C60 fullerene nanoparticles, alone and in mixture, differently affect biomarker responses and proteome in the clam Ruditapes philippinarumMarisa I et al., Science of the Total Environment, 838 (2), septembre 2022
Comparative evaluation on the toxic effect of silver (Ag) and zinc oxide (ZnO) nanoparticles on different trophic levels in aquatic ecosystems: A review, Sibiya A et al., Journal of applied toxicology, 2022
Destruction of Cell Topography, Morphology, Membrane, Inhibition of Respiration, Biofilm Formation, and Bioactive Molecule Production by Nanoparticles of Ag, ZnO, CuO, TiO2, and Al2O3 toward Beneficial Soil Bacteria, Ahmed B et al., ACS Omega, 5, 14, 7861-7876, 2020
Effects of zinc-oxide nanoparticles on soil, plants, animals and soil organisms: A review, V. D. Rajput et al.Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, mai 2018
Effects of ZnO nanoparticles in the Caspian roach (Rutilus rutilus caspicus), Khosravi-Katuli K et al., Science of The Total Environment, 626 : 30-41, juin 2018
Toxic effects of different types of zinc oxide nanoparticles on algae, plants, invertebrates, vertebrates and microorganisms, J. Hou et al., Chemosphere, 193 : 852-860, février 2018
Chronic dietary toxicity of zinc oxide nanoparticles in common carp (Cyprinus carpio L.): Tissue accumulation and physiological responses, Latifeh C et al., Ecotoxicology and Environmental Safety, 147 : 110-116, janvier 2018
Synthesis Approaches of Zinc Oxide Nanoparticles: The Dilemma of Ecotoxicity, A. N. U.Haq et al.Journal of Nanomaterials, 2017
Zinc oxide nanoparticles induce oxidative DNA damage and ROS-triggered mitochondria-mediated apoptosis in zebrafish embryos, X. Zhao et al.Aquatic Toxicology, novembre 2016
Zinc Oxide Nanoparticles Affect Biomass Accumulation and Photosynthesis in Arabidopsis, X. Wang et al.Frontiers in Plant Science, 12 janvier 2016
Effects of Natural Organic Matter Properties on the Dissolution Kinetics of Zinc Oxide Nanoparticles, C. Jiang, G. R. Aiken, H. Hsu-Kim, Environmental Science & Technology, 2015
Effects of zinc oxide nanoparticles on bioaccumulation and oxidative stress in different organs of tilapia (Oreochromis niloticus), H. Kaya et al.Environmental Toxicology and Pharmacology, novembre 2015
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Fiche initialement créée en mai 2018


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