Risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane

Risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane

Par l’équipe AVICENN – Dernière modification en août 2024

Des présomptions de risques très fortes

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)¹Carcinogenic Hazards from Inhaled Carbon Black, Titanium Dioxide, and Talc not Containing Asbestos or Asbestiform Fibers: Recent Evaluations by an IARC Monographs Working Group, Baan RA, Inhalation Toxicology, 2007, 19(1) : 213-228. A noter, le fait que cette classification a été contestée au motif que les études citées portaient sur des rats, dont le système respiratoire est différent de celui de l’homme – 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. La présomption de risques par inhalation concerne d’abord les travailleurs potentiellement exposés.

Treize ans plus tard, au terme d’un long bras de fer entre les industriels et les autorités sanitaires françaises et européennes² Dès septembre 2014, la « Chambre des recours » de l’agence européenne des produits chimiques (ECHA) avait 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 refusaient de fournir les données demandées par l’ECHA dans le cadre de L’évaluation des risques associés au dioxyde de titane (y compris ses nanoformes) prévue dans le cadre de REACH. En mars 2017, ils avaient obtenu gain de cause, au motif que le terme « nanoforme » n’était pas défini dans Reach. Cf. Decision of the board of appeal of the European Chemicals Agency, mars 2017., la classification du TiO₂ comme cancérogène de catégorie 2 par inhalation a été adoptée par la Commission européenne le 4 octobre 2019 et publiée en février 2020³Cf. RÈGLEMENT DÉLÉGUÉ (UE) 2020/217 DE LA COMMISSION du 4 octobre 2019 modifiant, aux fins de son adaptation au progrès technique et scientifique, le règlement (CE) n° 1272/2008 du Parlement européen et du Conseil relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges et corrigeant ce règlement publié au Journal officiel de l’Union européenne le 18 février 2020 et Rectificatif au règlement délégué (UE) 2020/217 de la Commission du 4 octobre 2019 modifiant, aux fins de son adaptation au progrès technique et scientifique, le règlement (CE) no 1272/2008 du Parlement européen et du Conseil relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges et corrigeant ce règlement, JOUE, 25 février 2020. En cause : la rétention (biopersistance) dans les poumons et la faible solubilité du dioxyde de titane.

La classification du TiO₂ est entrée en vigueur le 1er octobre 2021. Lorsqu’il est utilisé sous la forme d’une poudre contenant 1 % ou plus de particules d’un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 10 μm, il est nécessaire d’informer les utilisateurs des mesures de précaution qui doivent être prises pour réduire autant que possible le risque pour la santé humaine, par exemple avec la mention suivante sur les mélanges liquides : « Attention ! Des gouttelettes respirables dangereuses peuvent se former lors de la pulvérisation. Ne pas respirer les aérosols ni les brouillards » ou, pour les mélanges solides : « Attention ! Une poussière respirable dangereuse peut se former lors de l’utilisation. Ne pas respirer cette poussière ».

L’Association professionnelle des fabricants de dioxyde de titane (TDMA) avait néanmoins annoncé que le 13 mai 2020, certains de ses membres avaient introduit, devant le Tribunal de l’Union européenne, un recours contre la classification harmonisée du TiO₂, dont ils demandaient l’annulation⁴Voir notamment :
– Legal action against the classification of titanium dioxide, TDMA, 4 juin 2020
– Recours introduit le 13 mai 2020 – Brillux et Daw/Commission (Affaire T-288/20), Tribunal de l’UE. La TDMA avait indiqué qu’elle et ses membres « s’efforceront de trouver un moyen de mettre en œuvre le règlement à partir de cette date, malgré les incertitudes de la classification ».
Le 23 novembre 2022, la Cour de justice de l’Union européenne a rendu son jugement en leur faveur, annulant la classification⁵Cf. Les professionnels du dioxyde de titane obtiennent (temporairement) l’annulation de la classification du TiO₂ comme cancérogène par inhalation, VeilleNanos, 23 novembre 2022 ; mais en février 2023, le gouvernement français, puis la Commission européenne, ont formé un pourvoi pour contester cette annulation : la classification restera donc en vigueur jusqu’à la fin de la procédure au moins, attendue pour durer un à deux ans⁶Cf. La classification du TiO2 reste en vigueur jusqu’à l’issue des pourvois déposés par la France et la Commission européenne, VeilleNanos, 22 février 2023. En novembre 2023, l’ONG HEAL a dénoncé l’ingérence de l’industrie dans le processus de classification du TiO2 et demandé une révision de l’encadrement réglementaire des produits chimiques en Europe⁷Cf. How industry can launder a health-risking substance, Social Europe, 8 novembre 2023.

A l’échelle nano, les risques pourraient être encore plus grands

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 foie⁸Cf. Detection of titanium particles in human liver and spleen and possible health implications, Heringa MB et al, Particle and Fibre Toxicology, 15:15, 2018..

Depuis plusieurs années, les publications scientifiques sur les risques associés aux nanoparticules de dioxyde de titane s’accumulent.

En 2014, l’Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) avait préconisé un classement des nanoparticules de dioxyde de titane (parmi d’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. Cette préconisation a été reprise dans l’action n°72 du 3ème plan national Santé Environnement (PNSE 3) (2015-2019) et dans l’action 1.13 du Plan Santé au travail (PST 3) (2016-2019).

L’impact de la forme cristalline sur la toxicité du dioxyde de titane reste à affiner, mais il semblerait qu’à surface égale les formes anatases induisent moins d’inflammation que les formes rutiles et que la réponse inflammatoire et de phase aiguë est plus importante et plus persistante pour les tubes de TiO₂⁹Cf. Effects of physicochemical properties of TiO₂ nanomaterials for pulmonary inflammation, acute phase response and alveolar proteinosis in intratracheally exposed mice, Danielsen PH et al., Toxicology and Applied Pharmacology, 386(1), janvier 2020 ; ces résultats viennent nuancer ceux d’une étude de 2018 dont les résultats penchaient à l’inverse pour une plus forte nocivité des anatases pour le système immunitaire lorsqu’elles sont inhalées : cf. The crystal structure of titanium dioxide nanoparticles influences immune activity in vitro and in vivo, Vandebriel RJ et al., Particle and Fibre Toxicology, 15:9, 2018.

Enfin, il est maintenant scientifiquement avéré que les (nano)particules de dioxyde de titane, combinées à d’autres contaminants (PCB, pesticides, etc.) peuvent entraîner des « effets cocktails » plus néfastes que les effets de ces substances prises isolément !

En 2021, les nanoparticules de dioxyde de titane ont été identifiées comme l’une des quatre catégories de nanoparticules les plus à risque par une équipe de la University College Dublin¹⁰Cf. A semiquantitative risk ranking of potential human exposure to engineered nanoparticles (ENPs) in Europe, Li, Y and Cummins, E, Science of the Total Environment, 778, juillet 2021.

Selon une revue de la littérature publiée à l’été 2024 et réalisée par des chercheurs de l’institut national de santé au travail de Norvège¹¹Systematic review of mechanistic evidence for TiO2 nanoparticle-induced lung carcinogenicity, Wolf S et al., Nanotoxicology, août 2024, les nanoparticules de TiO2 pourraient avoir la capacité d’induire une inflammation chronique et un stress oxydatif – mais il a été difficile de comparer les résultats des études en raison de la grande variété de nanoparticules de TiO2 qui diffèrent par leurs caractéristiques physicochimiques, leur formulation, leurs scénarios d’exposition/systèmes d’essai et leurs protocoles expérimentaux. Étant donné le nombre limité d’études de haute qualité et de grande fiabilité, les preuves mécanistes de la cancérogénicité pulmonaire des nanoparticules de TiO2 sont insuffisantes. Les futures recherches en toxicologie/carcinogénicité doivent envisager d’inclure des contrôles positifs, des tests d’endotoxine (si nécessaire), une analyse de la puissance statistique et des paramètres biologiques pertinents, afin d’améliorer la qualité de l’étude et de fournir des données fiables pour l’évaluation de la cancérogénicité pulmonaire induite par les nanoparticules de TiO2.

→ 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 toujours complète et qu’elle peut générer d’autres molécules nocives (acétone, acétaldéhyde, formaldéhyde notamment)¹²Voir par exemple :
– ADEME, Epuration de l’air intérieur par photocatalyse, Avis technique, septembre 2020
– Gandolfo A et al., Unexpectedly High Levels of Organic Compounds Released by Indoor Photocatalytic Paints, Environ. Sci. Technol., 52, 19, 11328-11337, 2018
– Observatoire de la qualité de l’air intérieur, L’épuration par photocatalyse – Opportunité ou menace pour la qualité de l’air intérieur ?, Bulletin de l’OQAI n°4, juin 2012
– Vivagora, CoExNano, Les nano-argents et les dioxydes de titane dans les revêtements : Etat des lieux des connaissances, incertitudes et controverses , novembre 2010.

Les travailleurs sont les premiers exposés

Les travailleurs particulièrement exposés¹³Exposition au dioxyde de titane nanométrique dans le BTP, Bertrand Honnert, Archives des Maladies Professionnelles et de l’Environnement, INRS, mai 2018 (notamment dans le secteur de la chimie, du bâtiment¹⁴Bonetta et al., DNA damage in workers exposed to pigment grade titanium dioxide (TiO2) and association with biomarkers of oxidative stress and inflammation, Environnemental Toxicology and Pharmacology, Volume 105, Novembre 2023, des cosmétiques, des textiles ou de l’alimentaire) devraient faire l’objet d’une sensibilisation et d’une surveillance ciblées.

Des efforts sont déployés dans ce sens :

• A partir de 2014, les données relatives aux nanoparticules de dioxyde de titane recueillies dans le cadre de la déclaration obligatoire française (r-nano) ont été communiquées à l’Institut national de veille sanitaire (InVS) / Santé publique France dans le cadre du projet Epinano pour le suivi de cohortes de travailleurs exposés aux nanomatériaux. Mais le dispositif connaît des difficultés de mise en œuvre.
• 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 industriels¹⁵Cf. Protéger les travailleurs et les personnes au voisinage de sites de production ou de manipulation de nanoparticules de dioxyde de titane, Haut conseil de la santé publique, 25 juin 2018.
• Début avril 2019, l’Anses a publié une recommandation de valeur toxicologique de référence (VTR) chronique par inhalation pour la forme P25 du dioxyde de titane sous forme nanoparticulaire de 0,12 µg/m3 (proche de celle recommandée par l’INERIS en 2016). Il s’agit de la première VTR élaborée pour un nanomatériau en France. L’Anses étudiera la faisabilité d’étendre cette VTR à d’autres formes de TiO₂-NP. A partir de cette valeur de référence, des évaluations de risques sanitaires seront menées dans le cadre des actions de gestion des installations et sites industriels en France.
• Dans un rapport de décembre 2020 rendu public en mars 2021, l’Anses a dévoilé ses préconisations de valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP) pour renforcer la prévention des risques pour les travailleurs exposés aux nanoparticules de TiO₂ par inhalation : VLEP-8h de 0,80 µg/m³ et VLCT-15 min pragmatique de 4 µg/m³.
• Début 2022, l’INRS a publié une version mise à jour de la fiche toxicologique sur le dioxyde de titane présentant des informations et recommandations sur les formes micro- et nanométriques du TiO₂ : utilisations, propriétés physiques, propriétés chimiques, valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP), méthodes d’évaluation de l’exposition professionnelle, toxicocinétique – métabolisme, toxicité et génotoxicité, effets cancérogènes, effets sur la reproduction, réglementations et recommandations.
  

Les risques pour l’environnement sont également inquiétants

Enfin la dissémination dans l’environnement des nanoparticules manufacturées, tout particulièrement celles de dioxyde de titane, peut être source de toxicité pour les écosystèmes terrestres et aquatiques¹⁶Voir par exemple :
En français :
– Doc’ en clip – le risque associé aux nanoparticules contenues dans les crèmes solaires (vidéo), Riccardo Catalano, Aix-Marseille Université, 14 octobre 2019
– Dynamique, réactivité et écotoxicité des nanoparticules d’oxydes métalliques dans les sols : impact sur les fonctions et la diversité des communautés microbiennes, thèse de Marie Simonin (Ecologie Microbienne / UMR CNRS 5557 Université Claude Bernard – Lyon 1), soutenue en octobre 2015
– Nano ou pas : le TiO₂ est toxique pour l’environnement, L’Observatoire des cosmétiques, octobre (résumé en français du rapport « Environmental hazard of selected TiO₂ nanomaterials under consideration of relevant exposure scenarios« , Umwelt bundesamt, octobre 2014).
En anglais :
– Proteomics reveals multiple effects of titanium dioxide and silver nanoparticles in the metabolism of turbot, Scophthalmus maximus, Araújo MJ et al., Chemosphere, 2022
– Zinc oxide, titanium dioxide and C₆₀ fullerene nanoparticles, alone and in mixture, differently affect biomarker responses and proteome in the clam Ruditapes philippinarum, Marisa I et al., Science of the Total Environment, 838 (2), septembre 2022
– Toxicity of titanium nano-oxide nanoparticles (TiO₂) on the pacific oyster, Crassostrea gigas: immunity and antioxidant defence, Arash Javanshir Khoei et Kiadokht Rezaei, Toxin Reviews, 41, 2022
– Lethal and sub-lethal effects of nanosized titanium dioxide particles on Hydropsyche exocellata Dufour, 1841, Torres-Garcia D et al., Aquatic Insects – International Journal of Freshwater Entomology, 41(1), 2020
– Silver and titanium nanomaterials present in wastewater have toxic effects on crustaceans and fish cells, Norwegian Institute for Water Research (NIVA), novembre 2019
– Evaluation of the effects of titanium dioxide and aluminum oxide nanoparticles through tarsal contact exposure in the model insect Oncopeltus fasciatus, López-Muñoz D. et al., Science of The Total Environment, 666 : 759-765, mai 2019
– Titanium dioxide nanoparticles impaired both photochemical and non-photochemical phases of photosynthesis in wheat, Dias MC, Protoplasma, 256(1) : 69–78, janvier 2019
– Transfer and Ecotoxicity of Titanium Dioxide Nanoparticles in the Terrestrial and Aquatic Ecosystems: A Microcosm Study, Vijayaraj V et al., Environmental Science and Technology, 52(21) : 12757-12764, octobre 2018
– Toxicological impact of TiO₂ nanoparticles on Eudrilus euginiae, Priyanka KP et al., IET Nanobiotechnology, 12 (5):579, août 2018
– Ecotoxicological Effects of Transformed Silver and Titanium Dioxide Nanoparticles in the Effluent from a Lab-Scale Wastewater Treatment System, Georgantzopoulou A et al., Environ. Sci. Technol., 52, 16, 9431-9441, 2018
– Environmental exposure to TiO₂ nanomaterials incorporated in building material, Bossa N et al., Environmental Pollution, janvier 2017
– Titanium dioxide nanoparticles strongly impact soil microbial function by affecting archaeal nitrifiers, Simonin M et al., Scientific Reports, 6, 2016
– Ecotoxicity of engineered TiO₂ nanoparticles to saltwater organisms: An overview, D. Minetto, G. Libralato, A. Volpi Ghirardini, Environment International, mai 2014 – d’où la nécessité d’une surveillance environnementale.

Différentes évaluations

Dans le cadre de REACH

L’évaluation des risques associés au dioxyde de titane (y compris ses nanoformes), prévue dans le cadre de REACH, devait être réalisée par l’ANSES depuis 2012-2013, mais elle a été entravée par le refus des industriels de communiquer les données nécessaires à cette évaluation¹⁷Voir à ce sujet le paragraphe « De 2007 à 2017, dix ans de bras de fer sur le sort des nanomatériaux dans REACH » de la fiche « Quel encadrement des nanomatériaux par REACH ? ».

Dans l’alimentation

L’additif alimentaire E171 est constitué de particules de TiO₂ (dont une partie sous forme nano). Il a été interdit depuis 2020 en France, avant de l’être également au niveau européen depuis 2022 (suite à un avis de l’EFSA de mai 2021 reconnaissant que sa génotoxicité ne peut être exclue¹⁸Cf. Dioxyde de titane : le E171 n’est plus considéré comme sûr en tant qu’additif alimentaire, EFSA, 6 mai 2021).

De nombreuses publications 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 (avec la possibilité d’un risque de cancer colorectal à la clé), perturbations du microbiote intestinal, inflammations et altérations de la barrière intestinale chez les animaux comme chez les humains (ce qui peut favoriser l’apparition ou l’accroissement des intolérances et allergies alimentaires), effets néfastes pour la descendance chez les rongeurs…

Fin 2022, l’Anses a publié son avis relatif à l’évaluation du risque de la fraction nanométrique de l’additif alimentaire E171 qui pointe le manque de données toxicologiques disponibles pour réaliser une évaluation complète de l’additif E171 et préconise de limiter les usages et les expositions des travailleurs et consommateurs aux nanomatériaux, “en favorisant l’utilisation de produits sûrs, dépourvus de nanomatériaux manufacturés, et en limitant ces usages à ceux considérés in fine comme dûment justifiés et faisant l’objet d’une démonstration documentée d’acceptabilité du risque”.

En novembre 2023, le comité mixte d’experts FAO/OMS sur les additifs alimentaires (JECFA) ont évalué le E171 et lui ont attribué une « DJA non spécifiée ». Ces conclusions ne sont pas encore détaillées et un rapport plus complet devrait être publié prochainement¹⁹Cf : Série de rapports techniques de l’OMS (TSR 1051)..

Dans les cosmétiques

→ dans les maquillages et produits de beauté:

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 longtemps²⁰Voir notamment Les nanoparticules de dioxyde de titane, leur place dans l’industrie cosmétique et ses dangers, Laura Daragnes, Thèse pour l’obtention du diplôme d’Etat de docteur en pharmacie, sous la direction de Isabelle Bestel, Université de Bordeaux, septembre 2018 et plusieurs associations demandent l’interdiction du TiO2 dans les produits cosmétiques susceptibles d’être ingérés (dentifrices, baumes et rouges à lèvres notamment).

Dans son avis scientifique sur le dioxyde de titane (TiO2) 1661/23 de mai 2024, le Comité européen pour la sécurité des consommateurs (SCCS) considère que les données fournies par l’industrie pour 44 TiO2 pigmentaires et 40 TiO2 nanos, ne sont pas suffisantes pour exclure le potentiel de génotoxicité de presque tous les types de TiO2²¹(82 sur 84) utilisés dans les produits cosmétiques oraux et que davantage de données expérimentales sont donc nécessaires pour exclure le potentiel de génotoxicité des qualités de TiO2 (pigmentaires et nano) utilisées dans les produits cosmétiques oraux, à l’exception de deux TiO2 nano²²(RM09 et RM11, pour lesquels les données de génotoxicité fournies n’indiquent aucun problème de génotoxicité).
Le CSSC ajoute également que, compte tenu du fait que les cellules de la muqueuse buccale sont susceptibles d’absorber des nanoparticules (y compris des nanoparticules de TiO2) et que certains produits buccaux tels que les dentifrices contenant des nanoparticules de TiO2, tels que les dentifrices, seront utilisés tous les jours et potentiellement plus d’une fois par jour, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour exclure le risque pour le consommateur d’expositions répétées à long terme de la muqueuse buccale aux nanoparticules de TiO2.

→ dans les produits solaires:

Dans les crèmes solaires, 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)²³Le SCCS a rendu un premier avis le 23 juillet 2013, révisé en 2014 : Scientific Committee on Consumer Safety SCCS OPINION ON Titanium Dioxide (nano form) COLIPA n° S75, SCCS, avril 2014 et complété en septembre 2014 : Scientific Opinion for clarification of the meaning of the term « sprayable applications/products » for the nano forms of Carbon Black CI 77266, Titanium Oxide and Zinc Oxide, SCCS, septembre 2014 (publication juin 2015)). ; la forme nano des particules de dioxyde de titane est inscrite depuis août 2016 à l’annexe VI du Règlement Cosmétiques²⁴Cf notre fiche Encadrement des nanomatériaux dans les cosmétiques, veillenanos.fr . 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 TiO₂ peut alors libérer des radicaux libres, responsables du vieillissement de la peau et de l’apparition de cancers²⁵En 2012, des chercheurs de Cincinnati aux Etats-Unis ont montré que le chlore des piscines peut dégrader le revêtement d’hydroxyde d’aluminium qui entoure les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂) intégrées dans certaines crèmes solaires (ici la Neutrogena SPF 30). Au contact de l’eau et sous l’effet de la lumière, le coeur du nanomatériau, le nano  TiO₂ peut alors libérer des radicaux libres, responsables du vieillissement de la peau et de l’apparition de cancers
  – Cf. Depletion of the protective aluminum hydroxide coating in TiO2-based sunscreens by swimming pool water ingredients, Chemical Engineering Journal, 191 : 95-103, Mai 2012
  – Voir aussi cet article plus récent : UV filters interaction in the chlorinated swimming pool, a new challenge for urbanization, a need for community scale investigations, Sharifan H et al., Environ Res., 148:273-276, juillet 2016
• 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 marins²⁶En 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 :
  – Scientists find titanium dioxide from sunscreen is polluting beaches Scientists find titanium dioxide from sunscreen is polluting beaches, présentation de Labille J., Goldschmidt Conference, août 2018
  – Estimation et minimisation du risque associé aux nanoparticules de TiO2 utilisées dans les crèmes solaires, présentation de Labille J, Journée technique « Nano et cosmétiques » organisée par le LNE, 29 mars 2018
  – Pollution des eaux du Littoral par les Absorbeurs d’UV issus de crèmes solaires, Générée par les activités Estivales, Labille J, Projet OHM Littoral, 2017.
• 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 TiO₂²⁷Voir notamment :
  – Identification of titanium dioxide on the hair shaft of patients with and without frontal fibrosing alopecia: a pilot study of 20 patients, CT Thompson, ZQ Chen , A Kolivras, A Tosti, British Journal of Dermatology, 2019
  – Titanium dioxide nanoparticles and frontal fibrosing alopecia: cause or consequence?, O. Aerts, A. Bracke, A. Goossens, V. Meuleman, J. Lambert, Journal of The European Academy of Dermatology and Venereology, juin 2018
  – Crème solaire, nanoparticules et alopécie frontale, Synchrotron soleil, février 2018
  – Detection of titanium nanoparticles in the hair shafts of a patient with frontal fibrosing alopecia, Brunet-Possenti F, Deschamps L, Colboc H, et al., Eur Acad Dermatol Venereol., 2018..
• 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 !)²⁸Cf. NanoTiO2 Sunscreen Does Not Prevent Systemic Oxidative Stress Caused by UV Radiation and a Minor Amount of NanoTiO2 is Absorbed in Humans, Pelclova D et al., Nanomaterials, 9(6), 888, 2019.

En mars 2019, du fait de ces risques et incertitudes autour de l’innocuité des nanoparticules de dioxyde de titane, Cosmébio a recommandé²⁹Le dioxyde de titane dans les cosmétiques bio, Cosmebio, mars 2019 à ses adhérents de supprimer le dioxyde de titane de leurs produits ou de le remplacer par une alternative lorsque celle-ci existe.

Les effets potentiellement indésirables des nanoparticules de dioxyde de titane dans les crèmes solaires continuent de faire l’objet d’études³⁰Voir notamment :
– 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, septembre 2019
– Fueling a Hot Debate on the Application of TiO2 Nanoparticles in Sunscreen, Sharma S et al., Materials, juillet 2019et de controverses³¹Voir par exemple :
– Produits solaires pour enfants – Trop de substances préoccupantes, Agir pour l’Environnement et WECF France, juillet 2020
– Les nanoparticules de dioxyde de titane, leur place dans l’industrie cosmétique et ses dangers, Laura Daragnes, Thèse pour l’obtention du diplôme d’Etat de docteur en pharmacie, sous la direction de Isabelle Bestel, Université de Bordeaux, septembre 2018
– Nanoparticules – Attention, elles se cachent partout !, Que Choisir, Mensuel n° 566, février 2018.

A noter : les nanoparticules de dioxyde de titane ne sont pas expressément autorisées pour d’autres usages que le filtrage des UV. Pourtant on les retrouve dans les dentifrices, gels douche, etc. pour lesquelles le filtrage des UV n’a pas lieu d’être…

Dans les jouets

En juin 2023, le Comité scientifique européen sur les risques sanitaires, environnementaux et émergents (SCHEER) a émis un avis sur le TiO₂ dans les jouets³²Opinion on the safety of titanium dioxide in toys with regard to a possible derogation from its prohibition, SCHEER, 9 June 2023, selon lequel :

• concernant l’exposition par inhalation : en cas de présence potentielle d’une fraction ultrafine (i.e nanométrique), une utilisation sûre du TiO₂  n’est PAS assurée pour les kits de moulage, la craie et les peintures en poudre ; seuls les crayons de couleur blancs peuvent être utilisés sans risque ou avec un risque négligeable par les enfants, même en cas de présence d’une fraction ultrafine dans la préparation du TiO₂.
• concernant l’exposition par voie orale, une utilisation sûre n’est assurée que lorsque l’absence d’une fraction ultrafine dans les pigments de TiO2 peut être démontrée par une méthodologie appropriée.

Le SCHEER constate que les résultats des études in vitro montrent un risque accrû du TiO₂ à l’échelle nano³³Cf. page 9: « it can be observed that in studies on TiO2 in nanosize, the results (mainly in vitro studies) show higher probability of positive response than in studies on microsize or with sizes slightly above 100 nm. It is possible that a probability of a genotoxic effect diminishes as the size of TiO2 increases, and the observed positive effects can depend on the presence of a nanofraction”.

En médecine

Le dioxyde de titane est très largement utilisé comme colorant dans les médicaments (où il peut être identifié avec le code E171). Toutefois, début 2022, la Commission européenne a posé les jalons pour une interdiction qui pourrait entrer en vigueur à partir de 2025, insistant sur le fait qu’“il est crucial que l’industrie pharmaceutique fasse tous les efforts possibles pour accélérer la recherche et le développement de solutions alternatives qui remplaceraient le dioxyde de titane (E171) dans les médicaments”³⁴Voir notre fiche « Vers la suspension du dioxyde de titane dans les cosmétiques et les médicaments ? » pour plus d’informations.

Les nanoparticules de dioxyde de titane sont également l’objet de recherches pour des applications plus innovantes en nanomédecine. Mais 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« 

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Dans les peintures et le bâtiment

Des recherches récentes ont montré que l’efficacité des peintures comportant des nanoparticules de TiO₂ n’est pas nécessairement au rendez-vous et que la balance bénéfices / risques n’est pas concluante, voire défavorable³⁵Voir notamment :
– Evaluation of the Performance and Durability of Self-Cleaning Treatments Based on TiO₂ Nanoparticles Applied to Cement-Based Renders and Boards, Fregni, A, Venturi, L, Franzoni, E, Coatings, 13, 990, 2023
– Photocatalytic TiO₂-Based Coatings for Mortars on Facades: A Review of Efficiency, Durability, and Sustainability, Bersch, JD et al, Buildings, 13, 186, 2023
– Des peintures pour purifier l’air ambiant, CEA Liten, novembre 2020.

Avant cela, le projet « Release_NanoTox » (financement ANSES 2015-2018) avait déjà tenté d’apporter des connaissances concernant l’impact potentiel des nano-objets issus de matériaux nanocomposites sous contrainte d’usage, sur les fonctions cérébrales. Les équipes scientifiques avaient développé un banc expérimental permettant de réaliser une exposition réaliste à partir de nanoparticules de TiO₂ issues du ponçage de matériaux nanoadditivés³⁶Le 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’analysequi ont montré in vivo des altérations morphofonctionnelles cérébrales des souris au cours de l’exposition³⁷Voir notamment :
– In vivo evaluation of the potential neurotoxicity of aerosols released from mechanical stress of nano-TiO2 additived paints in mice chronically exposed by inhalation, Maxinay S et al., J. Phys.: Conf. Ser., 838 012025, 2017
– Rapport d’activité Recherche 2016, LNE, 2016.

Un projet de recherche européen intitulé NanoHouse mené entre 2010 et 2013 avait également 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’agglomérats³⁸Research into the safety of nanoparticles – No nano-dust danger from façade paint, EMPA, 13 janvier 2014 ; subventionné à hauteur de 2,4 millions d’euros par la Commission européenne, sur un budget global de 3,1 millions d’euros, le projet NanoHouse s’est étalé de janvier 2010 à juin 2013, avec pour partenaires français le CEA et ISTerre.. 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)³⁹Cf. 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 ; un résumé vulgarisé est accessible gratuitement ici : Nanocoating on buildings releases potentially toxic particles to the air, « Science for Environment Policy », Commission européenne, 28 mai 2015, il convient donc dans ces conditions de minimiser le recours aux nanorevêtements.

Quelle surveillance environnementale ?

En juin 2020, le Haut conseil de la santé publique (HCSP) a publié un rapport concernant la surveillance métrologique dans l’environnement des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂) finalisé en octobre 2019⁴⁰Cf. Rapport intermédiaire – éléments relatifs à la surveillance métrologique dans l’environnement des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂) et à l’examen de la faisabilité, HCSP, octobre 2019 (publication juin 2020). Pour le HCSP, il est envisageable de réaliser des mesures de taux de concentrations de nanoparticules de TiO₂ dans l’air autour des sites industriels. En l’absence de méthode unique opérationnelle permettant de mesurer simultanément le nombre / la masse des particules et de réaliser l’analyse chimique du TiO₂ nanoparticulaire, le HCSP considère que différentes approches et méthodes de mesure doivent être considérées, en fonction des spécificités de chaque situation.

Depuis 2019, l’usine Tronox (ex-Cristal) dans le Haut-Rhin est tenue de réaliser une surveillance environnementale des incidences de ses émissions de particules de dioxyde de titane incluant les formes nanométriques, à raison de deux campagnes de mesure chaque année⁴¹Cf. Arrêté portant prescriptions complémentaires à la société CRISTAL France SAS à Thann , Préfecture du Haut-Rhin, 3 août 2018 ; voir aussi Estimation des concentrations annuelles moyennes dans l’air autour d’un site industriel producteur de substances à l’état nanoparticulaire – Site de Cristal – Thann, unité de production de dioxyde de Titane, INERIS, octobre 2017. En octobre 2020, la DREAL du Haut-Rhin a indiqué à Avicenn⁴²Cf. Courrier de la DREAL du Haut-Rhin en réponse à la sollicitation d’Avicenn , 2 octobre 2020 qu’aucune particule nanométrique isolée de TiO₂ n’avait été détectée lors de la dernière campagne aux résultats connus à l’époque (juin 2019) ; deux types d’éléments ont été observés : une petite minorité d’agglomérats de taille supérieure à 250 nm composés de nanoparticules et une grande majorité de sphéroïdes de plus de 100 nm pour certaines de plus de 400 nm. Les concentrations 2019 étaient en baisse par rapport aux campagnes exploratoires effectuées en 2013, 2016 et 2018 ; celles de février 2020 dans des niveaux proches de la limite de quantification. Les résultats des campagnes ultérieures de l’été 2020 n’étaient pas encore disponibles.

Attention : les larges agglomérats ne doivent pas être considérés comme nécessairement moins toxiques que les petits agglomérats. Début 2020 ont été publiés les résultats de recherches menées en Belgique montrant que les grands agglomérats de nanoparticules de TiO₂ ne semblent pas moins actifs que les petits agglomérats⁴³Cf. Agglomeration of titanium dioxide nanoparticles increases toxicological responses in vitro and in vivo, Murugadoss S et al., Particle and Fibre Toxicology, 17(10), 2020.

Des restrictions en Suisse

En 2008, le Grand Conseil de la République et canton de Genève a déconseillé l’utilisation du TiO₂ nanoparticulaire sur les chantiers de l’Etat ainsi que dans les constructions des entreprises privées⁴⁴Santé : droit dans le mur… autonettoyant, Alternative Santé, 6 janvier 2016 et Rapport M 1741-A du Conseil d’Etat au Grand Conseil de Genève, 2008. Il s’est basé notamment sur l’étude réalisée par le Service cantonal de toxicologie industrielle et de protection contre les pollutions intérieures qui considérait « irresponsable d’utiliser un tel produit avant même de rechercher les dangers connus et d’évaluer leurs risques », déplorait « l’emploi prématuré de ces produits en Italie, en France et en Belgique » et souhaitait « que ces imprudences ne soient pas répétées sur le territoire de notre Canton »⁴⁵Annexe 2 du précédent document.

Les larges agglomérats ne doivent pas être considérés comme nécessairement moins toxiques que les petits agglomérats

Attention : les larges agglomérats ne doivent pas être considérés comme nécessairement moins toxiques que les petits agglomérats. Début 2020 ont été publiés les résultats de recherches menées en Belgique montrant que les grands agglomérats de nanoparticules de TiO₂ ne semblent pas moins actifs que les petits agglomérats⁴⁶Cf. Agglomeration of titanium dioxide nanoparticles increases toxicological responses in vitro and in vivo, Murugadoss S et al., Particle and Fibre Toxicology, 17(10), 2020..

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