Risques associés aux nanotubes de carbone
Risques associés aux nanotubes de carbone
Par l’équipe AVICENN – Dernier ajout novembre 2023
En raison de leur forme parfois longue et fibreuse qui rappelle celle de l’amiante, les nanotubes de carbone (NTC) ont très tôt soulevé des inquiétudes fortes quant à leur toxicité.
Les NTC multi-parois longs classés comme cancérogènes par inhalation
Le Centre international de recherche sur le cancer (Circ) a classé en 2017 l’un de ces nanotubes, le Mitsui-7 comme « cancérogène possible pour l’homme » (2B). Après de longues années, et une dernière consultation pendant l’été 2021, l’agence européenne des produits chimiques (ECHA) a validé en mars 2022 la classification comme cancérogènes par inhalation (cat. 1B) des (nano)tubes de carbone multi-parois longs. Sont concernés ceux présentant un diamètre ≥ 30 nm et < 3 μm, une longueur ≥ 5 μm et un rapport largeur/hauteur > 3:11Cf. Echa’s Rac agrees to carcinogenic classification for multi-walled carbon tubes, Chemical Watch, 23 mars 2022 . Cette classification fait suite à la soumission d’un dossier par l’Allemagne pour l’inclusion de la substance dans l’annexe VI du règlement CLP.
Attention, les courts aussi peuvent être toxiques
En 2023, à l’inverse de la croyance initiale selon laquelle seuls les NTC longs et épais posent problème, une étude approfondie de l’INRS révèle que les NTC courts et fins induisent, tout comme les NTC longs et épais, une inflammation pulmonaire aiguë. Pour les NTC courts et fins, a été également observée, en plus, une inflammation chronique et une hyperplasie qui n’est pas observée pour les NTC longs et épais. Cette étude est basée sur des expérimentations in vivo et in vitro et a fait l’objet d’une thèse de doctorat2Cf. Hélène Barthel, Influence de paramètres physiques de nanotubes de carbone multi-parois sur leurs propriétés toxicologiques dans un modèle de cellules épithéliales bronchiques : rapprochement avec les effets pulmonaires chez le rat, Thèse de Doctorat, 2022 et de deux articles scientifiques3Cf. Barthel et al., Needlelike, short and thin multi-walled carbon nanotubes: comparison of effects on wild type and p53+/− rat lungs, Nanotoxicology, 2023 et Barthel et al., Continuous Long-Term Exposure to Low Concentrations of MWCNTs Induces an Epithelial-Mesenchymal Transition in BEAS-2B Cells, Nanomaterials 2021, 11(7).
Retour sur les épisodes précédents :
En mai 2014, l’Agence française de sécurité sanitaire (ANSES) avait préconisé une classification des nanotubes de carbone comme substances dangereuses afin que soient mises en place des mesures de restriction d’usage voire d’interdiction de l’utilisation de certaines applications grand public.
En 2015, la Société pour l’étude, la protection et l’aménagement de la nature dans le Sud-Ouest (SEPANSO) a alerté sur les risques liés à la production de nanotubes de carbone par Arkema à Mont (Pyrénées-Atlantiques) en demandant l’arrêt des productions tant que l’innocuité des nanos n’est pas établie pour les salariés, les consommateurs et l’environnement4Cf. Mont : les nanotubes de carbone dans le collimateur de la Sepanso, La République des Pyrénées, 25 février 2015 ; voir aussi ANSES, Avis relatif à « l’évaluation des risques liés au GRAPHISTRENGTH C100 réalisée dans le cadre du programme Genesis », 28 novembre 2013.
En novembre 2019, les nanotubes de carbone sont les premiers nanomatériaux à intégrer la SinList, liste de substances à remplacer d’urgence parce que trop dangereuses5Cf. Avec sa SinList, l’ONG ChemSec alerte un public non expert sur les risques chimiques, Novethic, novembre 2019 et New chemicals on the SIN List challenge the global supply chain, ChemSec, novembre 2019.
Le même mois, l’agence européenne pour la santé et la sécurité au travail avait attribué le Prix des bonnes pratiques « Lieux de travail sains » 2018-2019 à Atlas Copco Industrial Technique, une entreprise manufacturière suédoise qui a adopté une approche de précaution pour minimiser l’exposition des travailleurs aux nanotubes de carbone6Cf. Suède: protection des travailleurs contre les nanotubes de carbone potentiellement dangereux dans le secteur manufacturier, OSHA Europe, 2 novembre 2019.
En juillet 2020, l’ECHA a publié un rapport d’évaluation sur les nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT), le graphite synthétique en forme de tube et enchevêtré, réalisé par l’Institut allemand pour la sécurité et la santé au travail (BAuA)7Cf. SUBSTANCE EVALUATION CONCLUSION as required by REACH Article 48 and EVALUATION REPORT for Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNT), synthetic graphite in tubular shape and tangled, BAuA / ECHA, Juillet 2020. Le rapport souligne que les informations requises au 1er janvier 2020 dans le cadre de REACH n’avaient pas encore été (suffisamment) remplies par les déclarants et que des mesures supplémentaires sont donc nécessaires, à commencer par un contrôle de conformité. Une fois que les données requises par REACH seront fournies par les entreprises, l’ECHA pourra décider si des informations supplémentaires sont nécessaires. L’ECHA presse les déclarants de mettre à jour leurs dossiers et/ou d’élaborer des propositions d’essais pour se conformer aux exigences de REACH.
Aux Etats-Unis, l’agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a publié plusieurs réglementations en matière de nouvelles utilisations importantes (SNUR) pour les nanotubes de carbone, exigeant de toute personne désirant fabriquer, importer ou transformer, à des fins commerciales, ces nanotubes de carbone qu’elle avise l’EPA au moins 90 jours avant :
- l’une en 2020, concernant les PMN P-15-54 libres (i.e non inclus dans une matrice)8Cf. Significant New Use Rules on Certain Chemical Substances (20-1.5e) – § 721.11467Carbon nanotubes (generic), EPA, 17 septembre 2020, qui est entrée en vigueur le 16 novembre 2020
- l’une en 2021, concernant les PMN P-18-182 multiparois9Cf. Significant New Use Rules on Certain Chemical Substances § 721.11361 Multiwalled carbon nanotubes (generic), EPA, 18 août 2021
En 2021, les nanotubes de carbone ont été identifiés comme l’une des quatre catégories de nanomatériaux 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.
Explorez la bibliographie ci-dessous pour en savoir plus.
En français :
- INRS, Nanotubes de carbone : améliorer la connaissance des effets sur la santé, Novembre 2023
- Hélène Barthel, Influence de paramètres physiques de nanotubes de carbone multi-parois sur leurs propriétés toxicologiques dans un modèle de cellules épithéliales bronchiques : rapprochement avec les effets pulmonaires chez le rat, Thèse de Doctorat, 2022
- INRS, L’exposition à long terme des cellules BEAS-2B à de faibles concentrations de MWCNT est responsable de l’induction de la transition épithélio-mésenchymateuse, Barthel H et al., Nanomaterials, 11, 1742, 2021
- Françoise Pons (Université de Strasbourg), Impact des caractéristiques physicochimiques sur l’effet inflammatoire et pro-allergisant respiratoires des nanoparticules manufacturées, présentation aux Rencontres scientifiques de l’Anses & de l’ADEME sur la qualité de l’air, 17 octobre 2019
- Flahaut E et al., Toxicité des nanotubes de carbone envers l’homme et l’environnement, Techniques de l’ingénieur, octobre 2018
- elektor, Les nanotubes de carbone à fibre longue sont cancérogènes, novembre 2017
- ANSES, Impacts des nanotubes de carbone sur la santé : relation structure effets inflammatoires, Hadj-Ziane-Zafour A., Bulletin de veille scientifique, n°32, octobre 2017
- CIRC, Monographie – Cancérogénicité des nanotubes de carbone, Vol.111, 2017
- Chakroun R, Influence sur les effets toxiques de l’exposition simultanée aux nanoparticules et aux métaux, Bulletin de veille scientifique n°30, ANSES, octobre 2016
- Dekali S, Nanotubes de carbone : nouvelles avancées sur les modèles d’exposition pour l’étude du danger sur la santé, Bulletin de veille scientifique n° 30, ANSES,octobre 2016
- Larue C, Où en est-on au sujet de l’écotoxicologie des nanotubes de carbone ?, Bulletin de veille scientifique n° 29, ANSES, septembre 2016
- CNRS, Nanoparticules de carbone : une meilleure évaluation de leur toxicité, 2 juin 2016
- Elgrabi D et al., Comment les nanotubes de carbone se dégradent-ils dans l’organisme humain ?, communiqué, Université Paris Diderot, 9 décembre 2015 (publication scientifique en anglais ici)
- Loïc Chauveau, À Paris, des nanotubes de carbone dans les poumons d’enfants asthmatiques, Sciences & Avenir, 23 octobre 2015
- « Nanotubes d’imogolite : un nouveau matériau modèle en nanotoxicologie ? » par Rose J et al., in Dossier du participant préparé pour la Restitution du Programme national de recherche environnement santé travail (PNREST), octobre 2015
- C. Endes et al., Des fibres de coton à la place de nanotubes de carbone, PNR 64, mai 2015
- La République des Pyrénées, Mont : les nanotubes de carbone dans le collimateur de la Sepanso, 25 février 2015
- Bourdiola F et al., Mesurer l’impact des nanotubes de carbone dans l’environnement, CNRS, janvier 2015
- Figarol A, Toxicité in vitro et propriétés physico-chimiques de nanotubes de carbone, thèse, Ecole nationale supérieure des Mines de Saint-Etienne, novembre 2014
- Flahaut E, Evaluation de l’impact environnement potentiel des nanotubes de carbone, Journées industrielles nanomatériaux, Armines, (vidéo), avril 2014
- Boudard D, Bio toxicité in vitro des Nanotubes de Carbone, Journées industrielles nanomatériaux, Armines, (vidéo), avril 2014
- AtouSanté, Toxicologie des nanotubes – Analogie nanotubes de carbone et amiante – Valeur limite d’exposition au poste de travail, mars 2014
- Techniques de l’Ingénieur, Atténuation de la toxicité des nanotubes de carbone grâce à la fonctionnalisation chimique, 10 janvier 2014
- ANSES, Avis relatif à « l’évaluation des risques liés au GRAPHISTRENGTH C100 réalisée dans le cadre du programme Genesis », 28 novembre 2013 (mis en ligne le 9 janvier 2014)
- Veillenanos, Effets des nanotubes de carbone sur la santé – Eviter de reproduire les erreurs de l’amiante, 26 nov. 2013
- Mouchet F. et al., Nanotubes de carbone : quels risques pour l’environnement ?, Biofutur, 32/347, 29-33, octobre 2013 : des travaux ont mis en évidence des effets de toxicité aiguë (mortalité, mobilité réduite) et chronique (inhibition de croissance), essentiellement liés à leur ingestion par les organismes exposés, mais à des concentrations qualifiées de non représentatives d’un point de vue environnemental (à partir de 10 mg/L).
- CNRS, Nanotubes de carbone longs, risques similaires à l’amiante ?, 15 janvier 2013
- ANSES, Toxicité et écotoxicité des nanotubes de carbone – Note d’actualité, État de l’art 2011-2012, novembre 2012
- ANSES, Avis sur « l’évaluation des risques liés au GRAPHISTRENGTH C100 réalisée dans le cadre du programme Génésis », (nanotubes de carbone), avril 2012
- Bulletins Electroniques Suède, Une étude suédoise nous avertit des risques que les nanotubes de carbone peuvent avoir sur la santé, 7 mars 2011
- HCSP, Avis relatif à la sécurité des travailleurs lors de l’exposition aux nanotubes de carbone, Saisine du 16 juin 2008 du directeur général de la Santé, 7 janvier 2009.
- INRS, Les nanotubes de carbone : quels risques, quelle prévention ?, Note documentaire, 2008
En anglais :
- Interactive effects of metals and carbon nanotubes in a microcosm agrosystem, Leroy et al, Journal of Hazardous Materials, Juin 2022
-
Inflammatory response, reactive oxygen species production and DNA damage in mice after intrapleural exposure to carbon nanotubes, RS Wils et al., Toxicological Sciences, septembre 2021
- Comparative study of response of four crop species exposed to carbon nanotube contamination in soil, C Liné et al., Chemosphere, Juillet 2021
- Multi-Walled Carbon Tubes (synthetic graphite in tubular shape) with a geometric tube diameter range ≥ 30 nm to ＜3 μm and a length ≥ 5 μm and aspect ratio > 3:1, including Multi-Walled Carbon Nanotubes; [MWC(N)T] : Classification Carc. 1B, H350i, STOT RE 1, H372, ECHA, 2021
- Continuous Long-Term Exposure to Low Concentrations of MWCNTs Induces an Epithelial-Mesenchymal Transition in BEAS-2B Cells, Barthel H et al., Nanomaterials, 11(7), 1742, 2021
- 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
- Understanding the Broad Class of Carbon Nanotubes and Nanofibers (CNT/F) Used or Produced in U.S. Facilities, Erdely A et al., NIOSH Science blog, 5 janvier 2021
- Significant New Use Rules on Certain Chemical Substances (20-1.5e) – § 721.11467Carbon nanotubes (generic), EPA, 17 septembre 2020
- Science for Environment policy, Incinerating nano-enabled thermoplastics linked to increased PAH emissions and toxicity, European Commission DG Environment News Alert Service, 508, 24 mai 2018
- Laux P et al., Challenges in characterizing the environmental fate and effects of carbon nanotubes and inorganic nanomaterials in aquatic systems, (Critical Review), Environ. Sci.: Nano, 5, 48-63, 2018
- Liné C, Carbon nanotubes: Impacts and behaviour in the terrestrial ecosystem – A review, Carbon, 123 : 767-785, octobre 2017
- Chernova T et al., Long-fiber carbon nanotubes replicate asbestos-induced mesothelioma with disruption of the tumor suppressor gene, Current Biology, 27( 21), 3302–3314, novembre 2017 (voir le résumé en français : Les nanotubes de carbone à fibre longue sont cancérogènes, elektor, novembre 2017
- Mottier A et al., Environmental impact of engineered carbon nanoparticles: from releases to effects on the aquatic biota Environmental impact of engineered carbon nanoparticles: from releases to effects on the aquatic biota, Current Opinion in Biotechnology, 46, 1-6, août 2017
- Carbon nanotubes: Impacts and behaviour in the terrestrial ecosystem – A review, Liné C et al., Carbon, 123 ; 767-785, juillet 2017
- IARC, IARC Monographs – Some Nanomaterials and Some Fibres, Volume 111, 2017
- OCDE, Single-Walled Carbon Nanotubes, juillet 2016
- Mottier A et al., Surface Area of Carbon Nanoparticles: A Dose Metric for a More Realistic Ecotoxicological Assessment, Nano Letters, 16 (6) : 3514-3518, 2016
- Polimeni M et al., Multi-walled carbon nanotubes directly induce epithelial-mesenchymal transition in human bronchial epithelial cells…, Particle and Fibre Toxicology, 13 : 27, juin 2016
- Zeng W et al., The influence of inhaled multi-walled carbon nanotubes on the autonomic nervous system, PF&T, 13:8, 2016
- Elgrabli D et al., Carbon Nanotube Degradation in Macrophages: Live Nanoscale Monitoring and Understanding of Biological Pathway, ACS Nano, 9 (10) : 10113-10124, 2015
- Schubauer-Berigan MK et al., Epidemiologic studies of U.S. workers handling carbon nanotubes: the interface between exposure and health, NIOSH (USA), diaporama présenté à l’atelier « Quantifying Exposure to Engineered Nanomaterials Workshop », juillet 2015
- Grosse Y et al, Carcinogenicity of fluoro-edenite, silicon carbide fibres and whiskers, and carbon nanotubes, 15(13) : 1427-1428, décembre 2014
- Vasyl Harik, Carbon Nanotubes and Safety, in Trends in Nanoscale Mechanics, août 2014, pp 197-211
- Powers C M et al. Sparking Connections: Toward Better Linkages Between Research and Human Health Policy – An Example with Multiwalled Carbon Nanotubes, Toxicological Sciences, 141(1) : 6-17, juin 2014
- Schierz A et al., Fate of single walled carbon nanotubes in wetland ecosystems, Environ. Sci.: Nano, 2014
- Czarny B et al., Carbon Nanotube Translocation to Distant Organs after Pulmonary Exposure: Insights from in Situ 14C-Radiolabeling and Tissue Radioimaging, ACS Nano, 8 (6) : 5715-5724, mai 2014
- IARC, IARC Advisory Group Recommends Multi-Walled Carbon Nanotubes as High Priority, 14 mai 2014
- The Lowell Center for Sustainable Production, Precarious Promise: A Case Study of Engineered Carbon Nanotubes, University of Massachusetts Lowell, mars 2014
- Gernand JM et Casman EA, A Meta-Analysis of Carbon Nanotube Pulmonary Toxicity Studies -How Physical Dimensions and Impurities Affect the Toxicity of Carbon Nanotubes, Risk Analysis, 34(3) : 583-597, mars 2014
- Siegrist KJ et al., Genotoxicity of multi-walled carbon nanotubes at occupationally relevant doses, Particle and Fibre Toxicology, 11:6, 2014
- Nymark P., et al., Free radical scavenging and formation by multi-walled carbon nanotubes in cell free conditions and in human bronchial epithelial cells, Particle and Fibre Toxicology, 11:4, 2014
- Sargent LM et al., Promotion of lung adenocarcinoma following inhalation exposure to multi-walled carbon nanotubes, Particle and Fibre Toxicology, janvier 2014, 11:3
- FIOH (Finlande), Evaluation of the health effects of carbon nanotubes, octobre 2013
- RISS (Japon), Guide to measuring airborne carbon nanotubes in workplaces, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Japon), octobre 2013
- Mercer et al., Extrapulmonary transport of MWCNT following inhalation exposure, Particle and Fibre Toxicology, 10:38, août 2013
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- Site internet : www.inrs.fr/…/formation/…JA1030_2025
Cette fiche a été initialement créée en décembre 2013
Notes and references
- 1Cf. Echa’s Rac agrees to carcinogenic classification for multi-walled carbon tubes, Chemical Watch, 23 mars 2022
- 2
- 3Cf. Barthel et al., Needlelike, short and thin multi-walled carbon nanotubes: comparison of effects on wild type and p53+/− rat lungs, Nanotoxicology, 2023 et Barthel et al., Continuous Long-Term Exposure to Low Concentrations of MWCNTs Induces an Epithelial-Mesenchymal Transition in BEAS-2B Cells, Nanomaterials 2021, 11(7)
- 4Cf. Mont : les nanotubes de carbone dans le collimateur de la Sepanso, La République des Pyrénées, 25 février 2015 ; voir aussi ANSES, Avis relatif à « l’évaluation des risques liés au GRAPHISTRENGTH C100 réalisée dans le cadre du programme Genesis », 28 novembre 2013
- 5Cf. Avec sa SinList, l’ONG ChemSec alerte un public non expert sur les risques chimiques, Novethic, novembre 2019 et New chemicals on the SIN List challenge the global supply chain, ChemSec, novembre 2019
- 6Cf. Suède: protection des travailleurs contre les nanotubes de carbone potentiellement dangereux dans le secteur manufacturier, OSHA Europe, 2 novembre 2019
- 7
- 8Cf. Significant New Use Rules on Certain Chemical Substances (20-1.5e) – § 721.11467Carbon nanotubes (generic), EPA, 17 septembre 2020
- 9
- 10Cf. 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