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RISQUES liés aux
NANOPARTICULES
Définition
Ce sont des particules (assemblage de quelques centaines à quelques milliers d'atomes), dont une des dimensions est de taille nanométrique (inférieure à 100 nanomètres).
Il en existe une variété quasi-infinie, certaines à l'état naturel, d'autres produites volontairement ou non par l'homme, comme le noir de carbone ou les particules de diesel.
Propriétés
Après avoir observé que les propriétés de la matière changaient lorsque la taille de objets se rapprochait du nanomètre, on a vite compris l'intérêt des nanoparticules.
En effet, puisque le nombre d'atomes appartenant à sa surface est négligeable dans le cas d'un matériau macroscopique et que sa surface intervient dans ses propriétés physiques lorsque sa taille décroît...
... un objet nanométrique, dont la fraction des atomes appartenant à la surface est loin d'être négligeable offre de nouvelles propriétés :
- la température de fusion d'un corps pur de taille macroscopique est identique à sa température de solidification (0°C pour l'eau par exemple). Pour une nanoparticule, ce n'est plus vrai et le matériau présente une hystérésis (*) centrée autour de la température de transition de phase du corps pur macroscopique, cette hystérésis dépend de la taille de la nanoparticule.
- la dureté d'un matériau macroscopique n'est pas la même que celle du matériau nanométrique.
- la dynamique de l'interaction entre les électrons d'une nanoparticule et les modes de vibration de son réseau cristallin (phonons) dépend directement de la taille de la nanoparticule.
(*) propriété d'un système dont l'évolution ne suit pas le même chemin selon qu'une cause extérieure augmente ou diminue.
Champs d'application
Les nanomatériaux offrent des perspectives d'innovation prometteuses dans les domaines des nouvelles technologies.
En effet, leurs seules dimensions nanométriques leur confèrent des propriétés nouvelles, utiles pour de nombreuses applications :
- santé (en pharmacologie, pourraient permettre d'utiliser des nanoparticules organiques comme vecteurs afin d'acheminer des médicaments à des sites ciblés de l'organisme),
- physique-chimie (renforcement de matériaux, marqueurs cellulaires),
- énergie (effet de « catalyse » pour l'es piles à combustible),
- protection de l'environnement (économie de matières premières, dépollution des sols...)
Risques
Les impacts sanitaires et écologiques des nanoparticules sont encore mal connus même si on les soupçonne d'être des polluants potentiels des milieux (eau, air sol), seuls ou en synergie avec d'autres polluants (effet cocktail) et de nombreuses inconnues demeurent sur les possibles effets nocifs de certaines nanoparticules.
Diverses études ont déjà démontré des effets à court-terme sur l'organisme (asthme ou réponses inflammatoires pulmonaires, éventuellement chronique) des PUF (Particules Ultra Fines), ce qui n'exclue pas aussi des effets à long terme.
L'évaluation de leur toxicité et leur maîtrise tout au long de leur cycle de vie s'avèrent donc essentielles pour une prévention sanitaire des populations.
Les propriétés toxicologiques reliées aux nanoparticules ont déjà fait l’objet de plusieurs études même si celles-ci restent fragmentaires en ce qui concerne les divers aspects toxicologiques et la diversité des nanomatériaux qui ont été évalués.
De nombreux effets délétères ont été mesurés, également chez l’animal.
Les nanoparticules insolubles ou peu solubles sont les plus préoccupantes et leur caractère systémiques est maintenant largement établi.
Ainsi, ces nanoparticules inhalées peuvent se retrouver dans le sang en ayant franchi tous les mécanismes de protection respiratoire ou gastro-intestinale et se retrouver ainsi dans les différents organes et s’accumuler sur certains organes spécifiques.
Elles circulent le long des nerfs olfactifs et pénétrent directement dans le cerveau tout comme elles réussissent à franchir les barrières cellulaires.
Autre particularité, si ces particules n'ont pratiquement pas de masse, leur surface de réaction est proportionnellement plus grande (par unité de poids) que celle des macroparticules.
Leur impact varie donc probablement selon :
- leur taille,
- leur caractère hygrophile,
- leur caractère lipophile,
- leur charge électrique,
- leur tendance à s'agglutiner ou non pouvant favoriser le passage des barrières biologiques (cellulaire, peau, muqueuses, poumon, intestin, hématoencéphalique, placentaire...)
Par exemple, chez l'homme expérimentalement exposé à du technicium radioactif (pour sa traçabilité), on a retrouvé ce produit rapidement dispersé dans le sang, le tissu cardiaque et le foie, avec heureusement une élimination rénale rapide...
La plupart des pays se limitent au mieux au suivi des PM 2,5 (dont en Europe conformément aux recommandations d'une directive), alors que les PM1 sont celles qui sont susceptibles d'être le mieux absorbées par les organismes vivants.
Des études, y compris chez l'Homme, ont mis en évidence qu'une importante part des nanoparticules inhalées atteignaient directement les alvéoles pulmonaires, d'où elles peuvent passer dans les cellules ou dans le sang.
La pilosité nasale, le mucus et le transport mucociliaire n'éliminent en effet que les grosses particules, les PUF ne pouvant être éliminées que par des macrophages alvéolaires.
Des expériences animales, et d'exposition in vitro de cultures de cellules humaines, ont montré que les nanoparticules étaient facilement phagocytées par des cellules (bronchiques notamment).
Pour échapper aux biais du modèle animal, des études ont même été réalisées sur l'homme, y compris en exposant des personnes en chambre fermée à des fumées de diesel (USA, Royaume-Uni, Suède).
Les données recueillies sont encore limitées et ne permettent pas de suivi épidémiologique ou écoépidémiologique fin.
Des nanoparticules phagocytées par une cellule peuvent interagir avec les membranes plasmiques et les organites cellulaires, d'autant que certaines de ces particules sont des catalyseurs.
Elles risquent en outre d'initier la production d'espèces réactives de l'oxygène entraînant un stress oxydant impliquant des radicaux libres et leurs «effets en cascade».
Evaluer les risques
Un accord de partenariat, signé en juin 2005 entre l'INERIS et le CEA avait pour principal objet la maîtrise des risques liés au développement de la filière « énergie hydrogène ».
Hervé Bernard (administrateur général adjoint du CEA) et Vincent Laflèche (directeur général de l'INERIS) ont signé en novembre 2008, un nouvel accord cadre de collaboration axé, en particulier, sur la connaissance, la prévention et la maîtrise des risques associés aux nanoparticules1 et aux nanopoudres.
Il élargit la collaboration à de nouveaux thèmes.
En effet, au-delà des recherches communes sur les nanoparticules et les nanopoudres, les deux organismes prévoient de partager également leurs connaissances dans les domaines suivants :
les risques associés aux champs magnétiques intenses (mis en œuvre dans les installations d'imagerie médicale, les accélérateurs de particules et le futur réacteur de fusion ITER) ;
la toxicologie des métaux ;
les risques liés aux matières explosives chimiques, en état liquide et gazeux, tels que l'hydrogène ;
la surveillance de l'environnement associant capteurs et protection de l'environnement.
La plupart des pays n'ont cependant pas encore édité de normes en matière d'exposition aux nanoparticules, bien que leur production industrielle ait déjà été lancée, et que la circulation automobile en soit une source importante.
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