Nanotoxicité : un vide dans la réglementation

Une vaste gamme de nanoproduits en pleine expansion envahissent les marchés de consommation, sans réglementation et alors que les preuves des toxicités s’accumulent. Selon le Dr. Mae-Wan Ho

Le texte original en anglais et les références sont accessibles sur le web par : https://www.i-sis.org.uk/nanotoxicityInRegulatoryVacuum.php

Les premiers cas de nanotoxicité par exposition professionnelle

Sept jeunes femmes (âgées de 18 à 47 ans) travaillant dans une usine de peintures et exposées à des nanoparticules pendant 5 à 13 mois sont tombées malades et ont été admises à l'hôpital. Des examens pathologiques des tissus pulmonaires des patientes ont révélé une inflammation non spécifique, une fibrose et des granulomes de corps étrangers (tumeurs résultant de l'inflammation) de la plèvre (membrane entourant les poumons). Une microscopie à transmission d'électrons a révélé des nanoparticles de polyacrylate logées dans le cytoplasme et dans le noyau des cellules, ainsi que dans le liquide thoracique [1]. La présence de nanoparticules de polyacrylate a été confirmée dans le milieu de travail de ces personnes.

Ces premiers cas suspectés de nanotoxicité par une exposition professionnelle ont avivé les inquiétudes à propos de la gamme énorme des produits nanotechnologiques [ou nanoproduits ] qui sont en pleine expansion sur le marché et qui demeurent non réglementés malgré l'accumulation des preuves que les nanoparticules de nombreux ingrédients et éléments, y compris les plus communs utilisés et mis dans le commerce, sont en effet toxiques.

Les nanoparticules communes sont toxiques

Les nanotechnologies sont des technologies à l'échelle du nanomètre (10^-9 m), où les effets quantiques peuvent modifier la chimie et la physique des éléments et des composés, en offrant de nouvelles possibilités intéressantes dans des applications industrielles, mais c'est exactement les mêmes raisons, que l'on se trouve face à des risques sans précédents pour la santé et l'environnement.

Il était difficile de séparer le battage médiatique de la réalité quand tout a commencé, et presque personne ne s'inquiétait des questions de sécurité [2]. Mais des preuves concernant les risques encourus pour la santé ont rapidement commencé à émerger [3-5] ( Nanotox , Metal Nanoshells, Cure or Curse? , Nanotubes Highly Toxic , SiS 21), : les nanotoxicologies se sont alors établies comme une discipline à part en 2005 [6] (Nanotoxicité: A New Discipline, SiS 28). Dès lors, de nombreux effets graves sur la santé avaient déjà été observés dans des expériences de laboratoire, et ils se sont encore plus manifestés dans les années suivantes. Je décris à la suite quelques exemples récents de nanotoxicité .

En 2009, des chercheurs du Jonsson Cancer Center , dirigé par Robert Schiest, à l'Université de Californie à Los Angeles, ont signalé que [7] les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂ ), trouvées dans ”tout, depuis les cosmétiques et les produits solaires, jusque dans les peintures et les vitamines” (voir encadré ci-après), et présentes dans l'alimentation des souris expérimentales, ont causé des dommages au niveau de l'ADN. Ces nanoparticules ”induisent des cassures dans l'ADN, les chromosomes sont endommagés et il y a une inflammation des tissus, ce qui accroît les risques de cancers".

Les souris avaient été exposées à des nanoparticules dans l'eau potable et les dommages génétiques ont commencé à se révéler dès le cinquième jour [8], ce qui équivaut à une exposition professionnelle chez l'homme de 1,6 an. Une fois qu'elles sont absorbées dans le corps humain, les nanoparticules de TiO₂ s'accumulent dans les différents organes parce que le corps ne peut pas les éliminer, et elles sont si petites qu'elles peuvent s'y transporter partout.

Ces dernières conclusions confirment les résultats de nombreuses autres études indiquant que les nano-TiO₂ augmentent la mort cellulaire, les dommages de l'ADN et l'instabilité du génome dans le court terme et le risque de cancer dans le long terme. Une équipe de chercheurs de plusieurs instituts de Taïwan a montré que l'exposition des cellules de mammifères aux nanoparticules de TiO₂ à la dose de 10 ppm, provoque à court terme (quelques jours) une augmentation de la croissance cellulaire et de leur survie, et qu'elle augmente les espèces réactives de l'oxygène (signe de stress oxydatif). A long terme - après 12 semaines - une augmentation spectaculaire de la transformation des cellules (cancéreuses) a été observée, résultant d'une perturbation de la division cellulaire et d'une instabilité du génome [9].

Des toxicités similaires ont été trouvées pour d'autres nanoparticules souvent utilisées avec le TiO₂, telles que ZnO₂ et SiO ₂ [10, 11].

Les nanoparticules d'argent, qui sont encore plus largement utilisées que les nano-TiO₂, sont toxiques pour les bactéries bénéfiques qui décomposent les déchets et recyclent les éléments nutritifs dans le sol [12]. Ces nanoparticules d'argent ont également tué la moitié des embryons de poisson zèbre dans les tests de laboratoire à des concentrations de 25 à 50 ppm [13]; en considérant que la solution d'ions argent ordinaire (Ag + ) n'est pas toxique.

Les fullerènes , une nouvelle forme de carbone sous la forme d'un ballon de football ( buckyball ), découverts dans le milieu des années 1980, ont rapidement trouvé des applications dans l'électronique, l'électro-optique et bien d'autres secteurs encore, y compris dans les cosmétiques. Ils sont à l'étude pour la diffusion de médicaments et dans la thérapie du cancer. Les fullerènes ont causé chez de jeunes a chigans à grande bouche, largemouth bass en anglais, des dommages oxydatifs au niveau du cerveau (par le biais de la peroxydation des lipides) après 48 heures d'exposition à 0,5 ppm [14], probablement par le biais essentiellement de la capacité des fullerènes à trouver refuge dans des lipides membranaires qui sont leurs constituants principaux. La voie principale conduisant au cerveau est constituée par le nerf olfactif. Les fullerènes se sont montrés également très toxiques pour les embryons de poisson-zèbre à la dose de 0,2 ppm [15].

Les nanotubes de carbone à longues structures fines qui dérivent des fullerènes, sont souvent comparés à l'amiante, causant une inflammation et des granulomes lorsqu'ils sont installés dans les poumons de souris expérimentales. Ces résultats ont été confirmés par une étude dans laquelle les souris étaient soumises à une inhalation d'aérosols de nanotubes de carbone à parois multiples. Une inflammation et des granulomes ont été trouvés dans les poumons, même à la plus faible concentration, de 0,1 mg / m ³ [16].

Les points quantiques , quantum dots en anglais, sont des semi-conducteurs nanométriques qui génèrent des paires d' électron-trou confinées dans les trois dimensions ( confinement quantique ), et qui peuvent donc se comporter comme des molécules géantes en vrac plutôt que comme des semi-conducteurs [17]. Ils ont trouvé de nombreuses applications dans les diodes électroluminescentes, les transistors, les panneaux solaires, etc, et sont également développés pour l'administration de médicaments, la thérapie contre le cancer et l'imagerie cellulaire.

Malheureusement, la plupart des boîtes quantiques contiennent des métaux très toxiques comme le cadmium, qui tendent à être libérés lorsque les quantum dots pénétrent dans les cellules ou dans les organismes vivants. Cela a été considéré comme la principale raison pour laquelle les quantum dots de CdSe / ZnSe à des concentrations nanomolaires (10 ^-9mol) étaient toxiques pour la daphnie , Daphnia magna, mais beaucoup moins toxique qu'une concentration équivalente en ions cadmium [18]. Toutefois, les quantum dots de CdTe, enduits de thioglycolate de sodium hydrophile, ont provoqué des perturbations dans une culture monocouche des cellules intestinales humaines de type Caco-2, et une mortalité à la dose de 0,1 ppm, ce qui laisse à penser que cela peut être provoqué par les quantum dots , plutôt que par le cadmium lui-même [19].

Dans une troisième étude, des quantum dots de CdSe / ZnS ont été injectés par voie intraveineuse chez des souris et ils ont causé une thrombose vasculaire bien marquée dans les poumons à la dose de 0,7 à 3,6 nanomol par souris, en particulier lorsque les points quantiques avaient des groupes de surface carboxylate [20].

Les quantum dots injectés ont été principalement retrouvés dans les poumons, le foie et le sang, et les auteurs ont émis l'hypothèse que les quantum dots activé la cascade de coagulation à leur contact. En fait, de nombreux types de nanoparticules peuvent favoriser la formation d'agrégats de protéines insolubles fibreuses ( plaques amyloïdes ) [21], qui sont associées à des maladies humaines, y compris dans les ces de la maladie d'Alzheimer, de la maladie de Parkinson et de la maladie de Creutzfeld-Jakob.

Une industrie en plein essor avec des milliards de dollars, mais sans mise en place de garanties

Il y a maintenant plus de 1.000 produits issus des nanotechnologies qui sont actuellement sur le marché, allant de la microélectronique aux cellules solaires photovoltaïques solaires, à la médecine, aux cosmétiques, aux vêtements, aux aliments et dans des produits pour l'agriculture [22]..

Les produits des nanotechnologies sont déjà sur le marché

Un inventaire public, répertorie actuellement plus de 1.000 produits issus des nanotechnologies qui ont été distribués sur le marché [22], mais cela est susceptible d'être sous-estimé, tant le nombre et la diversité des nanoproduits sont en plein essor, et certaines entreprises peuvent être réticentes pour divulguer les ingrédients qui sont produits par les nanotechnologies.

Les produits les plus nombreux contiennent des nanoparticules d'argent qui sont utilisées comme antibactérien dans les filtres pour les climatiseurs, dans les revêtements pour les réfrigérateurs, dans les emballages alimentaires, la vaisselle et les ustensiles de cuisine, les téléphones mobiles, les jouets pour bébés, les sucettes, les tasses et les gobelets, dans les dentifrices, les produits pour animaux domestiques, les vêtements, les serviettes de toilette et de bain, dans divers vaporisateurs, ainsi que dans des compléments alimentaires.

Les nanoparticules utilisées dans les cosmétiques et les écrans solaires sont également fréquentes sous forme d' oxyde de titane et d 'oxyde de zinc . L'oxyde de titane et les nanocristaux d'oxyde de silicium sont combinés avec des polymères organiques dans la lutte contre la saleté, dans les revêtements anti-graffitis [23, 24], ainsi que dans les pare-brise et sur d'autres surfaces ‘anti-salissantes'.

Les nanotubes et les nanofibres de carbone sont incorporés dans des articles de sport tels que raquettes de tennis, les cadres de bicyclettes decourse et les cannes de golf pour leur donner de la force, de la résistance, même avec une masse réduite [22]. Ces nanoproduits sont largement utilisés comme éléments conducteurs dans les microprocesseurs d'ordinateur, dans la mémoire flash, dans les diodes à émission de lumière organique et les diodes d'émission de lumière des écrans d'affichage, donnant une haute performance technique, alliée à une taille réduite et à une faible consommation d'énergie. Les nanotubes de carbone sont employés en revêtements anti corrosion très efficaces sur les navires et embarcations marines [25].

Les semi-conducteurs des points quantiques ont trouvé des applications dans les diodes laser, les LED pour un nouveau type d'affichage à l'écran, ainsi que pour les panneaux solaires et de batteries.

L'industrie alimentaire et celle des cosmétiques ont pris les nanotechnologies à cœur, en plus des nanoparticules d'argent utilisées dans l'emballage et les appareils. Une nouvelle ligne de suppléments nutritionnels et de soins de la peau, appelée Nanoceuticals TM , inclut des nanoclusters de cacao au goût plus intense [22].

Des liposomes à l'éhelle du nanomètre sont utilisés pour la diffusion d'éléments nutritifs plus efficaces et d'autres "compléments nanostructurés"; des liquides nanostructurés auto-assemblés (par exemple, l'huile de colza canola Active) sont vendus comme anti-cholestérols. Des mélanges adhésifs de nanoamidon pour les conteneurs des hamburgers McDonald's font une économie de coût et d'énergie ; avec une matière plastique dans des bouteilles de bière, des nanoproduits les rend plus solides et moins perméable aux gaz ; des vitamines et des huiles encapsulées dans des nanoparticules / nanosphères sont également proposées.

Au niveau des fermes, des engrais et des pesticides sont dispensés avec des particules de nanoargile, ainsi que d'autres matières actives destinées à une libération lente et présentant une puissance accrue [12]

Le gouvernement britannique est sur le point d'annoncer une nouvelle stratégie pour les nanotechnologies [26], et l' US National Science Foundation , la Fondation Nationale pour les Sciences aux Etats-Unis prédit une valeur de plus de 1 milliard de dollars en 2015 [27].

Le rapport de 2006 émanant du C omité Scientifique des risques sanitaires émergents et nouveaux risques pour la santé de l'Union européenne (en abrégé CSRSEN), en anglais ‘ The European Union's Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risk's ( SCENIHR ) [28], a admis que les méthodes actuelles toxicologiques et écotoxicologiques peuvent ne pas suffire pour parer aux risques des nanoparticules.

L'exposition aux nanoparticules présente des caractéristiques qui n'ont jamais été rencontrées au cours de l'évolution (et dans des concentrations croissantes et d'une grande variété) ; elle peut tout à fait poser un défi pour les mécanismes de défense normaux qui sont associés avec les systèmes immunitaires et inflammatoires. En particulier, l'évaluation de la sécurité des nanoparticules et des nanostructures ne peut pas compter sur le profil toxicologique et écotoxicologique des matériaux et matières brutes à partir desquels les études avaient été réalisées et déterminées historiquement.

Un rapport publié en 2009 par l'Institut de la Commission européenne Centre commun de recherche pour la santé et des consommateurs [29] a appelé à "un développement de la caractérisation approfondie."

Des fonctionnaires de l'Agence pour la Protection de l'Environnement aux Etats-Unis, The US Environmental Protection Agency (EPA) , envisagent de prendre des mesures coercitives contre les entreprises qui produisent ou importent des nanotubes de carbone, s'ils n'ont pas présenté un ‘Avis de premanufacture' ( PN ) comme l'exige une loi : Toxic Substance Control Act (TSCA) [30]. L'EPA peut édicter des règles relatives à des essais supplémentaires pour les nanotubes de carbone. Dans le cas contraire, l'organisme EPA a été critiqué pour son approche qui se résume par une position qui est "pas de données, pas de risques" [12].

Les lignes directrices européennes pour les nanotechnologies sont fixées par un texte qui traite de l'enregistrement, de l'évaluation et de l'autorisation des substances chimiques, en anglais Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical Substances (document généralement connu sous la dénomination REACH ). Ce document est destiné à prendre une approche de type "pas de données, pas de marché", ce qui oblige les sociétés à fournir les preuves de l'innocuité de leurs produits chimiques avant qu'ils ne pénètrent sur les marchés.

Toutefois, en pratique, REACH ne parvient pas à faire appliquer un principe de précaution robuste [12]. Comme il avait été conçu pour réglementer les substances chimiques produites en quantité d'une tonne ou plus, les constructeurs et les gestionnaires des nanomatériaux pourraient simplement limiter l'ampleur de leurs activités afin d'échapper à la réglementation. REACH est aussi affaiblie par les exclusions de la compétence réglementaire pour certaines matières qui s'étaient auparavant avérées sûres et non toxiques avec des tailles de particules plus grandes, telles que l'oxyde de titane TiO₂.

En 2008, la Commission Européenne a retiré le carbone et le graphite, en les excluant de la liste, en notant qu'à l'échelle nanométrique, ces matériaux n'avaient pas fait preuve de risques.

L'Autorité de Sécurité Alimentaire Européenne, ‘ The European Food Safety Authority (EFSA), a émis un doute sur la pertinence des méthodes toxicologiques qui sont établies pour les tests sur les nanomatériaux. Mais un haut fonctionnaire de la Direction Générale de la Commission européenne pour les Affaires Sanitaires et de Consommation (DG SANCO), Robert Madelin, lorsqu'on lui a demandé si les aliments distribués dans les supermarchés, etcontenant éventuellement des nanotechnologies, étaient sûrs et non toxiques pour lesconsommateurs, a répondu, avec une insistance marquée, aux groupes de consommateurs et aux organisations non gouvernementales qui attaquent les nanotechnologies, que les nanoproduits sont tout à fait sûrs et non toxiques [12].

Au début de 2009, la Commission européenne a adopté une proposition qui permettrait à l'Union Européenne de réglementer les nano-aliments dans le cadre du Codex alimentarius . Le Parlement Européen a approuvé la proposition, demandant en outre à la Commission d'inclure l'étiquetage obligatoire des nanomatériaux dans la liste des ingrédients. Aucune autre action n'a encore été prise.

Les nanoproduits ont été imposés à des consommateurs peu méfiants, essentiellement à cause d'un vide réglementaire, alors que des milliards provenant de fonds publics sont dépensés les activités de recherche et de développement [dans le secteur des nanotechnologies]. Pour aggraver cette situation critique et à risques, il n'existe aucun protocole standard pour la fabrication de tels produits, et encore moins de normes pour la caractérisation de ces produits. Certains de ces problèmes ne font que commencer à être traités par l' Organisation de coopération et de développement économiques ( OCDE ) [31].

La Royal Society et la Royal Academy of Engineering , deux des sociétés scientifiques les plus prestigieuses du Royaume-Uni, ont produit leur premier rapport en 2004 [32] mettant en évidence tant les risques que les opportunités des nanotechnologies. Cependant, il y a eu un manque évident de progrès dans le traitement des risques ; le Royaume-Uni ne dispose pas encore d'un centre consacré à la recherche travaillant sur les les risques concernant les nanomatériaux [33].

Nanoparticules : naturelles et artificielles, anciennes et nouvelles

Qu'y a-t-il de nouveau en matière de risques avec les nanoparticules ? C'est que beaucoup d'entre elles sont chimiquement inertes comme des ions ordinaires ou comme des particules plus grosses (et qui n'ont donc jamais eu à passer par l'approbation réglementaire avant que ces nanoparticules be furent utilisés), mais dès que la taille des particules atteignent des dimensions nanométriques, ells acquièrent de nouvelles propriétés physico-chimiques, provoquant un stress oxydatif et la rupture de l'ADN, et elles peuvent avoir accès à toutes les parties du corps, y compris le cerveau, par inhalation et par le nerf olfactif .

Une étude complète [34] de Cristina Buzea et ses collègues de l'Université Queen's, à Kingston, en Ontario, au Canada, a fait remarquer que les êtres humains ont été exposés à des nanoparticules naturelles, depuis l'origine de notre espèce, sous la forme de virus, de poussières provenant de la Terre et des tempêtes de poussières extraterrestres, des éruptions volcaniques, des incendies de forêt et des aérosols de sel marin (qui sont largement bénéfiques).

Les nanoparticules ont été créés par les activités humaines depuis des milliers d'années, en brûlant du bois dans la cuisine, et plus récemment lors de la fabrication de produits chimiques, les soudures, le raffinage du minerai et la fusion, la combustion de l'essence dans les véhicules et les moteurs d'avion, la combustion des boues d'épuration, le charbon et le mazout sources d'énergie électrique, qui sont déjà tous connus pour avoir des impacts négatifs sur la santé. Les gaz d'échappement des automobiles en particulier produisent une pollution qui est liée aux maladies cardiaques et pulmonaires, ainsi qu'aux cancers chez de jeunes enfants.

La fumée du tabac est composée de nanoparticules de taille variant d'environ 10 nm à 700 nm, avec un pic autour de 150 nm. Elle a une composition très complexe, avec plus de 100.000 substances chimiques et leurs composés dérivés. La première ou la deuxième bouffée de fumée de cigarette est associée à un risque accru de maladies respiratoires chroniques, de cancer du poumon, de cancer du nez et de maladies cardio-vasculaires, ainsi que d'autres tumeurs malignes, telles que le cancer du pancréas et des altérations génétiques. Les enfants exposés à la fumée de cigarettes montrent un risque accru de syndrome de la mort subite du nourrisson, la maladie de l'oreille moyenne, des maladies liés à l'affaiblissement des voies respiratoires et une aggravation de l'asthme.

Les poussières de la démolition des bâtiments constituent une source importante de pollution particulaire. Les bâtiments anciens sont susceptibles de contenir de l'amiante, des fibres, du plomb, du verre, du bois, du papier et d'autres particules toxiques

Les nanoparticules naturelles et artificielles se chevauchent. Par exemple, les fullerènes C60 ont été trouvés dans des échantillons de carottes de glace âgées de 10.000 ans [35].

Il est important de bien distinguer les nanoparticules de matériaux nanostructurés qui n'existent pas sous forme de particules libres, sauf dans les cas des processus de fabrication, qui ne sont donc pas prévus pour présenter les mêmes risques.

Néanmoins, nous sommes confrontés à un nombre sans précédent et sans cesse croissant en volume et en diversité des nanoparticules, du fait que les nanotechnologies partent dans toutes les directions.

Des maladies sont associées aux nanoparticules

Les nanoparticules peuvent être inhalées, ingérées ou prises par contact avec la peau. Les possibles effets néfastes sur la santé connus sont résumés dans la figure 1 [34], qui comprend à la fois les nanoparticules naturelles et anthropiques.

Bien évidemment, toutes les nanoparticules ne sont pas nuisibles, mais il est impossible d'en dire plus sans effectuer des tests exhaustifs, en particulier dans le cas des nanoparticules nouvellement conçues et fabriquées,

Figure 1 Maladies liées à des nanoparticules lors de différentes voies d'exposition [34]

Les maladies associées aux nanoparticules inhalées comprennent l'asthme, la bronchite, l'emphysème, le cancer du poumon et les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer.

Les nanoparticules passant dans le tractus gastro-intestinal se sont avérées liées à la maladie de Crohn et au cancer du côlon.

Les nanoparticules qui entrent dans le système circulatoire sont impliqués dans l'artériosclérose, la formation de caillots de sang, l'arythmie et les maladies cardiaques, et finalement la mort par maladie cardiaque.

Les nanoparticules entrent également dans d'entrer d'autres organes, tels que le foie, la rate, etc… et peuvent conduire à des pathologies de ces organes. Certaines nanoparticules sont associées à des maladies auto-immunes, telles que le lupus érythémateux disséminé, la sclérodermie et l'arthrite rhumatoïde.

Conclusion

Il y a clairement un besoin urgent non seulement d'endiguer, mais aussi d'inverser la tendance anarchique des nanoparticules qui sont mises sur le marché. Compte tenu des preuves existantes, les actions suivantes devraient être entreprises.

• Les nanoproduits fabriqués pour des ingrédients dans les aliments, les cosmétiques et les produits pour les enfants, et pour lesquels les données de toxicité existent déjà (par exemple, l'argent, l'oxyde de titane, les fullerènes, etc) doivent être immédiatement retirés du commerce.
• Un moratoire devrait être imposé sur la commercialisation des nano-produits jusqu'à ce qu'ils été démontrés et prouvés comme inoffensifs, sûrs et non toxiques.
• Tous les produits de consommation contenant des nanotechnologies devraient être clairement étiquetés.
• La Direction générale de la Santé et de la Protection des Consommateurs (DG SANCO) de la Commission européenne, devrait exiger des fabricants des nano-produits qu'ils fassent enregistrer leurs produits dans une base de données qui serait accessible par le public sur le site Internet SANCO [12]
• Le code de conduite volontaire pour la recherche sur les nanotechnologies que la Commission Européenne a adopté en 2008, devrait devenir obligatoire [12].
• Les activités de recherche sur les nanotechnologies doivent être rendues compréhensibles pour le public et interprétées d'une manière transparente, responsable, sûre et durable, et ne pas constituer de menaces ou dangers pour l'environnement
• Un programme de réglementation rigoureux sur les nanotechnologies - y compris la caractérisation et la normalisation des fabrications - devrait être mis en œuvre dès que possible.

Il devrait y avoir des fonds qui soient affectés à la recherche sur les dangers et les risques des nanotechnologies.

Article first published 10/03/10

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