{"id":4098,"date":"2013-01-28T00:01:12","date_gmt":"2013-01-27T23:01:12","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=4098"},"modified":"2013-01-28T00:01:12","modified_gmt":"2013-01-27T23:01:12","slug":"faut-il-avoir-peur-des-nanoparticules-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2013\/01\/28\/faut-il-avoir-peur-des-nanoparticules-2\/","title":{"rendered":"Faut-il avoir peur des nanoparticules ?"},"content":{"rendered":"

\"nanoparticules\"<\/a>Les nanoparticules vont peut-\u00eatre un jour r\u00e9volutionner la science des mat\u00e9riaux ou le traitement de certaines maladies. Et pourtant \u00e0 l’heure actuelle, le manque de connaissances sur leur toxicit\u00e9 potentielle commence \u00e0 provoquer de l\u00e9gitimes inqui\u00e9tudes dans l’opinion publique.<\/p>\n

A l’occasion de ma lecture d’un petit livre\u00a0 sur le sujet \u00ab\u00a0D\u00e9veloppons les nanomat\u00e9riaux\u00a0!<\/em>\u00a0\u00bb [1], publi\u00e9 dans la collection Sciences Durables<\/a>, j’ai choisi de vous dire quelques mots sur les notions scientifiques qui se cachent derri\u00e8re ces myst\u00e9rieuses nanoparticules.<\/p>\n

Et comme ce sont bien s\u00fbr les dangers potentiels associ\u00e9s \u00e0 ces mat\u00e9riaux qui pr\u00e9occupent nos concitoyens, je vais m’attacher \u00e0 d\u00e9crire en quoi ces particules sont sp\u00e9ciales et pourquoi elles requi\u00e8rent une attention particuli\u00e8re en mati\u00e8re de toxicologie.\"\"<\/p>\n

Qu’appelle-t-on \u00ab\u00a0nano\u00a0\u00bb\u00a0?<\/h3>\n

\"\"<\/a>Le pr\u00e9fixe nano<\/em> veut dire \u00ab\u00a0nain\u00a0\u00bb en grec ancien et sert \u00e0 d\u00e9signer un milliardi\u00e8me. Quand on parle de longueurs, un nanom\u00e8tre est donc un milliardi\u00e8me de m\u00e8tres. Conventionnellement, on d\u00e9finit une nanoparticule comme une particule dont la taille est inf\u00e9rieure \u00e0 100 nanom\u00e8tres<\/strong>.<\/p>\n

Pour fixer les id\u00e9es, il faut se rappeler qu’une cellule vivante fait en gros 10 microns (10.000 nanom\u00e8tres) et que la taille d’un atome ou d’une petite mol\u00e9cule est inf\u00e9rieure \u00e0 1 nanom\u00e8tre. L’image ci-contre (en haut) vous montre par exemple des nanoparticules d’or<\/strong> d’environ 15 nanom\u00e8tres de diam\u00e8tre.<\/p>\n

On peut \u00e9galement \u00e9largir un peu la d\u00e9finition pour inclure des objets \u00e9tendus dont une seule des dimensions est inf\u00e9rieure \u00e0 100 nanom\u00e8tres, par exemple des nanotubes de carbone<\/strong> de quelques dizaines de nanom\u00e8tres de diam\u00e8tre et plusieurs microns de long, comme ceux repr\u00e9sent\u00e9s ci-contre (en bas).<\/p>\n

Bien entendu, la d\u00e9finition n’est pas \u00e0 prendre au sens strict<\/strong>, et une particule de 102 nanom\u00e8tres sera raisonnablement consid\u00e9r\u00e9e aussi comme une nanoparticule\u00a0!<\/p>\n

Pr\u00e9cisons au passage que dans la suite, je ne consid\u00e9rerai que les nanoparticules simples, et pas les autres nano-trucs qui pour certains rel\u00e8vent encore du fantasme technologique, comme des hypoth\u00e9tiques nano-robots, qu’on est encore tr\u00e8s tr\u00e8s loin de savoir fabriquer.<\/p>\n

Pourquoi les nanoparticules sont-elles sp\u00e9ciales\u00a0?<\/h3>\n

\"rapport<\/a>Ce qui rend les nanoparticules sp\u00e9ciales, c’est que contrairement aux particules plus grosses, une grande partie des atomes qui les composent se trouvent en surface. <\/strong>Pour s’en rendre compte, faisons un petit calcul.<\/p>\n

Imaginons une particule de 5 microns constitu\u00e9e d’atomes de 0.5 nanom\u00e8tres. Si pour faire simple on suppose ces particules en forme de cube, comme sur le dessin ci-contre, on peut vite calculer que cette particule est faite d’environ 1000 milliards d’atomes, dont seulement environ 600 millions (soit 0.06%) se trouvent en surface. Si l’on fait le m\u00eame calcul avec une particule de 5 nanom\u00e8tres, on trouve qu’elle est constitu\u00e9e de 1000 atomes, dont environ 600 sont en surface, soit 60%<\/strong>\u00a0!<\/p>\n

Ce petit calcul illustre le fait que quand les objets deviennent tr\u00e8s petits, le rapport surface\/volume augmente consid\u00e9rablement, et une forte proportion des atomes qui constituent une nanoparticule peuvent se trouver \u00e0 sa surface<\/strong> ! Et c’est cela qui rend les nanoparticules sp\u00e9ciales\u00a0: dans un gramme de nanoparticules, il y a beaucoup plus de surface que dans un gramme de grosses particules, or c’est via la surface que ces particules peuvent int\u00e9ragir. Les nanoparticules sont donc potentiellement beaucoup plus r\u00e9actives que leurs grandes s\u0153urs<\/strong>.<\/p>\n

\"Nanoparticules<\/a>Une autre raison du caract\u00e8re sp\u00e9cial des nanoparticules, c’est que leurs propri\u00e9t\u00e9s physiques peuvent diff\u00e9rer significativement de celles des grosses particules du m\u00eame mat\u00e9riau<\/strong>. Ceci est notamment d\u00fb au fait que pour des tailles qui deviennent inf\u00e9rieures \u00e0 100 nanom\u00e8tres, des effets quantiques<\/strong> particuliers peuvent se manifester.<\/p>\n

Un exemple frappant est celui de la couleur des particules d’or. Si les grosses particules ont cet \u00e9clat m\u00e9tallique dor\u00e9 que nous connaissons tous, les nanoparticules d’or r\u00e9agissent avec la lumi\u00e8re de mani\u00e8re particuli\u00e8re et peuvent donner des solutions dont la couleur varie fortement avec la taille des particules<\/strong>, comme sur l’image ci-contre (de quelques nanom\u00e8tres \u00e0 gauche \u00e0 une centaine de nanom\u00e8tres \u00e0 droite).<\/p>\n

L’int\u00e9r\u00eat technologique des nanoparticules<\/h3>\n

\"nano_carenco\"<\/a>Comme nous l’avons vu, les nanoparticules sont sp\u00e9ciales de par leurs propri\u00e9t\u00e9s et leur rapport surface\/volume. Cette derni\u00e8re caract\u00e9ristique est par exemple tr\u00e8s int\u00e9ressantes pour de la catalyse chimique<\/strong>, car un catalyseur va r\u00e9agir avec les esp\u00e8ces chimiques principalement via sa surface.<\/p>\n

Les propri\u00e9t\u00e9s optiques de certaines nanoparticules comme celles de TiO2 sont particuli\u00e8rement recherch\u00e9es dans des domaines comme les cellules photovolta\u00efques,<\/strong> les mat\u00e9riaux luminescents<\/strong>, mais aussi plus prosa\u00efquement dans les cr\u00e8mes solaires<\/strong>. D’autres nanoparticules sont utilis\u00e9es pour r\u00e9aliser des mat\u00e9riaux composites aux propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques am\u00e9lior\u00e9es, il para\u00eet que ma raquette de badminton contient des nanotubes de carbone…<\/p>\n

Enfin une des applications les plus en vogue pour les nanoparticules concerne la m\u00e9decine. Leur petite taille leur permet en effet de franchir ais\u00e9ment les barri\u00e8res des membranes cellulaires<\/strong>. Les nanoparticules peuvent donc faire de tr\u00e8s bon vecteurs de certains traitements m\u00e9dicamenteux. C’est particuli\u00e8rement vrai dans le domaine de la canc\u00e9rologie.<\/p>\n

En effet le principe de la chimioth\u00e9rapie est de d\u00e9truire les cellules canc\u00e9reuses, mais c’est parce que l’action du m\u00e9dicament n’est justement pas suffisamment bien dirig\u00e9e sur sa cible que ce traitement est si affaiblissant pour un patient. Avec des nanoparticules comme vecteur, on pourrait mieux cibler les tumeurs canc\u00e9reuses, administrer des doses plus fortes tout en ayant moins d’effets n\u00e9fastes sur la sant\u00e9 du malade (voir par exemple l’\u00e9quipe de Patrick Couvreur<\/a> \u00e0 l’institut Galien Paris-Sud qui est \u00e0 la pointe de ce domaine).<\/p>\n

Les nanoparticules, une toxicit\u00e9 \u00e0 repenser<\/h3>\n

Comme vous avez pu vous en douter \u00e0 la lecture de ces applications possibles, les propri\u00e9t\u00e9s originales des nanoparticules sont aussi leur point faible\u00a0: elles sont capables d’aller l\u00e0 o\u00f9 les grosses particules ne vont pas, elles poss\u00e8dent une r\u00e9activit\u00e9 accrue et leurs propri\u00e9t\u00e9s physico-chimiques sont potentiellement tr\u00e8s diff\u00e9rentes de celles des grosses particules.<\/p>\n

Cela signifie que d\u00e8s qu’on parle de nanoparticules, toutes les \u00e9tudes de toxicit\u00e9 sont \u00e0 refaire.<\/strong> \u00c7a n’est pas parce qu’un mat\u00e9riau X est non toxique sous forme \u00ab\u00a0normale\u00a0\u00bb qu’il sera inoffensif sous forme de nanoparticules. Toute introduction d’un nouveau type de nanoparticule devrait donc s’accompagner d’\u00e9tudes de toxicit\u00e9 et d’\u00e9cotoxicit\u00e9 ad\u00e9quates.<\/p>\n

L’exemple ci-dessous tir\u00e9e d’un article de revue fondateur dans le domaine [2] nous montre par exemple que la toxicit\u00e9 de nanoparticules de TiO2 est \u2013 \u00e0 masse ing\u00e9r\u00e9e \u00e9gale \u2013 plus \u00e9lev\u00e9e pour des nanoparticules (20nm) que pour des particules plus grosses (250nm). Dans ce cas pr\u00e9cis, la toxicit\u00e9 est mesur\u00e9e par la quantit\u00e9 de neutrophiles d\u00e9velopp\u00e9s par des rats 24 heures apr\u00e8s ingestion. Les auteurs ont ensuite montr\u00e9 que si on raisonne en surface plut\u00f4t qu’en masse, on retrouve bien un effet proportionnel \u00e0 la dose.<\/p>\n

\"Inflammation<\/a><\/p>\n

Les nanoparticules posent donc un sacr\u00e9 d\u00e9fi dans le domaine de la toxicologie, car elles imposent de d\u00e9finir de nouveaux types de tests, de nouveaux types de mesures et surtout de refaire des \u00e9tudes compl\u00e8tes d\u00e8s qu’un mat\u00e9riau est introduit sous forme nano.<\/p>\n

Risque, exposition et danger<\/h3>\n

Pour mieux comprendre les enjeux li\u00e9s \u00e0 la toxicit\u00e9 des nanoparticules, il faut se rappeler un principe fondamental de toxicologie\u00a0: \u00ab\u00a0Le risque, c’est le produit de l’exposition et du danger <\/strong>\u00bb. Ce principe est important car il permet de mettre un sens pr\u00e9cis sur des mots que l’on confond parfois dans le langage courant. L’exposition<\/strong>, c’est par exemple la quantit\u00e9 de nanoparticules qu’on est susceptibles d’inhaler dans une situation donn\u00e9e. Le danger<\/strong>, c’est la toxicit\u00e9 intrins\u00e8que de ces particules. Le risque<\/strong>, c’est la r\u00e9sultante des deux.<\/p>\n

Pour estimer un risque, on doit donc \u00e0 la fois estimer la toxicit\u00e9 intrins\u00e8que d’un mat\u00e9riau (g\u00e9n\u00e9ralement sur des animaux comme les rats) en fonction de la dose, et son niveau d’exposition dans diff\u00e9rentes situations et selon diff\u00e9rents modes d’exposition\u00a0: ingestion, inhalation, contact cutan\u00e9…<\/p>\n

\"mesures<\/a>Enfin il est toujours bon de se souvenir d’un autre principe fondamental de toxicologie \u00ab\u00a0Tout est mortel, rien n’est mortel\u00a0: c’est juste une question de quantit\u00e9\u00a0\u00bb<\/strong>. Et quand on parle de quantit\u00e9s, il est utile de se comparer \u00e0 des situations de contr\u00f4le. Notamment je suis au regret de vous annoncer que nous vivons tous en permanence entour\u00e9s de nanoparticules<\/strong> qui se trouvent dans l’air nous respirons.<\/p>\n

Ces nanoparticules ne sont pas en g\u00e9n\u00e9ral produites intentionnellement, mais sont le r\u00e9sultat du fonctionnement des moteurs qui nous entourent, des choses qui br\u00fblent, etc. Ainsi un air m\u00eame propre contient de l’ordre de 10 000 nanoparticules par cm3<\/strong>, mais ce chiffre peut monter \u00e0 plusieurs millions dans des situations de la vie courante pourtant anodines. Les chiffres ci-contre issus d’une \u00e9tude de l’INERIS [3] montrent par exemple que cuire un steak g\u00e9n\u00e8re en quelques minutes un niveau de nanoparticules une centaine de fois plus important que le niveau ambiant<\/strong>.<\/p>\n

Vous \u00eates pr\u00e9venus !<\/p>\n

Pour aller plus loin \u2026<\/em><\/h3>\n

[1] Sophie Carenco, \u00ab\u00a0D\u00e9veloppons les nanomat\u00e9riaux !\u00a0\u00bb Collection Sciences durables, Editions Rue d’Ulm. (J’ai choisi de focaliser ce texte sur la question de la toxicit\u00e9 des nanoparticules, mais beaucoup de points scientifiques m\u00e9riteraient d’\u00eatre mentionn\u00e9s et le sont dans le petit livre, par exemple les difficiles questions de la synth\u00e8se et de la stabilisation des nanoparticules.)<\/em><\/p>\n

[2] G. Oberd\u00f6rster et al. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles<\/a>. Environ Health Perspect. 2005 Jul;113(7):823-39. (en acc\u00e8s libre)<\/em><\/p>\n

[3] Particules ultrafines dans l’environnement domestique : Niveaux, D\u00e9terminants et variabilit\u00e9s – Projet NANOP<\/a><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Les nanoparticules vont peut-\u00eatre un jour r\u00e9volutionner la science des mat\u00e9riaux ou le traitement de certaines maladies. Et pourtant \u00e0 l’heure actuelle, le manque de connaissances sur leur toxicit\u00e9 potentielle commence \u00e0 provoquer de l\u00e9gitimes inqui\u00e9tudes dans l’opinion publique. A l’occasion de ma lecture d’un petit livre\u00a0 sur le sujet \u00ab\u00a0D\u00e9veloppons les nanomat\u00e9riaux\u00a0!\u00a0\u00bb [1], publi\u00e9<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[63,80],"class_list":{"0":"post-4098","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-physique","7":"tag-materiaux","8":"tag-sante"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4098","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4098"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4098\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4098"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4098"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4098"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}