Ci-après Extraits conséquents du mémoire de stage de Marie-Claire Tchangna, diplômée en maîtrise de droit public et qui a effectué son stage Master II en Droit de la Santé au Réseau Santé-Environnement de France Nature Environnement. Son rapport a été finalisé fin août 2008. José Cambou, Pilote du Réseau Santé-Environnement de FNE Université de Toulouse I sciences sociales Année universitaire 2007-2008 UFR Droit 2, rue du doyen G. Marty, 31042 Toulouse Les nanotechnologies et les risques de santé Mémoire présenté en vue de l obtention du Master II en Droit de la Santé par : Marie-Claire TCHANGNA Sous la direction de Jean-Marie CROUZATIER 1
Sommaire 1 Introduction 2 Définition et application des nanotechnologies 2.1 Définition des nanotechnologies et types de nanoparticules 2.2 Les applications des nanotechnologies 3 Les impacts sanitaires directs et différés des nanotechnologies et les questions d éthique 3.1 Sphère toxicologique et risques sanitaires des nanotechnologies 3.2 Sphère écotoxicologique des nanoparticules et risques environnementaux 3.3 Les nanotechnologies et la question d éthique 4 Réglementation et institution actuelles en nanotechnologie : quelle efficacité? 4.1 Les aspects réglementaires et juridique en nanotechnologies 4.2 L insuffisance du droit positif en nanotechnologies et la nécessité d une adaptation de ce droit pour combler les lacunes juridiques et complémentaires 5 Conclusion 6 Références documentaires 7 Annexe : transparents utilisés lors d une conférence «Les nanos, une chance, un risque?» 23/06/2008 2
1- INRODUCTION [ ] Les nanotechnologies représentent un enjeu économique majeur et tous les pays développés y investissent des sommes de plus en plus importantes. Alors que certaines applications sont déjà sur le marché, les risques associés à ces nouvelles technologies et aux nouveaux produits qu'elles génèrent sont encore mal connus. Beaucoup de questions se posent sur l'impact environnemental des processus de production, sur les problèmes de transport, de stockage et de cycle de vie des nanomatériaux, peu de données sont disponibles sur leur interaction avec les systèmes vivants, de sorte qu'il est difficile d'évaluer aujourd'hui le danger potentiel qu'ils représentent pour la santé humaine. Le monde des nanosciences et des nanotechnologies - le «nanomonde» - recouvre les objets de taille nanométrique dont certains phénomènes et effets sont inattendus. Ces spécificités leur ouvrent un large éventail d applications et même si certaines sont déjà autour de nous, leur potentiel de développement est considérable. Les nanotechnologies consistent à produire et utiliser des éléments à l échelle du nanomètre le milliardième de mètre, soit l équivalent de ce qu est un grain de riz pour la terre-, une échelle où leurs propriétés physicochimiques sont très différentes de celles connues à l échelle métrique. Elles constituent ainsi une rupture technologique majeure et sont à l origine des innovations spectaculaires dans plusieurs domaines dont celui de la santé. Les nanotechnologies et les nanoparticules sont considérées comme l objet de la prochaine révolution industrielle ; la recherche y est en très forte croissance et tous les pays industrialisés y voient la possibilité de développement et des applications dans une multitude de domaines ainsi que des retombées économiques potentielles colossales. Ce nanomonde ou encore monde de l infiniment petit qui s ouvre est riche de promesses et de marché. Plusieurs pays dans le monde entier (USA, Japon, les pays d Europe...) ont lancé des programmes importants de développement et certaines entreprises utilisent déjà les nanotechnologies- elles sortent progressivement des laboratoires pour rentrer dans les usines et chez les consommateurs-. Mais, les nanoparticules que ces produits pourraient rejeter à court ou à long terme dans le corps humain ou dans l environnement soulèvent des craintes importantes : leur taille passe-partout (aucun filtre usuel de notre corps humain ne pourrait les arrêter) et leur forte réactivité chimique potentielle font craindre des diffusions incontrôlées et des toxicités non anticipées ;les nanoparticules démontrent des propriétés chimiques et physiques très importantes, d où la nécessité de savoir quels sont leurs propriétés biologiques et les interactions avec le corps humain? Autrement dit, quels sont les impacts des nanotechnologies sur la santé humaine? Malheureusement, une très faible proportion des recherches sur les nanoparticules s intéresse à leurs risques pour la santé de la population générale. Or, les applications ont d ores et déjà des incidences dans la vie de la population en générale, d où la question de savoir quelle jurisprudence et quelle réglementation s appliquent dans le cadre des nanotechnologies à l heure actuel et quels sont les mesures de vigilance et de surveillance mises en œuvre pour protéger la population générale des éventuels risques de santé liés aux nanotechnologies? Autrement dit, Compte tenu de la réalité effective des nanos dans nos vies quotidienne actuelles, quels encadrements juridique et réglementaire aujourd hui s appliquent aux nanotechnologies et dans quelle mesure leur efficacité est-elle réelle? [ ] Les nanotechnologies sont au croisement de plusieurs disciplines scientifiques et sont source de controverse, et les application des nanotechnologies dans les différents domaines sont à l origine des effets directs et différés des nanoparticules sur la santé, d où la nécessité de définir les nanotechnologies et leurs champs d application, de déterminer les impacts de ces nanotechnologies sur la santé, et enfin d étudier les règles législatives et réglementaires qui encadrent cette nouvelle technologies afin d en déterminer l efficacité. 3
2 - DEFINITION ET APPLICATIONS DES NANOTECHNOLOGIES Le développement des sciences nous a amenés à un point de convergence où les technologies de pointe sont à l étape de la manipulation d atomes et de molécules individuels. Alors que la définition même des nanotechnologies est encore ambiguë dans l esprit de la grande majorité de la population générale, ses applications sont déjà multiples et de grandes envergures dans le monde actuel. Ses domaines d applications s accroissent au fil des jours et peuvent causer un changement radical réel dans la vie quotidienne des hommes. Pour comprendre l influence que pourraient avoir ces nouvelles technologies dans nos vies, il est primordial de bien cerner le concept de «nanotechnologies» et d en déterminer ses différentes applications. - DEFINITION DES NANOTECHNOLOGIES ET TYPES DE NANOPARTICULES Les nanotechnologies constituent un très vaste domaine d application, or les nanoparticules ont des propriétés spécifiques dont la maîtrise n est pas encore affirmée ni par les chercheurs scientifiques, ni par les utilisateurs de celles-ci. Il serait nécessaire de bien cerner les contours des nanotechnologies pour une bonne appréhension des spécificités que représentent les nanoparticules. 2.1.1 Qu est ce que les nanotechnologies? Déjà utilisée dans plusieurs secteurs industriels construction, électronique, transport, pharmacie et cosmétique, agriculture, médecine - une technologie émergente se propose de régler le problème de la pollution, soigner le cancer, sauver le monde de la crise énergétique obtenir des ordinateurs surpuissants... : les nanotechnologies ; qu en est-il exactement? 2.1.1.1 Historique et définition Le terme nanotechnologie fut utilisé, la première fois en 1974, par Norio Tanigushi. Il fut toutefois popularisé par K. Eric Drexler dans les années 80, lorsque celui-ci introduisit le terme «manufacture moléculaire». Richard Feynman a été le premier scientifique à avancer l idée qu il serait bientôt possible, pour l homme, de transformer la matière au niveau atomique. Le terme nano (du grec nanos qui signifie «nain») est un préfixe, qui placé devant une unité la divise par le facteur 10-9. Un nanomètre correspond donc à un milliardième de mètre ; en pratique, il indique une petitesse extrême à tel point d ailleurs qu une nanostructure doit être agrandie plus de 10million de fois avant que nous puissions apprécier aisément ses détails minutieux à l œil nu. On peut donc définir les nanotechnologies comme étant la création et l utilisation de matériaux, d instruments et de systèmes portant sur la matière de l ordre d 1 à 100 nanomètres. Les nanotechnologies désignent des disciplines où la matière est manipulée à l échelle atomique et moléculaire pour créer de nouveaux matériaux et procédés. Ce n est pas simplement l étude de l infiniment petit, c est l application pratique de ces connaissances. Il y a deux chemins qui mènent au nanomonde : la fabrication moléculaire, qui passe par la manipulation d atomes individuels (construction à partir de la base), et l ultra miniaturisation, qui produit des systèmes de plus en plus petits. Les nanomatériaux sont des matériaux composés ou constitués de nanoparticules. Une nanoparticule quant à elle est un assemblage de quelques centaines à quelque milliers d atomes, conduisant à un objet dont au moins l une de ses dimensions est de taille nanométrique (1à 100nm). 4
Il existe des nanoparticules produites par des processus naturels appelées en général particules ultra fines (provenant des combustions diverses), mais les nanotechnologies font appel aux nanoparticules intentionnellement produites par l homme. 2.1.1.2 La diversité des nanoparticules Il existe une multitude de nanoparticules ; des nanoparticules naturelles et celles intentionnellement produites par l homme, à cause de leurs multiples usages et de leur dégradation, on les retrouve dans l environnement et même dans le corps humain. Les nanoparticules d origine naturelle et / ou anthropique Elles se retrouvent mélangées dans l atmosphère. Celles-ci, appelées en général particules ultrafines, proviennent de combustions diverses, la plupart d origine anthropique ou de réactions entre composés gazeux (réactions gaz/solide) avec par exemple formation de chlorure d ammonium (suite à la réaction entre l acide chlorhydrique et l ammoniac), de sulfates, de nitrates, de constituants organiques, etc. Les nanoparticules atmosphériques correspondent en général à un aérosol avec un spectre granulométrique étendu, qui déborde celui des nanoparticules, qui constituent la partie inférieure du spectre. Les virus qui se trouvent à l origine dans le domaine des nanoparticules, sont fixés sur d autres particules en général plus grosses. Le dépôt actif du radon (ou de gaz de fission) a fait l objet de nombreuses études en liaison avec la radioprotection dans les mines d uranium. Non fixé sur l aérosol atmosphérique, il correspond à des particules d environ 1,5 nm. Les nanoparticules, appelées il y a encore quelques années particules ultra fines, constituent une grande partie de l aérosol atmosphérique, lorsque la concentration est mesurée en nombre par unité de volume. Elles se forment lors des combustions, la proportion de nanoparticules dépendant de la nature et la qualité de la combustion. Une combustion complète du carbone donne essentiellement du gaz carbonique. Les particules émises lors des combustions sont constituées de carbone non brûlé, mais aussi des impuretés du combustible. Les moteurs Diesel, la combustion de la biomasse, la fumée de cigarette ont ainsi une part importante, mais variable, des particules émises dans le domaine des nanoparticules. Les réactions gaz solide qui sont des réactions chimiques ou photochimiques entre gaz, avec un produit des réactions sous forme particulaire, donnent majoritairement des particules dans le domaine des nanoparticules. Ces réactions se produisent dans l atmosphère avec des gaz d origine naturelle, comme les terpènes ou l isoprène, des composés du soufre, etc., ou avec des gaz provenant des émissions anthropiques comme le dioxyde de soufre qui donne des sulfates, les oxydes d azote des nitrates, etc. On peut ajouter à cette catégorie le dépôt actif de gaz radioactif comme le radon qui, non fixé, donne des particules de l ordre du nanomètre. Les nanoparticules peuvent aussi se former par condensation d une vapeur. La dimension des particules formées dépend de la super saturation de la vapeur. Des sels comme le chlorure de sodium, les métaux, des oxydes métalliques, chauffés à des températures de quelques centaines de degrés ont été largement utilisés comme générateurs d aérosols ultrafins, avec des dimensions de particules recouvrant l ensemble du domaine des nanoparticules, c est-à-dire entre 1 et 100 nm. Les nanoparticules ont aussi été obtenues par pulvérisation d une solution liquide d un sel puis évaporation du liquide des particules. Les nanoparticules se forment donc de façon fréquente dans notre environnement, de façon naturelle ou consécutivement aux actions humaines. La fabrication de nanoparticules a été largement utilisée pour l étude expérimentale des particules d aérosol et la vérification des théories. 5
Les nanoparticules manufacturées provenant des nanotechnologies Elles correspondent en général, au départ, à des particules dont le spectre est mono dispersé, c est-à-dire centré sur une dimension avec une dispersion faible. Selon leur nature et leur forme on distingue différentes catégories de nanoparticules manufacturées : - Nanoparticules manufacturées (ou intentionnelles) : Nano objets de forme et taille contrôlées conçus pour remplir une fonction (ex. : les dendrimères, polymère de structure bien définie). - Métaux, semi-conducteurs, oxydes métalliques, carbone, polymères composites. Céramiques, nanosphères, fils, aiguilles, tubes, enveloppes, anneaux, plaquettes (ex. : nanotubes de carbone) - Molécules (fullerènes) et complexes : Agrégats moléculaires ou atomiques non traités ou enrobés (nanotechnologie appliquée à de nombreux produits : cosmétiques, médicaments, textiles, électronique, optique, afficheurs, etc. ) : matériaux nanostructurés ; matériaux mésoporeux (zéolites artificielles) ; nanomatériaux greffés ; nanomatériaux interactifs (ou intelligents). Quelle que soit leur origine, les nanoparticules présentent des propriétés physiques communes qui dépendent notamment de leurs dimensions. 2.1.1.3 Les principaux secteurs du nanomonde (ou champ d application des nanos) actuellement Alors que les chercheurs s investissent encore à comprendre les possibles réactions des nanoparticules, les nanotechnologies ont déjà un impact sur la santé des personnes et de l environnement dans des domaines aussi divers que les nouveaux aliments, les instruments médicaux, les revêtements chimiques, les kits personnels de test médical, les capteurs des systèmes de sécurité, les unités de recyclage de l eau pour les vols spatiaux habités, les consoles de jeux vidéo et les écrans de cinéma à haute résolution. Elles sont également présentes dans des objets usuels comme des vêtements, des produits cosmétiques et des crèmes solaires. On distingue actuellement trois secteurs principaux dans le nanomonde : La nanoélectronique. Elle s inscrit dans le prolongement de la microélectronique, plus particulièrement pour les ordinateurs, mais à des échelles nettement plus petites. Le marché mondial de la nanoélectronique représente des centaines de milliards d euros et cette industrie est la force vive qui anime aujourd hui le développement des nanotechnologies. La nanoélectronique permet de créer des ordinateurs et des transistors beaucoup plus puissants, utilisables en téléphonie, dans les voitures, les appareils électroménagers et la multitude d autres applications industrielles ou grand public actuellement contrôlées par des microprocesseurs. La nanobiotechnologie. Elle combine l ingénierie nanométrique et la biologie pour manipuler des organismes vivants ou construire des matériaux inspirés des systèmes moléculaires biologiques. Ces systèmes combinés fourniront des biocapteurs, des biomatériaux et de nouvelles générations de biopuces 1 * pour traiter des maladies graves, notamment le cancer et les pathologies cardiaques. Ces systèmes produits par l ingénierie biologique, sous forme d implants, permettront d administrer des médicaments intelligents ou d introduire de nouvelles cellules pour réparer les tissus endommagés. Les nanomatériaux. Il s agit de contrôler précisément, aux dimensions nanométriques, la morphologie de substances ou particules en vue de construire des matériaux nanostructurés. La fabrication de nanostructures produit des matériaux aux propriétés nouvelles ou perfectionnées qui servent à fabriquer des panneaux solaires, des revêtements anticorrosion, des outils plus durs et plus 1 Désigne un processeur qui peut repérer l'adn grâce à une sonde. 6
résistants, des purificateurs d air photocatalytiques, des instruments médicaux plus durables, des catalyseurs chimiques et des composants pour l industrie des transports. En outre, de nouveaux matériaux seront disponibles pour des produits et des applications optiques, électroniques ou encore pour le stockage d énergie Dans tous ces domaines de recherche, qui se recouvrent partiellement, on retrouve les mêmes outils utilisés pour mesurer et manipuler des structures "ultra petites", les microscopes à résolution nanométrique ; et les nanoparticules sont différemment utilisées de part et d autre ; néanmoins, celles-ci présentent des spécificités particulières dont les applications pourraient être dangereuses pour la santé humaine et l environnement dans lequel nous vivons. 2.1.2 Spécificités des nanoparticules manufacturées Les nanoparticules manufacturées ont des mécanismes de biodégradation, bioaccumulation et des effets mutagènes ; ce qui les rend uniques de ce fait à cause de leur grande surface spécifique, de leur grande réactivité de surface. Les propriétés sont donc différentes à l échelle nanométrique par rapport à l échelle macro métrique, d où le problème de leurs effets sur la santé de l homme. 2.1.2.1 Définitions et origine des nanoparticules Une nanoparticule est un corps ayant une dimension de l'ordre de 100nm ou moins» Propriétés uniques qui différencient les nanoparticules des matériaux d'origine, typiquement développés à une échelle critique de 100nm». Les «nouvelles propriétés» mentionnées sont entièrement dépendantes du fait qu'à l'échelle des nanoparticules, les attributs physiques de celles-ci sont différents des propriétés du matériau d'origine. Ceci implique que les attributs les plus importants définissant leurs caractéristiques sont la taille de ces dites particules. [...] Les définitions deviennent assurément plus difficiles pour les matériaux qui ne sont pas semblables à des sphères, comme les nanotubes de carbone par exemple. L'un des buts à atteindre sur ces matériaux et de les transformer en longs tubes ; loin de l'échelle des nanoparticules en longueur, ils ont un diamètre de l'ordre de 3nm pour un tube renforcé, ils ont donc des propriétés qui les distinguent des autres allotropes de carbone et peuvent dans ce cas être considérés comme des nanomatériaux. [...] 2.1.2.2 Les propriétés particulières des nanomatériaux et des nanoparticules et leurs utilisations Etant donné que les nanomatériaux et les nanoparticules sont tellement petits, ils disposent d une surface de contact relativement grande à l égard de leur volume. Cela fait que les nanomatériaux et les nanoparticules sont particulièrement réactifs. Les nanomatériaux et les nanoparticules possèdent des propriétés chimiques et de surface particulières. Dans les nanomatériaux et les nanoparticules, des phénomènes quantiques dominent les propriétés des matériaux. De ce fait, les nanomatériaux et les nanoparticules ne suivent pas les lois de la mécanique classique, mais plutôt celles de la mécanique quantique. Le terme «quantique» indique que ces matériaux et particules peuvent uniquement échanger de l énergie dans des quantités déterminées. Cela influence beaucoup leurs propriétés optiques, électriques et magnétiques, ce qui fait que ces matériaux diffèrent dans une grande mesure des matériaux avec la même composition chimique, mais de plus grandes dimensions A cause de ces spécificités, des développements prometteurs dans les nanosciences et la nanotechnologie suscitent de grandes attentes au sein de différents secteurs tels que la médecine, l agriculture, l industrie, l alimentation et la technologie de l environnement. 7
- LES APPLICATIONS DES NANOTECHNOLOGIES Le monde des nanotechnologies s'ouvre à nous en-dessous de 100 nanomètres, soit cinquante mille fois moins que l'épaisseur d'un cheveu. À cette échelle, les matériaux ont des propriétés particulières. Cela ouvre grand les portes à de nouvelles applications, mais aussi à de nouvelles menaces. Les nanotechnologies représentent vraisemblablement le nerf de la prochaine révolution technologique. En émergence depuis la fin des années 90, leurs percées vont bouleverser tous les champs technologiques et scientifiques. Les nanotechnologies et les nanosciences ont la particularité scientifique par rapport aux autres champs que celles-ci opèrent à des dimensions nanométriques, où la matière que l on manipule présente de nouvelles propriétés jusqu alors inutilisées. [ ] 2.2.1 La nature pluridimensionnelle des nanotechnologies Malgré l insuffisance des recherches sur les risques que constituent les nanotechnologies, celles-ci s appliquent aussi bien dans le secteur industriel que thérapeutique. [ ] 2.2.1.1 - Les applications industrielles des nanotechnologies Au niveau industriel, elles sont présentes dans l agroalimentaire, dans le textile et dans l aéronautique, les produits d usage quotidien sont de plus en plus incorporés de nanos La Commission européenne définit les nanoaliments ( nanofood ) comme tout aliment où les nanotechnologies ont été utilisées pour la culture, la production, le traitement ou le conditionnement, (ce qui ne signifie pas qu il s agisse d aliments modifiés à l échelle atomique, ou produits par des nanomachines). L ensemble de la chaîne agroalimentaire serait concernée : de la culture des végétaux au conditionnement et à l absorption des aliments en passant, bien évidemment, par l élevage des animaux. En agriculture, les promoteurs des nanotechnologies prétendent réduire l'utilisation de pesticides et l'amélioration des cultures et de l'élevage. Une étude récente faite par Cientifica montre qu'il y a déjà 150 applications des nanotechnologies dans l'industrie agroalimentaire, principalement dans les grands groupes tels que : Nestlé, Kraft, Heinz et Unilever. Avec les applications des nanotechnologies émergentes, les aliments sont de plus en plus conditionnés dans des emballages "futés" et pourraient détecter les éventuelles détériorations et la présence de contaminants pathogènes. Des possibilités d ajustement de la couleur, de la saveur ou des apports nutritionnels en fonction du goût de chaque consommateur. [ ] Les nanocomposites tels que les bouteilles de bière composées de nanoparticules de nano-argile plus légère et plus résistantes qui réduiraient la perte du CO2 contenu dans la bière et les emballages alimentaires composés de nanoparticules sont aussi des exemple concrets d application des nanotechnologies dans l agroalimentaire. Les nano-gestion de la production agricole avec l utilisation des puces injectables pour assurer le suivi des animaux et les nanocapteurs et dispositifs d administration de médicament pour les animaux font de l industrie agroalimentaire un secteur de développement des nanotechnologies. Le nombre de ces produits sur le marché en France reste pour l'instant relativement faible, mais des grosses industries agroalimentaires dépensent de plus en plus d'argent pour la recherche et le développement des applications aux procédés agroalimentaires, la sécurité alimentaire et les emballages. Malgré les dangers potentiels de toutes ces applications les nanotechnologies s étendent aussi dans l industrie du textile et des produits d usage quotidien. De plus en plus, la population est exposée aux nanos ; l utilisation d éléments 10 000 fois plus petits qu une fibre normale, permettent la confection de nouveaux matériaux et de nouvelles structures offrant des propriétés physiques, chimiques et biologiques nouvelles 8
- couleur, force, résistance, chaleur, conductivité, réactivité chimique et tout ceci de retrouve dans les produits de première nécessité utilisés par l homme. Dans le domaine du textile, les nanotechnologies permettent de modifier les procédés de fabrication et les produits industriels. Les nanofibrilles utilisées dans le domaine du textile sont dix fois plus petites en diamètre que les fibres textiles traditionnelles. Ces nanofibrilles procurent de nouvelles propriétés au tissu. [ ] L électronique est un secteur où l échelle nanométrique est l étape suivante dans le domaine de l infiniment petit, domaine de cette industrie. [ ] Dans le cadre de l environnement, on pourra éventuellement fabriquer des membranes de filtration nanométriques, auxquelles on peut donner des propriétés chimiques particulières (oxydantes par exemple). L application visée est la purification de l eau. L autre application phare pour l environnement, mais aussi pour la chimie, est l amélioration des procédés de catalyse des réactions chimiques. [ ] Bien que les risques liés aux nanos soient réels, les applications des nanotechnologies dans le domaine industriel sont très diversifiées et en pleine expansion, elles s étendent aussi dans d autres domaines comme le domaine thérapeutique. 2.2.1.2 Les applications thérapeutiques et médicales des nanotechnologies Les applications des nanotechnologies dans le domaine thérapeutiques sont en pleine expansion même s il est clair que beaucoup de questions restent sans réponses quant aux impacts des nanos sur la santé humaine. Au niveau des soins de santé les applications des nanotechnologies sont observables par les nouveaux médicaments basés sur des nanostructures, des systèmes de diffusion des médicaments qui ciblent des endroits précis dans le corps, des matériaux de remplacement biocompatibles avec les organes et des fluides humains, des kits d autodiagnostic pouvant être utilisés à domicile, des senseurs pour des laboratoires tenant sur une puce, et des matériaux pour la régénération des os et des tissus. [ ] 2.2.2 Les formes existantes de nanoparticules La diversité des applications des nanotechnologies explique l existence de plusieurs formes existantes de nanoparticules. Bien que les nanotechnologies portent sur les nanoparticules intentionnellement produites (nanoparticules manufacturées), il existe d autres nanoparticules produites soit par des processus naturels soit à l occasion d activités d origine humaine. L ensemble des nanoparticules peut se décrire en fonction de différents paramètres : leurs sources (naturelles et/ou anthropiques), leurs dimensions et leurs formes, leur composition chimique (particules carbonées, particules organiques, sulfates, nitrates, particules métalliques ou céramiques, polymères et autres). [ ] La mise en circulation des nanoparticules dans l environnement La diffusion de nanoparticules manufacturées dans l environnement contribue à la pollution de cet environnement dans lequel on vit. Le cycle de vie des nanomatériaux est peu connu puisque qu on a aucune donnée sur le mode de dégradation de ceux-ci, ils constituent un danger permanent pour la santé de l homme ; la possible mutation des nanoparticules augmente aussi les incertitudes et met la population générale dans un état d insécurité. 9
Les nanoparticules d'oxyde de titane (TiO2) utilisées dans les matériaux de construction comme des peintures autonettoyantes et aussi les filtres solaires physiques dans les cosmétiques se retrouvent dans les eaux de ruissellement. Ces nanoparticules sont du fait de la dégradation ou du lessivage. On les trouve en effet en quantités relativement élevées dans les eaux usées des façades et elles parviennent à travers les canalisations dans les eaux de surface où elles sont fortement diluées et donc fort difficilement décelables. C est le cas des textiles anti odeur et anti transpirant vendus dès à présent [ ], au cours des lavages ces tissus laissent s échapper des nanoparticules utilisées lors de la fabrication qu on retrouve ainsi dans l environnement via les eaux usées. L utilisation des crèmes solaires contenant du dioxyde de titane est également un mode de diffusion des nanoparticules dans l environnement car ces crèmes (qui ne restent pas à l infini sur les peaux des personnes qui les utilisent) se retrouvent après une toilette dans le cycle de l eau. Par de diverses voies les nanoparticules se retrouvent donc dans l environnement. [ ] 3 - LES IMPACTS SANITAIRES DIRECTS ET DIFFERES DES NANOTECHNOLOGIES ET LES QUESIONS D ETHIQUE Après l utilisation des produits contenant des nanoparticules, celles-ci se retrouvent dans les déchets. C est le cas des emballages alimentaires fabriqués avec des nanoparticules «pour conserver les aliments pendant une longue durée» qui après sont retrouvées dans les sacs poubelles au même titre que tout autre déchet alimentaire. Les nanoparticules utilisées pour la fabrication des bouteilles plastiques plus légères contenant des boissons (bouteilles de bière par exemple), vidées de leur contenu après consommation sont jusqu à présent traitées comme des déchets ordinaires. Plusieurs nanoparticules utilisées pour des produits domestiques sont ainsi contenues dans des déchets et traitées comme telle. Même si les nanotechnologies représentent un enjeu considérable sur le plan économique et social et des bénéfices attendus notamment en matière de santé et de protection de l environnement, l émergence de ces technologies soulève des interrogations fondées au sujet de leur impact sur la santé. L exposition aux nanoparticules a, certes, toujours existé. L air que nous respirons contient des quantités très importantes de particules ultrafines naturelles, cependant, l industrialisation des nanotechnologies change la donne puisqu une très grande quantité de nanofibres et de nanoparticules aux propriétés physico-chimiques très diverses, voire nouvelles, est, de plus en plus, produite. Les risques sanitaires qui découlent de cette nouvelle ère concernent aussi bien les travailleurs du secteur, qui peuvent être exposés de manière chronique à des quantités importantes de nanoparticules, que la population générale dont l exposition est plus indirecte. Malgré leur possible transformation ou amélioration de la vie dans divers domaines, l émergence des nanotechnologies constitue des risques majeurs et peut être irréversibles pour la santé et l environnement. 3.1 - SPHERE TOXICOLOGIQUE ET RISQUES SANITAIRES DES NANOTECHNOLOGIES En raison de leur taille extrêmement réduite, les nanoparticules possèdent une grande surface spécifique et une forte mobilité, elles sont ainsi très réactives à leur environnement ; or les applications des nanotechnologies à l heure s accroissent et les dommages potentiels pour la santé sont multiples. 10
Comme des essais sur l'animal l ont démontré, des nanoparticules fabriquées volontairement peuvent irriter les voies respiratoires. On n est pas encore en mesure de déterminer l ensemble des dangers pour la santé associés aux nanoparticules. Une évaluation des risques se fondant classiquement uniquement sur la base de la concentration massique ne semble pas pertinente, car les effets observés ne dépendent pas proportionnellement de la masse. On ne peut pas non plus établir un rapport direct entre le nombre de particules et leurs effets. La nature, la surface spécifique, la structure et la composition chimique de la surface de ces particules jouent un rôle essentiel dans les possibles effets sur la santé. Il faut par conséquent considérer chaque type de particule individuellement. Outre leurs interactions avec l organisme humain, les nanoparticules de certains matériaux (p. ex. substances inflammables ou ayant une action catalytique) sont susceptibles de présenter des risques d'incendie ou d'explosion liés à des réactions chimiques involontaires. Les voies d expositon du corps humain aux nanoparticules sont multiples et leurs impacts sur la santé humaine peuvent par ricochet être très accrus et divers. 3.1.1 Les impacts des nanotechnologies sur la santé Même si les avancées potentilles apportées par les nanotechnologies dans le domaine de la santé peuvent donner beaucoup d espoirs, beaucoup d inquiétudes ont vu le jour concernant les propriétés des nanoparticules que les chercheurs même s efforcent à maîtriser et à exploiter. La toxicité des nanoparticules est due à plusieurs facteurs alors que des centaines de produits d usage quotidien issus des nanotechnologies inondent déjà les étalages de nos supermarchés et que de plus en plus, sont en projet de nouveaux usages dans les domaines très sensibles à la vie de l homme. 3.1.1.1 Les voies d exposition du corps humain aux nanoparticules La toxicité des nanoparticules est effective sans être cernée; à cause de leurs dimensions microscopiques (visibles au microscope à effet tunnel), celles-ci sont susceptibles de passer partout. Compte tenu de la réelle utilisation des nanoparticules par certaines industries et de la quantité des produits nanos déjà en circulation, la population générale est potentiellement exposée aux nanotechnologies par diverses voies. Celles-ci sont au nombre de trois, du fait de leur exposition permanente à l environnement extérieur. par inhalation par ingestion au travers de la peau 11
L entrée des nanoparticules dans l organisme par le tractus intestinal La consommation des produits issus des nanotechnologies favorise l entrée dans le corps des nanoparticules par voie intestinale. L épithélium intestinal diffère des autres du fait de sa fonction primaire d absorption des substances exogènes. Il est depuis longtemps connu que des particules peuvent passer à travers la barrière épithéliale de la lumière intestinale. Concernant les nanomatériaux, différents travaux ont été réalisés afin de faciliter l absorption des médicaments. Une étude a montré l importance de deux facteurs dans la pénétration des nanoparticules : leur taille et leur charge électrique. Ces nanoparticules peuvent donc franchir la barrière du mucus et une fois cette barrière franchie, les nanoparticules peuvent pénétrer dans les vaisseaux lymphatiques et les capillaires Une étude de Jani et Al montre qu en utilisant les nanotubes de carbone (diamètre moyen 1,4 nm, marqués à l iode 125, administrés par gavage chez la souris), dès trois heures, on retrouve un marquage aux niveaux pulmonaire, rénal et osseux. Ceci revêt une importance particulière dans le cadre des effets potentiels des nanoparticules sur la santé. C est le cas des pâtes dentifrices contenant des nanoparticules, déjà vendues sur le marché, qui sont utilisées par la population en général et certaines de ces nanoparticules peuvent être avalées. En plus, les produits alimentaires contenant des nanoparticules comme des huiles actives anti cholestérol permettent aux nanos de se retrouver dans l organisme via l alimentation. L entrée des nanoparticules dans l organisme par la peau La peau est protégée par une couche de cellules mortes, l épiderme, sous lequel se trouve une autre couche, le derme, constituée de cellules vivantes, innervées et vascularisées, et où se trouve des glandes productrices d une sécrétion protectrice : le sébum. L épiderme, lorsqu il est en bon état, constitue une efficace barrière à la pénétration des particules. Les expériences montrent néanmoins qu il existe un gradient de taille ; plus leur diamètre est petit, meilleur va être leur pénétration à travers l épiderme. Il est important de noter que l épiderme est facilement altéré (coupures, piqûres ) ; ce qui pourrait contribuer à une plus profonde pénétration des nanomatériaux en cas d exposition. La pénétration dans l organisme des nanomatériaux est due à l utilisation des produits cosmétiques les contenant (lait de toilette, sérum, crème solaire ). L entrée des nanoparticules dans l organisme par l appareil respiratoire Les nanoparticules peuvent aussi potentiellement entrer dans le corps par la voie de l appareil respiratoire constitué des voies aériennes supérieures (assurant le flux d air dans les poumons), et les alvéoles pulmonaires (assurant les échanges gazeux entre l air et le sang). Dans les voies aériennes supérieures, les nanomatériaux peuvent être piégés par le mucus et ensuite pris en charge par les cils présents à la surface de certaines cellules de l épithélium des voies aériennes, pour être ainsi évacués vers la bouche. Si les nanomatériaux atteignent le poumon au plus profond, le système d élimination impliqué fait intervenir les macrophages alvéolaires qui incorporent les nanoparticules et sont à leur tour éliminés de l organisme, en partie dans les sécrétions respiratoires. Ces deux mécanismes (épuration mucociliaire et alvéolaire) visent à éliminer les nanomatériaux des endroits où ils peuvent causer des dommages et être potentiellement toxiques. En cas de «débordement» de ces mécanismes de protection, l inhalation des nanomatériaux pourrait alors entraîner le développement d une inflammation excessive et la destruction des tissus pulmonaires comme cela a été observé avec les filtres d amiante. On peut s attendre également à un passage dans l organisme des nanomatériaux entrant par la voie pulmonaire et donc à leur potentielle distribution aux différents organes. Concernant l élimination des nanomatériaux, peu de données sont disponibles, et elles sont parfois contradictoires montrant encore une fois le champ vierge des connaissances sur les effets des nanomatériaux sur la santé. 12
L exposition professionnelle aux nanoparticules Les nanoparticules peuvent aussi accéder à l organisme par la manipulation des nanoparticules qui peuvent ainsi être inhalées ou absorbés. Les travailleurs constituent le premier groupe exposé aux nouvelles productions nano technologiques. [ ] 3.1.1.2 Les déterminants des effets des nanoparticules sur la santé Si on fait une analogie avec les particules ultrafines de la pollution atmosphérique, on peut considérer que les effets des nanomatériaux sur la santé sont en relation avec leur taille, nombre et/ou surface, forme et composition, ces paramètres sont souvent corrélés. En dépit de ces connaissances et des risques avérés, l application des nanos va crescendo dans le domaine thérapeutique et médical Le paramètre «taille» est souvent associé au paramètre «surface», c est-à-dire que pour une même «quantité» de particules administrées, plus la taille est petite, plus la surface totale est grande. Dans le domaine de recherche des particules ultrafines de la pollution atmosphérique, plusieurs travaux in vivo chez l animal ont montré que différents paramètres tels que l afflux des polynucléaires dans les poumons, la modification de la perméabilité de l épithélium pulmonaire, ou encore l accumulation dans les ganglions lymphatiques, sont corrélés à la surface totale des particules administrées. Cette relation est probablement due au fait que plus la taille des particules est petite, plus leur réactivité surfacique est grande. La forme conditionne les effets biologiques des particules et par ricochet des nanoparticules aussi. Pour les fibres, leur biopersistance est un mécanisme important, car plus elles restent longtemps dans les cellules et les tissus, plus leurs effets biologiques peuvent être importants. Les fibres ont une biopersistance plus longue que les particules sphériques. En effet, la capacité des cellules phagocytaires à éliminer les particules dépend en autres de leur longueur. Des macrophages contenant des fibres plus longues que leur propre diamètre ne sont pas mobiles et ne peuvent pas éliminer les fibres du tissu. La façon dont les fibres se cassent conditionne également leur biopersistance. Les fibres (comme l amiante) se cassent longitudinalement, ce qui ne facilite pas leur élimination. En revanche, des fibres amorphes qui se cassent perpendiculairement à leur axe principal peuvent être éliminées plus facilement. La composition des particules est un paramètre conditionnant leurs effets biologiques. La production de radiaux libres d oxyde (molécules très réactives pouvant moduler différents processus biologiques), est un mécanisme important. Le contenu en métaux de transition, tels que l aluminium, est important de ce point de vue, car ils catalysent la production d espèces radicalaires. Il faut ainsi noter qu en cas de décomposition des différents constituants des nanomatériaux, c est la toxicologie classique de ces différents constituants qui prédomine, et donc détermine les effets biologiques. 3.1.2 Les effets des nanomatériaux sur la santé Les applications des nanotechnologies s accroissent tous les jours, alors que leurs effets sur la santé deviennent de plus en plus alarmants ; ceux-ci sont divers. Paradoxalement très peu de moyens sont mis en jeu pour l étude des risques que portent ces technologies innovantes et pourtant l usage des produits nanos par les populations s accentue au fur et à mesure que de nouveaux produits nanos voient le jour. Les effets des nanoparticules sur la santé sont divers et sont susceptibles de toucher plusieurs organes vitaux du corps. Ces effets varient selon le type de nanoparticules mis en cause. 13
3.1.2.1 Les effets des nanomatériaux sur le système cardiovasculaire, le sang et le cœur D après les connaissances toxicologiques actuelles, les nanoparticules de l air se déposent dans les voies pulmonaires, notamment dans le poumon profond, en proportion nettement supérieure à celle de particules de plus grosse taille. Plus l activité physique est importante, plus le dépôt pulmonaire est grand. Les études épidémiologiques ont démontré l accroissement du risque d infarctus des sujets exposés à une forte concentration atmosphérique de particules, une fréquence du rythme cardiaque élevée et une variabilité du pouls plus faible : - Les inflammations du poumon dues aux particules portent atteinte à la fonction de l endothélium, au potentiel thrombotique, à l'équilibre fibrinolytique et à l activité des plaques athéromateuses qui endommagent les plaques et provoquent des thromboses. - Des particules pénètrent dans les interstices et/ou causent les inflammations sur les terminaisons de nerf autonomes qui perturbent le rythme cardiaque. - Des particules arrivent dans le flux sanguin et ont une influence directe sur l'endothélium, sur des plaques et sur la thrombogénèse. Une série d'études de différentes nanoparticules (diesel, polystyrène) introduites dans les poumons a montré une formation de caillots accrue dans les vaisseaux sanguins périphériques. Une fois dans le cycle de sang, des nanoparticules peuvent interagir avec l'endothélium de support et avoir des conséquences sur des facteurs de coagulation de l'endothélium. En outre, on a montré dans une étude (lapins) que des nanoparticules peuvent porter atteinte à la stabilité des Plaques. Des Particules Ambiantes Concentrées (Concentrated Ambient Particles - CAPs) peuvent atteindre le cœur par le flux sanguin et interagir directement avec les cellules du muscle cardiaque et autres tissus. L'exposition à ces nanoparticules chez le rat a provoqué un stress oxydatif, des réactions inflammatoires ainsi la nécrose et l apoptose du tissu cardiaque. Certaines nanoparticules causent des granulomes, de la fibrose et des réactions tumorales au niveau pulmonaire. D après les travaux les plus récents d Oberdorster et de sa fille Eva sur un poisson, les nanoparticules pourraient même parvenir au cerveau en suivant le trajet du nerf olfactif. 3.1.2.2 Les effets des nanomatériaux sur la rate, foie et système réticuloendothélial et d autres effets potentiels Le système réticulo-endothélial couvre la totalité de la structure de défense de la rate, du foie et les ganglions lymphatiques. Dans ces organes les macrophages entourent les vaisseaux, interagissent avec le sang et peuvent ainsi capter des particules des nanoparticules qui transitent dans le sang. Plusieurs études montrent des effets toxiques au niveau des reins. Impact sur le fœtus Chez le rat, une étude d'inhalation de particules de diesel a montré des signes de toxicité pour l'embryon. Il n est pas clairement démontré s il s agit d'une réaction indirecte due à une inflammation des poumons ou à des particules provenant du placenta ou bien d une réaction directe de l'embryon à des nanoparticules. Il est donc nécessaire d'étudier davantage les conséquences des nanoparticules sur les fœtus. Gamètes Des études récentes ont montré les effets toxiques des nanoparticules au niveau de la génotoxicité ; il est possible que les nanoparticules présentes dans le sang puissent aussi atteindre les ovocytes ou les spermatozoïdes et générer un risque potentiel pour les futures naissances. 14
Cerveau Oberdorster et Al (2004) ont montré chez le rat que l inhalation de nanoparticules de carbone atteint le cerveau. Une autre étude a montré une mortalité élevée des neurones dopaminergiques dans une partie spécifique du cerveau chez la souris après une exposition de cinq mois à des Particules Ambiantes Concentrées de New York. Des études sur le cerveau humain (par autopsie) ont montré des signes d'une inflammation et des stades préliminaires de la maladie d Alzheimer comme conséquence de la teneur élevée de particules dans l'air. Dans deux études récentes, il est montré que des effets provoqués par les particules grossières présentes dans les Particules Ambiantes Concentrées ne peuvent pas être exclus, mais sur la base des données d Oberdorster une grande attention doit être accordée en priorité à l effet des nanoparticules. Moelle On a montré que des nanoparticules présentes dans le sang peuvent être déposées dans la moelle de la souris, où elles pourraient avoir des conséquences sur le système immunitaire et l'hématopoïèse 2. 3.1.2.3 Les effets dus à une exposition cutanée Certaines études récentes in vitro montrent que le TiO2 peut pénétrer le noyau de la cellule et par les réactions inflammatoires être à l origine de l ADN cellulaire. Le TiO2 a été classé en 2006 comme possiblement cancérogène pour l homme par voie inhalée (classe 2B) par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC/IARC de l OMS). Les effets sur les organes : Acticoat est un produit qui consiste en un treillis de nylon / polyester emprisonnant du polyéthylène et comportant une couche de nanocristaux d'argent. Ce produit est utilisé des plaies et réduire la colonisation bactérienne. En présence d humidité, le produit libère des ions et des radicaux d'argent qui seraient responsables de l action antibactérienne. Dans une étude in vitro sur des kératinocytes 3 humains en culture, on a observé une diminution importante de la viabilité cellulaire (0 à 9 % de viabilité cellulaire après incubation de 30 minutes) ce qui explique la cytotoxicité des nanocristaux d argent (0,005 0,01 % d argent) libérés par Acticoat. Egalement dans une étude in vitro sur des fibroblastes et kératinocytes humains, on observe des concentrations faibles, comparables aux concentrations thérapeutiques. L ensemble des études in vivo et in vitro actuellement disponibles mettent en évidence l existence d effets biologiques des nanomatériaux en terme d inflammation, de modulation fonctionnelle ou structurale, au niveau cellulaire ou de l organisme entier ; cependant les limitations des données actuellement disponibles sont d autant plus importantes que la diversité, la quantité, la qualité, la production commerciale et l utilisation des nanomatériaux disponibles augmenteront au fur et à mesure que de nouvelles applications seront développées. Actuellement, la science ne dispose pas de méthodologies permettant d évaluer la toxicité de l ensemble de ces nouveaux produits, malheureusement en plus des effets toxiques des nanoparticules sur le corps humain, celles-ci sont également présentes dans l environnement et les effets néfastes ne sont pas en reste. 2 L'ensemble des phénomènes qui concourent à la fabrication et au remplacement continu et régulé des cellules sanguines. 3 Cellule constitutive de la couche superficielle de la peau (épiderme) et des phanères (ongles, cheveux, poils, plumes. 15
3.2 - SPHERE ECOTOXICOLOGIQUE DES NANOPARTICULES ET RISQUES ENVIRONNEMENTAUX Les nanoparticules sont dès à présent introduites dans les écosystèmes terrestres et aquatiques et il est prévisible que le développement des nanotechnologies donne lieu à un accroissement de ces apports, en quantité et diversité. L évaluation des conséquences environnementales futures doit prendre en considération, la nature et l importance des sources, les mécanismes et voies de transfert (atmosphère, eaux usées et eaux de ruissellement, rejet direct), les compartiments de stockage (eau, sols, sédiments), les espèces cibles et leurs interrelations (proie-prédateur), les effets sur les différentes populations exposées. Or, face à la diversité et à la complexité des écosystèmes concernés, les connaissances nécessaires à l approche écotoxicologique sont actuellement extrêmement sommaires et l interaction des nanotechnologies avec l environnement ne va pas sans risque pour la santé humaine. 3.2.1 Les risque de santé liés à l écotoxicologie des nanoparticules L usage des produits contenant les nanoparticules ou la production de celles-ci ont un impact indéniable sur l environnement ; par plusieurs procédés, elles s y retrouvent sous diverses formes et constituent des polluants pour le milieu de vie, or, au départ, elles n y sont pas destinées et d autres seraient même conçu pour «assainir» l environnement. Pourtant, les études montrent de plus en plus que les nanoparticules manufacturées se retrouvent, en grand nombre, présentes dans notre milieu de vie et constituent des dangers permanents. 3.2.1.1. Les apports potentiels à l environnement Ces apports potentiels à l environnement de nanoparticules, fonctionnalisées ou non, sont étroitement liés au cycle de vie des nanomatériaux : production, usages, résidus ultimes. La fabrication en circuit fermé des nanomatériaux réduit au maximum les rejets dans les effluents industriels. Par contre, les émissions en système ouvert, à partir des multiples usages envisagés, sont plus difficilement évaluables et contrôlables. La pollution de l environnement par les usages courant des produits nanos Actuellement des utilisations aboutissent à la dispersion de nanoproduits dans les écosystèmes (cosmétiques qui après usage sont nettoyés par l eau et se retrouvent par ricochet dans les eaux usées ou dans les égouts, encres ) et d autres applications sont à l étude, telles que l emploi de nanoparticules (biopolymères, fer ) pour la dépollution des sols contaminés et des eaux souterraines ou de nano tubes de carbones fonctionnalisés possédant des propriétés «antisalissures» utilisables dans les peintures antisalissures marines. Les flux vers les différents compartiments de l environnement (dans l eau, l air, la faune, la flore aquatique ou terrestre- ) ainsi que les niveaux de présence, sont totalement inconnus. Toutefois l hypothèse de la contamination des écosystèmes terrestres et aquatiques n est pas à exclure. Une simulation, dont la paramétrisation n est pas indiquée, laisse supposer que certaines tailles de nanotubes de carbone simple paroie pourraient se retrouver dans les eaux estuariennes à des concentrations de plusieurs centaines de milliers d unités. Des nanoparticules peuvent ainsi se retrouver dans des eaux de surface, suite au ruissellement et au lessivage de sols contaminés. Elles peuvent également être présentes dans l air que nous respirons, dans l eau que nous buvons, dans les produits que nous utilisons et que nous consommons, malgré les risques sanitaires auxquels nous nous exposons. 16
Par des agrégats et autres voies d accès des nanoparticules à l environnement Pour certains nanomatériaux qui sont très peu solubles dans l eau, leur comportement dans les milieux sédimentaires, aqueux et biologiques, dépend de leur forme physique (agrégats, agglomérats) et de leurs spéciations chimiques (colloïdes), lesquelles sont pour le moment très mal connues. Les formes environnementales des nanoparticules libres sont très différentes des formes manufacturées. La persistance dans l environnement des nanoparticules fonctionnalisées est également une donnée à prendre en compte en considérant à la fois la nature de la particule et la toxicité de sa charge. Actuellement, peu de données sont disponibles concernant le comportement des nanomatériaux dans l environnement. Les études existantes traitent principalement des fullerènes. Les nanoparticules peuvent être très facilement dispersées dans le milieu atmosphérique et ainsi parcourir de longues distances avant de se déposer. Dans le sol, le transfert des nanoparticules dépend à la fois des propriétés physiques du sol et des propriétés des nanoparticules elles-mêmes. Des nanoparticules peuvent se retrouver liées au dépôt de nanoparticules transportées par voie atmosphérique ou à un déversement accidentel, néanmoins leur persistance et leur mobilité sont variables. Actuellement, aucune information n est disponible sur la capacité de dégradation des nanoparticules. La toxicité des nanoparticules pour les organismes vivants peut être intrinsèque ou indirecte suite à la présence de polluants à leur surface ou dans leur structure ; l exposition de l homme est donc immense et c est la population générale qui en est concernée. 3.2.1.2 La toxicité environnementale des nanoparticules Les effets toxiques des nanoparticules sur l environnement peuvent atteindre l homme via la chaîne tropique ou les espèces animales et végétales. Via la chaîne tropique L exposition de l homme aux nanos est possible par la chaîne tropique, or on en sait un peu plus sur leur toxicité vis-à-vis d organismes des écosystèmes ; depuis très peu de temps, les chercheurs ont mis en contact des poissons, des batraciens, des bactéries avec des nanoparticules. Les effets dépendent de la manière dont les nanoparticules parviennent aux espèces biologiques. Pour les micro-organismes (bactéries par exemple), les effets semblent peu importants si les chercheurs utilisent des milieux nutritifs riches en molécules diverses (acides-aminés, glucose). On observe des effets toxiques si les expériences sont faites sans milieux nutritifs. Quelles que soient les nanoparticules (carbone, métaux), les mécanismes de la toxicité semblent être la production d espèces très oxydantes à base d oxygène. Ces molécules à base d oxygène sont d ailleurs utilisées pour rendre potable les eaux de surface ou les eaux souterraines. Elles ont comme propriétés à la fois d oxyder des molécules dangereuses pour la santé mais aussi de tuer virus et bactéries. Les études montrent que pour les nanoparticules carbonées (C60 essentiellement), les quantités toxiques sont autour du mg/l d eau. Par contre pour les oxydes on se situe plutôt au- dessus de 10 mg/l. On dispose de très peu de recherches sur la génotoxicité des nanoparticules (= effets par exemple sur l'adn à très faibles concentrations et pouvant induire des changements importants). Ces travaux vont être amenés à se développer car ils concernent les effets sur le long terme et les impacts sur la biodiversité au sein des écosystèmes, qui à terme pourront atteindre l homme via la chaîne trophique. Via les espèces animales et végétales La toxicité des nanoparticules vis à vis des espèces animales se limite à quelques rares indications. Ainsi, des agrégats colloïdaux de nano-c60 bloquent la croissance des bactéries Escherichia coli et Bacillus subtilis à des concentrations aussi faibles que 0,4 17
mg/l de milieu de culture. La croissance racinaire de cinq variétés de plantes (maïs, concombre, haricot, chou, carotte) est affectée par une exposition de courte durée à des nanoparticules d alumine. Cette inhibition est réduite quand les nanoparticules sont «chargées» en phénanthrène dont les molécules occupent les sites potentiels de liaison. Les expérimentations sur des animaux aquatiques (2 recensées) confirment l existence d écarts importants entre la toxicité de nanomatériaux d une même famille en fonction de leur traitement chimique ou de la présence d impuretés. La survie d un zooplancton estuarien (nauplii du copépode - Amphiascus tenuiremis -) est réduite de 20% par des concentrations de 1,62 ppm de nanotubes de carbone simple paroi, alors que les mêmes matériaux purifiés par dialyse ne présentent pas de toxicité. De même la dose létale 50 % 48 heures pour Daphnia magna varie de 0,8 ppm pour des fullerènes (n-c60) préparés avec du tétrahydrofurane (THF) à plus de 30 ppm pour les mêmes fullerènes purifiés de leurs résidus. Des effets subégaux ont été observés chez un poisson d eau douce, le black bass (Micropterus salmoïdes), exposé pendant 48 heures à 0,5 ppm de fullerène : augmentation significative comparée aux témoins de la peroxydation des lipides du cerveau et diminution de cette même activité dans les branchies et le foie ; diminution du niveau de glutathion total dans les branchies. Le mécanisme par lequel les nanoparticules redox-actives seraient transférées au cerveau du poisson serait comparable à celui observé chez certains mammifères, c est-àdire le transport sélectif par le nerf olfactif vers le bulbe olfactif. La toxicité environnementale des nanos peut ainsi constituer un risque pour l homme dans la mesure où l homme vit dans cet environnement et sa santé y est étroitement liée. Les diverses applications des nanotechnologies et leurs impacts sur la santé soulèvent des problèmes fondamentaux au sein des populations. 3.3 LES NANOTECHNOLOGIES ET LA QUESTION D ETHIQUE Diverses applications des nanotechnologies sont en émergence actuellement tandis que des questions relatives au respect de la bonne pratique (déontologie), à la prévention des risques, à la précaution face aux incertitudes, aux réflexions sur les valeurs et les fins restent pourtant non élucidées. Il convient nécessairement de s interroger spécifiquement sur les problèmes éthiques que pourraient poser leurs applications dans le domaine de la santé et du respect de la personne. L éthique dans le cadre des nanotechnologies couvre un champ multidisciplinaire complexe qui va des effets éventuels des nanoparticules à usage non médical sur la santé, aux bénéfices et aux risques d une nanomédecine, et au domaine des sciences humaines. L intégration précoce par la recherche d un risque pour la santé se double en effet d une réflexion nécessaire sur le risque d une atteinte aux libertés individuelles en raison de l ampleur des possibilités techniques quasi infinies et de la discrétion des nanomatériaux. 3.3.1 L éthique dans le domaine des risques éventuels pour la santé Les nanotechnologies s appliquent dans le domaine de la santé (pansements antibactérien, vecteurs de médicaments ) pourtant beaucoup d inquiétudes persistent au niveau de la sécurité de l homme. L application des nanotechnologies devrait prendre en compte le respect des bonnes pratiques et mettre l homme en tant que personne humaine au centre de ces intérêts. La question de l éthique se situe ici au niveau de la traçabilité, des effets biologiques des nanomatériaux et de leur biodégradabilité ainsi que celle de l éventuelle propriété nouvelle de la matière manipulée à l échelle du nanomètre. 18
Elle porte également sur la déontologie et la place donnée à la personne dans les applications médicales et thérapeutiques des nanotechnologies. La question de la traçabilité d effets biologiques et de biodégradabilité Puisque les nanoparticules échappent du fait de leur taille aux moyens de détection habituels, il serait imprudent de les introduire subrepticement dans l environnement et le corps humain, et pourtant, nous vivons déjà dans un monde où les nanomatériaux sont présents en quantité, comme les particules Diesel dans l air, mais la libération dans l atmosphère de nanostructures nouvelles non biodégradables (voir plus loin) pourrait être une source de danger comparable à l amiante, par exemple pour les nanotubes de carbone. Un déficit d outils métrologiques adaptés à l échelle nanométrique compliquerait évidemment leur détection. En principe, la priorité est donc à l identification de leur présence avant l intérêt et même la signification de leur présence elle-même. La question de la traçabilité se pose ainsi pour son utilisation contre la personne si les nanoparticules sont reliées à des instruments de surveillance, à l insu des porteurs (par exemple RFID : Radio Frequency Identification). La convergence des nanotechnologies avec les sciences de la communication par des liaisons à distance de capteurs avec des ordinateurs interroge bien évidemment l éthique. Même s il est vrai que la sécurité des personnes pourrait en bénéficier, si elles étaient averties de leur présence, notre monde de traceurs déjà omniprésent pourrait anéantir, de fait, tout respect du droit à la vie privée en instaurant à dessein un contrôle des personnes par effraction dans la sphère privée. Ainsi la traçabilité peut-être simultanément une bonne chose pour reconnaître la présence biologique des nanoparticules et une source d inquiétude si c est la personne qui est tracée par leur repérage. La question essentielle est donc non seulement celle de la nécessité d une traçabilité, mais aussi celle du contrôle de ceux qui seront en charge de ce repérage. On ne connaît pas actuellement tous les effets que pourraient avoir d éventuels nanovecteurs pharmacologiques sur les mécanismes physiologiques de l organisme, notamment sur la rupture des barrières biologiques, telle que la barrière entre le sang et le cerveau, néanmoins, les nanotechnologies s appliquent déjà dans le domaine médical et beaucoup d autres applications, dans le domaine, sont en projet. Le cerveau est en effet protégé des agressions ou des produits véhiculés par le sang ; ce franchissement de frontière peut rendre possible des effets, à la fois bénéfiques, néfastes voire manipulateurs. Il en va de même des barrières biologiques au niveau cellulaire et de la vectorisation et le ciblage d oligonucléotides vers le génome. Une faible biodégradabilité pourrait poser ou majorer des problèmes de pollution écologique et de toxicité humaine ; par exemple, l inclusion des nanoparticules dans des macrophages c est-à-dire des cellules destinées à capturer des antigènes, si elles n étaient pas biodégradables, pourrait être une source d inquiétude. La question des éventuelles «propriétés nouvelles» des nanomatériaux (un pourcentage infime du budget de recherche et développement est consacré aux recherches sur les risques éventuels pour la santé Compte tenu des multiples incertitudes connues en matière de nanos, les investissements dans la recherche sur les risques pour la santé devraient être prioritaires, mais la majeure partie du budget pour la recherche et le développement est plutôt consacrée aux nouvelles applications possibles. Le rapport surface/masse plus important pour les systèmes moléculaires complexes à l échelle nanométrique que pour les matériaux de plus grande taille peut avoir des conséquences inconnues sur le plan de la réactivité biologique et chimique ; comment étudier les effets secondaires d éventuels changements de comportement d une matière que l on ne connaît pas? La radioactivité a été un exemple de l impossibilité de prévoir les effets de changements de comportements de la matière avant de les avoir identifiés : 19
la connaissance des effets n a été que rétrospective. C est la découverte même de ces «propriétés nouvelles» de la matière radioactive qui ont permis sa traçabilité : tant qu on ne les avait pas découverts, on ne pouvait ni tracer ni protéger. Contrairement aux isotopes radioactifs des éléments atomiques, les nanoparticules ne présentent de nouvelles propriétés qu au travers de leur structure ; ainsi inclus dans des dispositifs micro ou millimétriques ils entraîneraient des risques réels en dehors de leur production. Malheureusement, on constate très peu d enthousiasme des biologistes, des toxicologues, et des épidémiologistes à s investir sur ces thématiques. Au niveau mondial, en 2005, si 10 milliards de dollars ont été consacrés à la Recherche et Développement dans le domaine des nanosciences et des nanotechnologies, seulement 40 millions de dollars l'ont été à des fins de recherche sur les effets secondaires éventuels. En d autres termes 0,4% seulement des dépenses au niveau mondial ont été consacrées à la recherche sur les risques, dont ceux pour la santé, pourtant la production, la vente et les diffusions des objets nanos sont déjà effectives. La tentation d une déconnection entre le discours et la réalité et l apparente confusion qui apparaît entre recherche finalisée et recherche fondamentale Le discours ambiant présente un paradoxe, qui pose un problème éthique : on parle de développement révolutionnaire des nanosciences pour le traitement de toute une série de maladies aujourd hui incurables ou difficiles à traiter... mais pour le moment, ce sont surtout des peintures, des capteurs d air bag, des revêtements de route, des têtes d imprimantes à jet d encre, des cosmétiques qui sont mis sur le marché par des fabricants. Les techniciens et les chercheurs commencent seulement à évaluer la possibilité et l efficacité de traitements anticancéreux, de lutte contre le vieillissement, de traitement de la sclérose en plaque, d économie d énergie. Le discours peut apparaître ainsi d autant plus déconnecté de la réalité que les réalisations actuelles ont encore des applications médicales réduites, même si leur développement rapide est à prévoir, tout en présentant éventuellement des risques inconnus pour la santé. La situation n est pas sans rappeler celle qui prévalait au moment du développement des plantes OGM : le discours portait sur la lutte contre la faim dans le monde, mais la mise sur le marché concernait avant tout les objectifs des grandes entreprises agroindustrielles des pays riches. Un problème éthique essentiel : l apparente confusion qui apparaît entre recherche finalisée et recherche fondamentale. On a le sentiment que le domaine des nanosciences et des nanotechnologies se présente plus comme une série de réponses et de solutions, que comme une activité de questionnement, caractéristique habituelle de la recherche. Produire pour comprendre avant de produire pour vendre. S agit-il de produire et de diffuser d abord des applications, puis, ensuite de les étudier et de les comprendre? Ou voulons-nous d abord les comprendre, et alors seulement décider de les utiliser en tenant compte de leurs éventuels avantages et inconvénients? Une éthique préexistante à la connaissance scientifique est presque toujours suspecte de normativisme. La question éthique n est pas celle d une sorte d évaluation du rapport bénéfice/risque qui serait évidemment difficile à ce stade du développement des nanosciences, mais celle d une interrogation plus large sur les conditions du partage du savoir, de transparence et de bonnes pratiques. Il est évident que l on doit se poser la question, ici plus que jamais, du rapport épistémologique de l éthique à la science. Dans ce champ de la découverte de nouvelles compétences, la société doit pouvoir compter sur la responsabilité pleine et entière des acteurs de la science, engagement se traduisant au niveau individuel mais également au niveau des équipes qui sont le vrai niveau opérationnel de la recherche. Ce nouveau matériau doit susciter des interrogations nouvelles qui dépassent les questions d échelle. La réflexion éthique, tant au niveau de la conduite des projets, de la formation des jeunes chercheurs que du transfert des acquis au secteur productif est une responsabilité majeure des laboratoires et des entreprises d utilisation. Si la discussion et la mise en œuvre d un cahier de 20