Les nanomatériaux sont définis comme les matériaux de taille nanométrique. Un nanomètre correspond à un milliardième de mètre. Cela correspond à la taille des atomes. Les nanoparticules existent dans notre environnement (fumées de gaz d’échappement Diesel ou de feux de forêts), mais on sait aujourd’hui construire la matière à partir des atomes ce qui a donné naissance aux nanotechnologies.
Des utilisations multiples ont été développées et sont commercialisées, sans qu’une évaluation des risques ait été faite a priori. Selon les fabricants de nanomatériaux, l’absence d’évaluation se justifie au nom d’un « principe d’équivalence », qui n’a pourtant aucune base scientifique. Le « principe équivalence en substance » est le suivant : une substance chimique sous forme nano ou sous forme micro (formulation classique) reste identique. Or si la substance chimique reste la même sous formulation classique et sous forme nano, le produit final sous forme nano n’est pas le même que sous une formulation classique.
L’illustration de cette différence entre une substance à l’état classique et à l’état nano est donnée par le dioxyde de titane, constituant traditionnel des crèmes solaires. Les crèmes anciennes sont blanches et les crèmes nano sont translucides. Certains métaux, comme l’aluminium, forment à l’état nano des mélanges explosifs à l’air.
Ainsi, la formule chimique ne suffit pas à caractériser la toxicité de ces matériaux, car avec une taille 100 000 fois plus petite que celle d’une cellule, ils ont la capacité de passer les barrières biologiques.
La question des risques liés à ces nanomatériaux tient donc à la caractéristique intrinsèque de la taille mais aussi du mode de fonctionnement (différent à l’état nano).
Tout cela aurait dû conduire, à l’évidence, à l’application du principe de précaution. Au contraire, aucune analyse a priori des risques n’a été faite et des utilisations grand public ont été développées, comme les émulsifiants dans l’alimentation ou les crèmes solaires. Le consommateur n’a aucune possibilité de le savoir, faute d’obligation d’étiquetage. L’analyse faite par Environmental Working Group sur les cosmétiques utilisés aux Etats Unis met en évidence la présence de zinc et de titane sous forme de nanomatériaux dans ne nombreuses formulations.
On est là dans une situation de même nature que celle des OGM : « principe d’équivalence en substance » justifiant l’autorisation et la commercialisation de produits sans évaluation, question de l’étiquetage (partiel en matière d’OGM mais encore complètement absent en matière de nano).
Les données toxicologiques commencent à être produites. Elles montrent que les nanoparticules franchissent aisément les barrières cellulaires induisant stress oxydatif, inflammation et mutation de l’ADN. Elles conduisent à considérer que le risque est plus lié à la surface qu’au poids de ces nanoparticules (Oberdörster, 2005).
Les données sont contradictoires pour ce qui est de la pénétration cutanée. Le rapport EWG sur les crèmes solaires publié en juillet 2009 (cité par ailleurs) fait référence à 16 études d’origine universitaire montrant, sur une base expérimentale, une absence de pénétration cutanée pour les nanomatériaux à base de titane et de zinc. Une étude récente (Mortensen, 2008) montre cependant qu’il y a pénétration sur une peau endommagée par les UV solaires.
Une analyse plus fine de ces données est donc à faire, en prenant également en considération le bénéfice de la protection contre les UV, mais aussi les risques pour l’environnement.
Le RES soutient l’initiative de constituer une Alliance Citoyenne pour l’Evaluation des Nanotechnologies, lancée par plusieurs ONG dont Vivagora (organisateur des nanoforums) et 2 des membres fondateurs du RES (Fondation Sciences Citoyennes et WWF-France).
Références :
Oberdörster G, Oberdörster E, Oberdörster J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ Health Perspect. 2005 Jul;113(7):823-39.
Department of Environmental Medicine, University of Rochester, Rochester, New York 14642, USA. Gunter_Oberdorster@urmc.rochester.edu
Although humans have been exposed to airborne nanosized particles (NSPs; < 100 nm) throughout their evolutionary stages, such exposure has increased dramatically over the last century due to anthropogenic sources. The rapidly developing field of nanotechnology is likely to become yet another source through inhalation, ingestion, skin uptake, and injection of engineered nanomaterials. Information about safety and potential hazards is urgently needed. Results of older biokinetic studies with NSPs and newer epidemiologic and toxicologic studies with airborne ultrafine particles can be viewed as the basis for the expanding field of nanotoxicology, which can be defined as safety evaluation of engineered nanostructures and nanodevices. Collectively, some emerging concepts of nanotoxicology can be identified from the results of these studies. When inhaled, specific sizes of NSPs are efficiently deposited by diffusional mechanisms in all regions of the respiratory tract. The small size facilitates uptake into cells and transcytosis across epithelial and endothelial cells into the blood and lymph circulation to reach potentially sensitive target sites such as bone marrow, lymph nodes, spleen, and heart. Access to the central nervous system and ganglia via translocation along axons and dendrites of neurons has also been observed. NSPs penetrating the skin distribute via uptake into lymphatic channels. Endocytosis and biokinetics are largely dependent on NSP surface chemistry (coating) and in vivo surface modifications. The greater surface area per mass compared with larger-sized particles of the same chemistry renders NSPs more active biologically. This activity includes a potential for inflammatory and pro-oxidant, but also antioxidant, activity, which can explain early findings showing mixed results in terms of toxicity of NSPs to environmentally relevant species. Evidence of mitochondrial distribution and oxidative stress response after NSP endocytosis points to a need for basic research on their interactions with subcellular structures. Additional considerations for assessing safety of engineered NSPs include careful selections of appropriate and relevant doses/concentrations, the likelihood of increased effects in a compromised organism, and also the benefits of possible desirable effects. An interdisciplinary team approach (e.g., toxicology, materials science, medicine, molecular biology, and bioinformatics, to name a few) is mandatory for nanotoxicology research to arrive at an appropriate risk assessment.
Mortensen LJ, Oberdörster G, Pentland AP, Delouise LA. In vivo skin penetration of quantum dot nanoparticles in the murine model: the effect of UVR. Nano Lett. 2008 Sep;8(9):2779-87.
Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, Rochester New York 14642, USA.
Ultraviolet radiation (UVR) has widespread effects on the biology and integrity of the skin barrier. Research on the mechanisms that drive these changes, as well as their effect on skin barrier function, has been ongoing since the 1980s. However, no studies have examined the impact of UVR on nanoparticle skin penetration. Nanoparticles (NP) are commonly used in sunscreens and other cosmetics, and since consumer use of sunscreen is often applied to sun damaged skin, the effect of UVR on NP skin penetration is a concern due to potential toxicity. In this study, we investigate NP skin penetration by employing an in vivo semiconductor quantum dot nanoparticle (QD) model system. This model system improves NP imaging capabilities and provides additional primary interest due to widespread and expanding use of QD in research applications and manufacturing. In our experiments, carboxylated QD were applied to the skin of SKH-1 mice in a glycerol vehicle with and without UVR exposure. The skin collection and penetration patterns were evaluated 8 and 24 h after QD application using tissue histology, confocal microscopy, and transmission electron microscopy (TEM) with EDAX analysis. Low levels of penetration were seen in both the non-UVR exposed mice and the UVR exposed mice. Qualitatively higher levels of penetration were observable in the UVR exposed mice. These results are the first for in vivo QD skin penetration, and provide important insight into the ability of QD to penetrate intact and UVR compromised skin barrier. Our findings raise concern that NP of similar size and surface chemistry, such as metal oxide NP found in sunscreens, may also penetrate UV damaged skin.