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Nanoparticules

Recherche sur les risques pour la santé de la nanotechnologie 

Qu’est-ce que la nanoscience? Qu’est-ce que la nanotechnologie?

La nanoscience et les nanotechnologies traitent de l’étude et du développement de nanomatériaux ou de nanoparticules. La nanoscience et les nanotechnologies mènent à des développements prometteurs dans la médecine, la santé publique, l’agriculture, l’industrie, l’alimentation et la technologie de l’environnement. La nanoscience et les nanotechnologies font une progression extrêmement rapide dans le monde scientifique et industriel.

Qu’est-ce que les nanomatériaux?

Les nanomatériaux sont des matériaux composés ou constitués de nanoparticules.

Qu’est-ce que les nanoparticules?

De nombreuses définitions différentes circules qui n’ont cependant qu’un seul élément commun : les nanoparticules sont des particules dont au moins une des dimensions est inférieure à 100 nm (nm = 10-9 m, un milliardième d’un mètre ; n = nano = neuf = nain)1. Afin de donner une idée de la grandeur de l’échelle : l’épaisseur d’un cheveu humain varie entre 20000 nm et 100000 nm.

La définition la plus fréquente affirme que les particules doivent être inférieures à 100 nm dans au moins une dimension. D’autres parlent de dimensions inférieures à 100 nm dans au moins deux dimensions ou du diamètre (diamètre géométrique, aérodynamique, de mobilité, de surface projetée ou tout autre diamètre). Quoi qu’il en soit, cela concerne des particules de très petites dimensions.

Le 20 octobre 2011, la Commission européenne a publié une recommandation sur la définition des nanomatériaux. La définition visée dans cette recommandation devrait servir de référence pour déterminer si un matériau doit être considéré comme un «nanomatériau» aux fins de la législation et des politiques de l’Union européenne.

Consultez la recommandation dans le Journal officiel n° L 275 de l’Union européenne: Recommandation de la Commission du 18 octobre 2011 relative à la définition des nanomatériaux (PDF)  

Une application correcte de cette définition requiert des méthodes et des méthodologies de mesure appropriées. Celles-ci sont abordées dans cette publication du 'Joint Research Centre' de la Commission européenne: Requirements on measurements for the implementation of the European Commission definition of the term "nanomaterial'" (PDF; 6,69 MB)  

Quelles sont les propriétés particulières des nanomatériaux et des nanoparticules?

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 nanoparticupes 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.        

D’où viennent les nanoparticules?

Les nanoparticules ne sont en soi pas nouvelles. Elles existent déjà depuis des milliards d’années. Les cellules vivantes sont pleines de « machines » construites à partir de protéines et d’autres structures avec des nanodimensions.

Les activités humaines sont également une source de nanoparticules. Au moment de faire un feu par exemple et de souder du métal, des nanoparticules se forment et se libèrent dans l’environnement.

Avec l’évolution de la technologie, l’homme est capable de toujours mieux contrôler la forme et la grandeur des matériaux à l’échelle nano. La possibilité apparaît ainsi d’étudier et d’exploiter les propriétés particulières des nanomatériaux. Une grande diversité de nanomatériaux est développée par les centres de recherche et les laboratoires industriels, dont quelques-uns ont déjà été commercialisés.

Quelles sont les utilisations des nanoparticules?

Au sein de différents secteurs tels que la médecine, l’agriculture, l’industrie, l’alimentation et la technologie de l’environnement, des développements prometteurs dans les nanosciences et la nanotechnologie suscitent de grandes attentes.

Différents nanomatériaux ont déjà été commercialisés. Par exemple, le carbon black (noir de carbone, suie synthétique) est ainsi appliqué pour renforcer des matériaux et dans le caoutchouc, et les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) comme absorbeurs de rayons UV dans les crèmes antisolaires. D’autres applications prometteuses qui seront issues de la nanotechnologie sont par exemple:

  • des implants plus durables et biocompatibles
  • la régénération du tissu
  • les neuroprothèses
  • la pose rapide et simple de diagnostic
  • le label des échantillons biomédicaux
  • l’emballage intelligent des denrées alimentaires (protection contre l’oxydation, indicateur de sécurité)
  • des vêtements plus légers, plus sûrs (ignifuges, protégeant des UV) et autonettoyants
  • des fenêtres autonettoyantes
  • la décontamination des sols encrassés
  • les détecteurs sensibles
  • des puces d’ordinateurs plus légères et plus rapides.

La liste des applications qui découlent de la nanotechnologie ne cesse de s’allonger et d’impressionner.

Quel est l’aspect financier de la nanotechnologie?

Vu la grande attention, des milliards d’euros et de dollars sont actuellement consacrés à la recherche et au développement de la nanoscience et de la nanotechnologie. Selon une évaluation, en 2004 3,3 milliards d’euros ont été consacrés à la recherche sur la nanotechnologie. En 2006, ce montant est monté jusqu’à 5 milliards d’euros. Pour 2010 et 2014, 110,0 milliards d’euros et 1900 milliards d’euros seraient respectivement consacrés à la nanotechnologie.

Les nanoparticules sont-elles dangereuses?

Les méthodes classiques pour classer des substances sur la base de leurs propriétés dangereuses ne permettent pas de répondre aujourd’hui à cette question explicitement par oui ou non.

Dans les développements de grande ampleur, il y a toujours également l’inquiétude sur les dangers potentiels: comment restons-nous maître de ces petites nanoparticules insaisissables? Les propriétés particulières qui rendent les nanomatériaux si attrayants, pourraient cependant également se retourner contre l’homme. Par exemple:

  • Que se passe-t-il si certaines de ces minuscules particules s’avèrent être aussi nocives que l’amiante par exemple ou les fines poussières?
  • Ces nanoparticules, avec des propriétés particulières, mènent-elles à de nouveaux risques toxicologiques?
  • Ces nanoparticules, avec une réactivité élevée, présentent-elles une interaction élevée avec le corps?
  • Ces toute petites particules ressentent-elles moins d’obstacles des systèmes de défense naturels tel que la peau et le trajet respiratoire?

Avec l’état actuel de la connaissance, il n’est pas possible de savoir à partir de quand il existe un risque excessif pour la santé en de ces très petites particules qui ont des propriétés chimiques et de surface particulières.

Outre les dimensions, la composition élémentaire des particules continue à jouer un rôle crucial. Les particules qui par exemple contiennent de l’oxyde de zinc, auront d’autres propriétés que des particules de dioxyde de titane.

Les caractéristiques de surface peuvent aussi influencer la toxicité: il existe ainsi des indications que les particules poreuses seraient moins toxiques que leurs équivalents non-poreux.

On estime également qu’il est très important que l’industrie, les chercheurs et l’administration continuent à s’engager dans une mesure croissante afin d’évaluer les risques des nanoparticules et de leur gestion.

Pour de plus amples informations sur les effets sur la santé des nanoparticules, voir entre autres le rapport de recherche de l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail: Les effets sur la santé reliés aux nanoparticules (PDF, 826 KB).

Quel point de vue la Commission européenne adopte-elle à l’égard de la nanotechnologie?

La Commission européenne estime que la nanoscience et la nanotechnologie offrent un grand potentiel pour le progrès sociale et la création d’emploi. Il est également important d’approfondir la connaissance et les implications relatives à ces développements. La rédaction et l’application de mesures de sécurité adéquates qui protègent le citoyen et le travailleur sont également devenues un besoin urgent vu que cette discipline importante et rapidement croissante au travail.2 

A ce sujet, la Commission européenne a entre autres introduit un plan d’action nanotechnologie, lancé un portail web sur la nanotechnologie, et rédigé un code de bonne conduite pour une recherche responsable en nanosciences et nanotechnologies (PDF, 112 KB).

Comment mesurer les nanoparticules (dans l’air)?

Jusqu’à présent, il n’existe aucune méthode pour mesurer de façon univoque le risque professionnel et l’exposition aux nanoparticules (dans l’air).

Les nanoparticules doivent avant tout être caractérisées (chimiquement et selon la forme) étant donné qu’ une différence en chimie de surface à l’échelle nano implique de grandes conséquences quant au risque. La dose exprimée comme une masse ou une concentration ne suffit pas pour décrire le matériel et ses risques. La caractérisation peut se faire via différentes techniques de mesurage; chaque nanomatériel spécifique pose ses exigences quant à la technique de mesurage.

Ensuite, l’exposition doit être déterminée. Pour ce faire, il existe actuellement les types de mesurage suivants:

  • distribution granulométrique
  • concentration en surface
  • concentration en nombre
  • concentration en masse.

Aucune de ces données de mesurage ne peut évaluer de façon univoque le risque d’exposition aux nanoparticules. Les différents types de mesurages sont également considérés comme complémentaires, bien que des tests toxicologiques indiquent que déterminer la concentration en surface reste le paramètre le plus pertinent pour les aérosols ultrafins inhalables.3 

Une technique universelle de mesurage, qui via un échantillonnage personnel, donne une image claire du risque pour un travailleur dans le secteur des nanotechnologies n’existe pas pour le moment. Les instruments disponibles sont souvent trop lourds et trop volumineux pour pouvoir les utiliser pour un échantillonnage personnel dans la zone respiratoire.

Le Rapport technique ISO/TR 27628:2007 offre un large aperçu de la situation en 2007 concernant la détermination de l’exposition professionnelle aux nanoaérosols, à l’aide tant d’analyses en vrac que d’analyses des particules individuelles. En outre, une information de fond est donnée sur les mécanismes de la formation des nanoaérosols et des exemples de processus industriels qui occasionnent une exposition aux nanoparticules.

Pour de plus amples informations et l'achat de ce rapport, voir sur le site Internet de l’Organisation internationale de normalisation (International Organization for Standardization (ISO)): ISO/TR 27628:2007 Air des lieux de travail -- Particules ultrafines, nanoparticules et aérosols nanostructurés -- Caractérisation et évaluation de l'exposition par inhalation.

Le Rapport technique ISO ISO/TR 13121:2011 sur l’évaluation des risques des nanomatériaux consacre également un chapitre à la détermination de l’exposition. Pour plus d’information et pour l’achat de ce rapport, voir sur le site Internet de l’ISO: ISO/TR 13121:2011 Nanotechnologies -- Évaluation des risques associés aux nanomatériaux.

L’harmonisation est extrêmement importante pour pouvoir comparer les résultats et nécessaire pour le développement de banques de données concernant l’exposition aux nanomatériaux. Dans ces articles scientifiques, des stratégies de mesure, des stratégies pour déterminer l’exposition ainsi que des tentatives pour harmoniser ces stratégies sont abordées:

Comment les nanoparticules se comportent-elles dans l’air?

Une autre question pertinente qui doit encore trouver une réponse dans le cadre de l’évaluation des risques pour la santé qu’occasionnent les nanoparticules, concerne le comportent des particules dans l’air.4  Les nanoparticules telles quelles sont-elles présentes dans l’air ou s’emmêlent-elles pour former des particules plus grandes avec des dimensions de par exemple quelques micromètres (= µm, un millionième de mètre)? Cet aspect est d’une importance exceptionnelle lors de l’évaluation des risques étant donné que les particules selon leur grandeur interagissent d’une autre façon avec le système respiratoire de l’homme.

Comment protéger les travailleurs contre l’exposition aux nanoparticules?

En prenant en considération le principe de précaution, on ne peut pas attendre les réponses définitives à toutes les questions déjà abordées ci-dessus pour instaurer des mesures de protection des travailleurs. Sur la base des données existantes pour le moment, un certain nombre d’instances et d’instituts ont déjà rédigés des directives sur la façon de manipuler les nanomatériaux sur le lieu de travail, qui sont ensuite régulièrement adaptées selon les nouvelles données des recherche. Quelques exemples:

Quelles initiatives le Service public fédéral Emploi Travail et Concertation sociale prend-il en rapport avec les risques pour la santé des nanoparticules sur le lieu de travail?

Le Service public fédéral Emploi Travail et Concertation sociale contribue via le Laboratoire de Toxicologie industrielle (LTI) à la recherche sur les risques pour la santé pour l’homme lors de l’exposition aux nanoparticules. Une attention particulière est consacrée à la présence de particules ultrafines (nanoparticules) dans l’air sur le lieu de travail.

En effet, les travailleurs constituent le premier groupe de personnes exposées. A l’exception des nanoparticules qui sont apportées intentionnellement dans ou sur le corps (moyens diagnostiques, crèmes antisolaires), les voies respiratoires des travailleurs représentent une première cible. Les expositions sur le lieu de travail sont sans aucun doute plus intenses et directes que celles dans l’environnement où l’on a le plus souvent affaire avec des produits ou matériaux formulés.

Pour mesurer les nanoparticules, un appareil a été acquis par le laboratoire de toxicologie industrielle (LTI) grâce auquel la surface des particules inférieures à 1 µm peut être mesurée. Le LTI est également actif dans le domaine de la mise au point de méthodes d’échantillonnage et de méthodes d’analyse afin de caractériser les nanoparticules dans l’air. Pour ce faire, on fait principalement appel à la microscopie électronique combinée aux analyses EDX.

Des mesurages sont effectués dans différents secteurs, tant dans les unités de production que dans les infrastructures pour la recherche. La pollution constatée aux différents endroits est comparée afin d’obtenir une image des niveaux de concentration pour les différentes sources de pollution et pour les situer par rapport aux mesurages « normaux » des lieux de travail où les risques sont déterminés par la concentration en masse, par exemple milligrammes par mètre cube.

Références

  1. Royal Society et Royal Academy of Engineering.
  2. Rapport Commission européenne IP/07/1140 du 19 juillet 2007.
  3. Maynard, A. (2006) Nanotechnology: The next big thing, or much ado about nothing? Ann. Occup. Hyg., 1-12.
    AIRMON 2008. Sixth International Symposium on Modern Principles of Air Monitoring and Biomonitoring. January 28-31, 2008. Geilo, Norway (PDF, 726 KB).
  4. AIRMON 2008. Sixth International Symposium on Modern Principles of Air Monitoring and Biomonitoring. January 28-31, 2008. Geilo, Norway (PDF, 726 KB).

Avis du Conseil supérieur pour la prévention et la protection au travail

Avis n° 179 du 7 février 2014 relatif à l’article 23 du projet d’arrêté royal relatif à la mise sur le marché des substances manufacturées à l’état nanoparticulaire (PDF, 126 KB) 

Renseignements complémentaires 

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