dimanche 8 mai 2016

Les Nanoparticules Représentent un Risque Potentiel pour la Santé Humaine et la Contamination de l'Environnement



Des milliards de nanoparticules d'origine artificielle, y compris dans les aliments
et dans l'industrie pharmaceutique, sont ingérées quotidiennement par les humains



Qu’est-ce qu’une nanoparticule ?


Ce sont des molécules ayant une taille nano-métrique, entre 1 et 100 nano-mètres, (1 nanomètre est 1000 millions de fois plus petit qu'un mètre). L'échelle est de l'ordre des molécules. Elles sont plus grandes que des atomes et plus petites qu’une cellule. Présentes à l’état naturel ou dégagées accidentellement, on les appelle particules ultrafines. Fabriquées pour des besoins médicaux ou technologiques, elles prennent leur nom de “nanoparticules”.

On distingue les nanoparticules ‘élaborées’, fabriquées artificiellement, et les émissions secondaires, ‘sous-produits’ d’une réaction, comme les particules présentes dans la fumée de cigarette.

Les nanoparticules existent dans la nature  dans les éruptions volcaniques par exemple, ou encore sous les pattes du lézard gecko, qui s'accroche à toute surface. Elles peuvent aussi naître de l'activité humaine  comme les particules fines, issues par exemple de la combustion dans les moteurs diesel. Enfin, il y a les nanoparticules manufacturées, intentionnellement créées par l'homme.

Les nanoparticules artificielles sont fabriquées soit par fractionnement d’un matériau massif (approche descendante), soit par agglomération d’atomes (approche ascendante). Elles se présentent sous la forme de poudres, de gel ou de solutions. Leur intérêt réside dans leur taille qui leur confère des propriétés physico-chimiques inédites. Une même molécule peut d’ailleurs être inactive à l’échelle microscopique (10-6 m), et devenir très efficace à l’échelle nanoscopique.

Il existe des nanoparticules de n’importe quel matériau : carbones, céramiques, métaux, etc. Chacune a ses propres caractéristiques, notamment en ce qui concerne la toxicité et la pénétration. Elles sont aujourd’hui utilisées dans de nombreux domaines : électronique, cosmétique, automobile, chimie, textile, pharmacie, agroalimentaire, optique, etc.

Les nanoparticules peuvent représenter un risque pour la santé à cause de leur petite taille. Les nanoparticules ont une taille qui les place entre la matière macroscopique et l’échelle moléculaire, elles sont dangereuses pour l’organisme, car elles sont plus petites que nos cellules. Elles sont si petites qu’elles traversent notamment sans difficulté la barrière encéphalique chez les humains. Au-dessous de 100 nanomètres, la surface de contact avec le milieu extérieur devient proportionnellement très importante par rapport au volume total de la particule. Elle devient donc particulièrement réactive. Un exemple de ceci est le fer. Un clou de fer ne brûle pas, mais la même quantité de fer sous forme de poussières très fines est extrêmement inflammable lorsqu'il est exposé à l'air. De même, les substances qui sont normalement inertes, peuvent causer des réactions chimiques inattendues dans le corps humain ou l'environnement lorsqu'elles sont sous forme de nanoparticules.

Leur impact n’est pas encore bien connu, car l’usage des nano-matériaux ne date que des années 1990. L’évaluation des risques liés aux nanotechnologies a du retard. Et si les experts sont unanimes sur la nécessité d’augmenter les recherches, l’ampleur de la tâche est titanesque. Des centaines de nano-matériaux différents sont déjà sur le marché.

Les nanoparticules peuvent également avoir un impact négatif sur l’environnement, car à cause de leur taille, elles ne sont pas filtrées dans l’eau ou dans l’air et se répandent directement dans la nature.


Des chercheurs montrent l'influence des nanoparticules sur l'absorption du fer


Des chercheurs de l'Université de Binghamton et de Cornell University dans une étude, publiée dans la revue Nature Nanotechnology en février 2012, affirment qu’une exposition par voie orale à des nanoparticules de polystyrène affecte l'absorption du fer. Ces particules minuscules, même à faibles doses, peuvent avoir un impact important sur notre santé à long terme.

Les humains consomment énormément de nanoparticules, environ 100 billions tous les jours, étant donné qu'elles ont une ultra-petite taille leur utilisation est de plus en plus courante et commune dans les produits alimentaires industriels et les produits pharmaceutiques.

Les chercheurs ont pensé que la meilleure façon de mesurer les effets plus subtils de ce type de consommation était de surveiller la réaction des cellules intestinales, de deux manières: in vitro, par le biais de cellules de muqueuses intestinales de l'homme cultivées en laboratoire, et in vivo, à travers les muqueuses intestinales de poulets vivants  le tractus gastro-intestinal d'un poulet a des caractéristiques très semblables à celles d'un être humain . Les deux séries de résultats ont indiqué la même chose: une exposition aux nanoparticules influe sur l'absorption des nutriments dans la circulation sanguine. L'absorption du fer, un nutriment essentiel, était d'un intérêt particulier en raison de la façon dont il est absorbé et transformé à travers les intestins.

Utilisant des cellules intestinales en plaques de Pétri, ainsi que des poulets vivants, les chercheurs ont vérifié les effets d’une exposition aiguë et d’une exposition chronique aux nanoparticules.

50 nm nanoparticules de polystyrène carboxylés
(en vert) en interaction avec un modèle de
culture cellulaire de l'épithélium intestinal (en rouge)
L’équipe de Gretchen Mahler y Michael Shuler a utilisé des nanoparticules de polystyrène en raison de ses propriétés fluorescentes facilement identifiables et constaté que pour de brèves expositions, l'absorption du fer a chuté d'environ 50%. Lorsqu’ils ont prolongé cette période de temps, l'absorption du fer a en fait chuté d'environ 200%. Les chercheurs ont suivi l'absorption du fer à la fois in vivo et in vitro et ont constaté que les nanoparticules de polystyrène affectent le processus d'absorption et provoquent une réaction physiologique.

Alors que des expositions prononcées par voie orale ont causé des perturbations au transport intestinal du fer, l'exposition chronique a provoqué un remodelage des villosités intestinales qui sont essentielles à la capacité des intestins à absorber les nutriments, ce remodelage les rend plus grandes et plus larges, permettant ainsi au fer d'entrer dans la circulation sanguine plus rapidement.

Des cellules intestinales
exposées aux nanoparticules
Shuler admet que ce remodelage des villosités intestinales, dont les effets secondaires nocifs ne sont pas connus à présent, a été positif, et il illustre aussi la capacité de l'organisme à s'adapter aux situations changeantes et potentiellement dangereuses. Mais il fait aussi valoir que ce remodelage est une démonstration claire de l'ampleur remarquable qui peut avoir l'influence de ces nanoparticules, qui, à une époque, ont été largement étudiés et considérées comme sûres. La principale préoccupation serait que, en provoquant des changements qui en eux-mêmes sont inoffensifs et difficilement détectables, certains de ces changements mettent en place des conditions nécessaires pour, par exemple, permettre une absorption supérieure à la normale des substances qui en grandes quantités sont dangereuses.

Micro-sphères de polystyrène
Le polystyrène est un matériau courant dans des substances telles que les additifs alimentaires et les vitamines. Aux États-Unis, il est approuvé par la Food and Drug Administration. La FDA laisse le contrôle de l'utilisation des nano-matériaux aux fabricants. Elle n'effectue aucune surveillance sur l'utilisation de nanoparticules.

La prochaine étape est de mesurer si les perturbations semblables ont aussi lieu dans l'absorption d'autres nutriments comme le calcium, le cuivre et le zinc, ainsi que d'autres nutriments tels que les vitamines liposolubles A, D, E et K.


Les enfants sont les premiers exposés aux nanoparticules de dioxyde de titane


Selon une étude  “Titanium Dioxide Nano-particles in Food and Personal Care Products”  de l’Arizona State University, publiée dans Environmental Science & Technology, la revue de l’American Chemical Society  en 2012, les enfants seraient les plus exposés aux nanoparticules de dioxyde de titane  utilisées comme colorant blanc (E171)  en raison de leur consommation de bonbons.

Les chercheurs soulignent que le dioxyde de titane est un additif commun à de nombreux produits de consommation, de la peinture à l’alimentation en passant par les cosmétiques. Le dioxyde de titane sous forme de nanoparticule est classé cancérigène possible pour l’homme, par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) depuis 2007, il est considéré comme un perturbateur des fonctions cérébrales.

Notre corps libère des nanoparticules qui passent à travers les mailles des usines de traitement des eaux usées pour se retrouver dans les lacs et les rivières.

Produits contenant des nanoparticules de dioxyde de titane

Les chercheurs ont acheté et testé des aliments, des produits de soins personnels, des peintures et des adhésifs. 36% des particules sont inférieures à 100 nm dans au moins une de leurs dimensions et se dispersent facilement dans l’eau sous forme de colloïdes assez stables.

Les aliments les plus riches en dioxyde de titane incluent les bonbons, chewing-gums et autres friandises. Parmi les produits de soins personnels, les dentifrices et les crèmes solaires contiennent, en moyenne, 1% à plus de 10% de leur poids en titane. En revanche, les crèmes de soin, en dépit de leur couleur blanche, la plupart des shampooings, déodorants et crème à raser contiennent les niveaux les plus bas en titane. Pour plusieurs produits pharmaceutiques très consommés, la teneur en titane varie de moins de la limite de détection (0,0001 μg Ti / mg) à un maximum de 0,014 μg de Ti / mg.

L’équipe conclut que les enfants consomment plus de dioxyde de titane que les adultes parce que les sucreries comme les bonbons, guimauves et glaces sont parmi les produits à plus hauts niveaux de dioxyde de titane. L’exposition typique pour un adulte (américain) a été évaluée de l’ordre de 1 mg par kilogramme de poids corporel/par jour.

Les chercheurs insistent sur la nécessité de réguler les teneurs dans les produits alimentaires car ils sont de loin, les plus susceptibles de représenter un risque potentiel pour la santé des humains et des animaux et de contaminer l’environnement.

Néanmoins, l'inventaire le plus complet est celui réalisé par le Think Tank Woodrow Wilson Institute en 2011, le "Project on Emerging Nanotechnologies". Il a recensé 1.371 produits dans le monde, dont 367 en Europe. Près d'un sur dix concernait le secteur alimentaire : revêtement intérieur des bouteilles de bière Corona, eau pour femmes enceintes et bébés (La Posta del Águila), nombreux compléments alimentaires, vitamines et produits amaigrissants. En France l'inventaire se borne à des produits cosmétiques, comme le parfum Mademoiselle de Chanel.

Un rapport des Amis de la Terre cite aussi de nombreux produits, de la vitamine E soluble de BASF au revêtement intérieur des réfrigérateurs LG Electronics. Beaucoup de plus grandes entreprises de l'industrie alimentaire, dont Nestlé, Unilever et Kraft, font des recherches en nanotechnologies pour la transformation et l'emballage des aliments. D'après l'association, BASF, Cadbury Schweppes, Danone, Mars Inc. ou encore Pepsico font aussi partie des principales firmes qui investissent dans la recherche sur ces nano-matériaux.


Rapport de l'OCDE sur la pollution par les nanoparticules industrielles


L’Organisation de coopération et de développement économique (OCDE)  qui regroupe les 34 États les plus riches de la planète  a publié  en mars 2016 un rapport démontrant que les nanomatériaux ne sont pas traités par les stations d’épuration et les usines d’incinération. Ces particules se diffusent ainsi largement dans l’environnement.

On utilise de plus en plus de matériaux d’une taille comprise entre un et cent nano-mètres. Lorsqu’ils arrivent en fin d’utilisation, il est très difficile de les récupérer lors des traitements des déchets solides et des eaux usées des ménages et des industriels. On assiste donc aujourd’hui à une dispersion à grande échelle de ces substances qui ont un impact non évalué sur l’environnement.

Le succès des nanomatériaux peut être qualifié de fulgurant. Présents dans les produits cosmétiques, les engrais et pesticides, l’électronique, les textiles antibactériens, les articles de sport ou encore les batteries lithium-ion, les nanomatériaux équipent désormais plus de 1300 produits de consommation. Les applications ont été multipliées par 5 entre 2006 et 2011. En 2012, il s’en est fabriqué 11 millions de tonnes pour une valeur de 20 milliards d’euros. Malgré cette tendance et les risques qui y sont associés, les déchets contenant des nanomatériaux sont mélangés avec les autres résidus sans aucune précaution ou traitement particulier. A défaut d’être récupérées, ces particules très fines se retrouvent dans la boue des stations d’épuration, dans les fumées des incinérateurs ou dans les lixiviats (jus pollués) des décharges.

Tout aussi abyssale est l’ignorance sur l’effet des particules sur les sols, dans l’air et dans les eaux, assure encore l’OCDE. L’inquiétude porte notamment sur la qualité des sols agricoles. Les boues de stations d’épuration servent d’engrais. Quel est le comportement des noirs de carbone et oxydes de titane dans le sol ? Sont-ils absorbés par les plantes ? Peuvent-ils à terme affecter la santé humaine ? Ces questions seraient aujourd’hui sans réponse. Ingérés, ces matériaux pourraient provoquer des cancers du poumon et des effets toxiques sur le système nerveux.

Les nanoparticules peuvent cependant être filtrées. Les meilleures stations d’épuration arrivent à éliminer jusqu’à 80% de cette charge polluante. Les systèmes de lavage de fumée sont également très efficaces. Mais ces techniques de dépollution sont encore peu répandues parmi les États membres. Leur diffusion serait pourtant d’autant plus nécessaire que les nanoparticules perturbent l’efficacité des traitements biologiques des eaux usées.

L’OCDE préconise d’augmenter l’effort de recherche sur la toxicité des nanomatériaux dans l’environnement, de moderniser les systèmes de traitement des déchets et d’améliorer les taux de recyclage des objets utilisant ces produits.


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Des applications variées de nanoparticules


Les nanoparticules sont à peu près bonnes à tout faire, pour des applications plus ou moins utiles. Dans les emballages alimentaires, elles peuvent servir à barrer la route aux UV, à imperméabiliser un contenant, mais aussi de filtre anti-microbien, d'agent anti-odeurs, de capteur d'humidité. Le nano-aluminium, par exemple, rend le papier aluminium plus réfléchissant et moins collant.

Dans les vêtements, elles peuvent apporter des qualités anti-bactériennes et limiter les odeurs. On les utilise aussi pour fabriquer des verres de lunettes et peintures résistants, ou pour augmenter l’adhésion des pneus à la route. Les particules d’argile dans le plastique rendent les bouteilles de bière plus solides.

En medicine, des nanoparticules sont capables de cibler directement le cœur des tumeurs cancéreuses pour leur livrer un traitement à domicile. Les chimiothérapies classiques diffusent dans tout l’organisme et ne distinguent pas entre les tissus sains et les tissus malades, d’où des effets secondaires généralement très importants. Ici, les nanoparticules ne relâchent le produit qu’une fois en contact de la tumeur. Elles ont permis d’utiliser un médicament plus concentré et moins risqué pour le reste de l’organisme. Des doses minimes de médicament ont suffi au nano-traitement pour faire effet : seulement 20 % de ce qui est prescrit habituellement.

Certaines nanoparticules ont des effets toxiques


Le corps humain ne fait pas exception : les nanoparticules peuvent s’y infiltrer, par voie cutanée, digestive ou par inhalation. Elles peuvent migrer vers différents organes, ou encore traverser la barrière hémato-encéphalique et se retrouver dans le cerveau.

Il est assez difficile de déterminer leurs effets nocifs. Les études de toxicité des nanoparticules par voie orale sont rares. Mais plusieurs travaux scientifiques suggèrent que les nanoparticules ayant traversé la barrière gastro-intestinale se retrouvent dans le foie, les reins, le cœur et le cerveau.


Nanoparticules dans les aliments


Les nanoparticules sont également présentes dans notre alimentation. Elles peuvent modifier la couleur, l’odeur, le goût, la fluidité, la texture, la conservation des aliments mais aussi être incorporés aux emballages pour agir sur leur conservation, leur traçabilité et leur recyclage. Elles peuvent renforcer les arômes ou les effets nutritionnels d'un aliment, réduire les graisses et les calories qu'il contient, augmenter le nombre de fibres, de protéines, ou encore de vitamines, changer sa couleur.

Par exemple, les nanoparticules d’oxyde de silice (E551) améliorent les émulsions. Elles sont ajoutées dans le sel, les soupes, les laits, le chocolat, les crèmes en poudre et les hamburgers. Quant au dioxyde de titane sous forme nano, il est utilisé comme agent blanchissant pour le glaçage, mais aussi pour l’enrobage des bonbons afin d’empêcher l’oxygène et l’humidité d’altérer le produit et ainsi accroitre sa durée de conservation.

Plus de 300 nano-aliments ont été répertoriés et constituent déjà un marché de plusieurs centaines de milliards de dollars dans le monde, les Etats-Unis en tête, suivis par le Japon et la Chine.

Il y a de multiples moyens, pour une nanoparticule, de pénétrer dans notre alimentation.

Et en premier lieu, de manière fortuite. Elles sont en effet utilisées dans des domaines extrêmement variés  pneus, crèmes solaires, panneaux photovoltaïques, etc.  et peuvent donc être relâchées dans la nature. Elles sont aussi utilisées dans l’agriculture, par exemple dans certains pesticides. Des chercheurs ont montré que des plants de soja pouvaient par exemple absorber, jusque dans leurs haricots. Des nanoparticules d’oxyde de zinc sont présentes dans des produits cosmétiques.

Elles sont de plus en plus présentes dans le secteur alimentaire pour les innombrables propriétés qu’elles font miroiter  pour les emballages en particulier.

Enfin, elles sont directement incorporées dans les aliments via les additifs alimentaires.


Législation


Difficile de savoir quels produits alimentaires contiennent des nanomatériaux. Leur usage demeure opaque. La France a adopté dès le 1er janvier 2013, l’obligation de déclaration des produits qui en contiennent. L’obligation d’étiquetage a été différée par la Commission européenne sous la pression de l’industrie agro-alimentaire.

Les industriels n'étant pas sommés, jusqu'ici, de déclarer les produits contenant des nanoparticules, l'information à ce sujet se fait rare et partielle. S'il existe plusieurs inventaires de ces produits dans le commerce, ils se fondent uniquement sur ce qu'affichent les entreprises  or, l'usage des nanotechnologies est de moins en moins brandi comme argument commercial , sans vérification possible.

Dernier ajout en mars 2016. Le nouveau texte rend obligatoire la demande d'autorisation préalable à la mise sur le marché des denrées alimentaires contenant des nanomatériaux. Malgré cette avancée, la surveillance de l'innocuité des nanomatériaux dans l'alimentation demeure largement en deçà de ce que la société civile et les députés européens les plus sensibilisés aux risques demandent, depuis des années désormais.

Étant donné que les fabricants ne sont pas obligés d'informer  sur l'inclusion des nanoparticules et que très peu d’analyses ont été effectués sur les aliments transformés afin de déterminer leur présence, il est impossible de fournir une liste complète des aliments qui contiennent des nanoparticules.


Comment éviter les nanoparticules alimentaires ?


L’étiquetage des nanoparticules est en principe obligatoire depuis décembre 2014, mais de nombreux industriels souhaitent retarder son application. Il a été suspendu par la révision du règlement sur les «nouveaux aliments» finalement voté au Parlement européen à la fin d'octobre 2015.

Les stratégies visant à empêcher les nanoparticules sont les mêmes que pour éviter les toxines présentes dans les aliments.

1) Il faut apprendre à les repérer :

* Le nano-argent. Puissant antibactérien et conservateur dans les plats préparés, les charcuteries, les légumes épluchés, pâtisseries industrielles, les sodas et boissons aux fruits.
* Les nanoparticules d’oxyde de silice. Dans les farines blanches fluides, le sucre et le sel en poudre raffinés, les conserves et les plats tout préparés (soupes, mayonnaises, sauces) et même les yaourts.
* Les nanoparticules de dioxyde de titane. Accentuent les couleurs ou au contraire le blanchissement, dans les bonbons, les yaourts mais aussi dans les produits frais (salades, fruits, légumes, crevettes) pour leur conserver des couleurs éclatantes.

2) Supprimer les plats tout préparés, les aliments raffinés (farine, sucre et sel), les aliments sur-emballés ou ayant voyagé longtemps sur de longues distances, les bonbons, les boissons industrielles.

3) Privilégier les circuits courts, les produits biologiques. Il faut se méfier des conservateurs alimentaires qui contiennent souvent des nanoparticules, ainsi que des emballages.

Il est impossible d’éviter les nanoparticules si l'on consomme des aliments transformés, et on ne peut pas le savoir parce que l'étiquette ne le signale pas. Beaucoup plus préoccupante est l'utilisation de méthodes de culture qui utilisent également des nanoparticules.

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