L’agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail (Affset) rendait publique, en octobre dernier, ses travaux sur les risques éventuels des nanoparticules (Nanomatériaux : concilier l’innovation et la sécurité sanitaire). Elle souhaite ainsi contribuer à l’information et la formation du public. Mais où en est débat public dans ce domaine ?

L’association Vivagora a déjà organisé plusieurs cycles d’échanges sur ce sujet depuis 2006. Trop souvent pourtant, le grand public se sent éloigné de ces sujets jugés à tort trop futuristes. Cela crée le risque d’une bipolarisation entre d’un coté les industriels et de l’autre des militants.

Pour éviter de reproduire les erreurs du débat sur les OGM, il est urgent de disposer d’informations transparentes sur l’état actuel des connaissances comme le propose par exemple l’Afsset, mais également que toutes les parties concernées aient la possibilité et le souhait de participer.

Les chercheurs s’impliquent de plus en plus dans le débat. Après l’école CNRS d’éthique des sciences en mars 2007 destinée à donner aux chercheurs les informations et les outils nécessaires (y compris philosophiques), un groupe informel de chercheurs a organisé à Grenoble le 9 octobre dernier un colloque ouvert au public et aux organisations syndicales (Comment appréhender les risques des nanoparticules d’aujourd’hui et de demain).

De leur coté, les politiques (y compris au niveau territorial) et les associations se mobilisent pour organiser des conférences, des consultations et des débats pour produire des recommandations (voir par exemple les 14 synthèses de débats et travaux dans Nanotechnologies : le point sur les débats, des orientations pour demain issus des Cahiers d’acteurs publiés par la Cité des sciences et de l’industrie en 2007).

Mais tous ces échanges auront peu d’impact si l’information n’arrive pas suffisamment au niveau du grand public. Beaucoup considèrent que le sujet est trop complexe ou nécessite un temps trop long pour accéder à un niveau de compréhension suffisant pour participer au débat. Ce qu’il faut comprendre des enjeux, des promesses et des risques liés aux nanosciences et nanotechnologies est cependant tout à fait accessible.

Les nanoparticules, à la fois si banales et si anciennes

On peut dater l’origine du débat au 29 décembre 1959, lorsque Richard Feynman, devenu ensuite prix Nobel de physique, a prononcé un discours intitulé : « il y a plein de place en bas de l’échelle ». Il voulait signifier ainsi que le champ des possibles s’ouvrait extraordinairement avec la maîtrise technologique des tailles extrêmement petites comprises entre un et cent milliardièmes de mètres (on parle de nanomètres, cent mille fois plus petit que l’épaisseur moyenne d’un cheveu).

Pourtant, des particules ou des objets de cette taille existent depuis longtemps autour de nous. Des « particules ultra fines » peuvent être produites par exemple lors de la combustion d’une cigarette (particules de 10 à 500 nm), dans un moteur diesel (entre 60 et 80 nm) ou avec un simple barbecue. Les chercheurs ont même trouvés des nanotubes de carbone datant du néolithique, il y a 10 000 ans dans une carotte de glace au Groenland.

Aujourd’hui, dans des conditions classiques, nous sommes entourés de nanoparticules, en moyenne dix mille par centimètre cubes d’air. Une bougie allumée produit chaque seconde 3,6 billions de nanoparticules. Si les nanoparticules sont à la fois si banales et si anciennes, pourquoi alors suscitent-elles tant d’intérêt ?

Fabriquer des objets de plus en plus petits présente de nombreux avantages. Les transistors inclus dans les circuits intégrés de nos appareils électroniques sont gravés avec une finesse de 65 nanomètres, et même 45 nanomètres pour les plus récents. Des systèmes mécaniques, hydrauliques, optiques ou énergétiques, aujourd’hui principalement de taille micrométrique, permettraient un champ immense d’application si nous arrivions à les réaliser à une taille nanométrique.

Déjà, des nanograins d’oxyde de fer auxquels on a ajouté des agents anticancéreux sont acheminés au plus près des tumeurs pour éviter les inconvénients d’une chimiothérapie sur l’ensemble du corps (les études cliniques commencent actuellement sur l’homme).

Mais c’est dans le domaine des nanomatériaux que les résultats sont les plus immédiats puisque certains sont commercialisés depuis plusieurs années dans des pneus, des cosmétiques, des emballages alimentaires…

Environ 2000 nanoparticules manufacturées sont d’ores et déjà commercialisées

Il faut comprendre que la plupart des matériaux qui nous entourent sont constitués d’agglomérats de grains fins, comme les pâtés réalisés sur la plage par les enfants qui sont constitués de grains de sable. Ainsi, les objets en aciers qui nous semblent si durs sont en réalités constitués d’agrégats d’aciers, en général d’une taille micrométrique (un millionième de mètre).

Mais très souvent, les propriétés d’un matériau dépendent de la taille des grains qui les constituent : le cuivre devient de plus en plus dur au fur et à mesure que les grains deviennent plus fins, le dioxyde de Titane devient opaque aux ultraviolets mais transparent à la lumière visible (il est utilisé pour des crèmes solaires afin d’éviter un voile blanc disgracieux sur la peau).

Les nanoparticules ne sont pas toujours agglomérés dans des « nanocomposites ». Elles peuvent également être disposées en surface pour réaliser par exemple des revêtements (dans ce cas une des dimensions du matériau reste à l’échelle nanométrique), en fibres monodimensionnelles comme les célèbres « nanotubes de carbone » particulièrement résistants et légers, ou même sous la forme de poudres et d’aérosols.

Une des nombreuses particularités des objets de petite taille est que pour un même volume occupé, la surface cumulée des grains devient de plus en plus grande. Un ensemble de grains de dix nanomètres rassemblés dans une boite de 5 centimètres de coté ont une surface totale supérieure à celle d’un terrain de football. Or plus la surface est grande et plus les interactions se font avec l’environnement.

Ainsi, le petit lézard appelé gecko dispose sous ses pattes de très nombreux poils de taille nanométrique qui lui offrent une exceptionnelle adhérence. Des petits robots qui utilisent cette technique pour grimper sur les murs sont réalisés à l’université de Carnegie Mellon et un chercheur italien, Nicola Pugno, travaille même à la réalisation d’un « costume de Spiderman« .

Mais si les nanotechnologies, avec leur surface très importante par rapport à leur volume interagissent plus facilement avec l’environnement, elles peuvent le faire également avec le vivant. Elles ont même la taille idéale pour créer des relations avec nos protéines ou nos gènes.

Certaines nanoparticules comme l’argent ou le cuivre peuvent provoquer des processus d’oxydation dans les cellules. Par ailleurs, le vivant utilise un système de « clé » pour activer ou inhiber un gène ou une protéine. Il arrive parfois qu’une nanoparticule ait la forme de la clé et active alors tout un processus biologique.

Ainsi, bien qu’environ 2000 nanoparticules manufacturées soient d’ores et déjà commercialisées, la toxicité ou l’innocuité peut être différente pour chacune d’elle. Les travaux épidémiologiques sont toujours longs, et ils sont rendus plus complexes par la difficulté de mesurer la taille et la composition des nanoparticules. Les recherches avancent cependant et nous en connaissons chaque jour plus sur de nombreux nanomatériaux.

Nous ne connaissons encore complètement ni les opportunités, ni les risques

Connaître la toxicité n’est cependant pas suffisant. Nous sommes tous les jours soumis à des matériaux très usuels et néanmoins nocifs comme le cuivre. Il nous faut également prendre en compte l’exposition pour appréhender un risque. C’est d’ailleurs ici que se place le principe de précaution proposé par l’Afsset et d’autres organisations.

Cependant, il faut également prendre en compte la propension des nanoparticules à s’agglomérer (du fait de leur grande surface par rapport à leur taille qui facilite les interactions). Ces agrégats seront plus facilement bloqués lors de l’inhalation, mais ils se déposeront plus facilement sur des surfaces, pouvant entraîner une augmentation des risques de contamination par voie orale ou cutanée.

Il est possible de filtrer les nanoparticules pour éviter ou réduire l’exposition. Nous savons par exemple que les particules de diesel sont nocives, mais que les pots catalytiques réduisent le risque. Paradoxalement, même des particules de taille plus faible que l’espace entre les fibres du filtre peuvent être bloquées car plus les particules sont petites (et légères) et plus elles sont sensibles à l’agitation thermique et ont du mal à passer « au travers des mailles ». Un filtre arrêtant les particules de 300 nm bloquera encore plus facilement les particules de taille inférieure.

Nous avons également une connaissance sur la façon de traiter les produits potentiellement dangereux. C’est même le fondement de l’accord européen REACH entré en vigueur en 2007, qui fixe les conditions de fabrication, d’importation, de mise sur le marché et d’utilisation des substances chimiques.

Les nanomatériaux ne sont pas explicitement nommés dans REACH, mais ils peuvent être considérés comme des substances chimiques, définies comme « un élément chimique et ses composés à l’état naturel ou obtenus par un procédé de fabrication ».

Il restera à vérifier que les nanoparticules sont bien soumises à REACH, mais il sera également nécessaire de faire des adaptations pour prendre en compte la spécificité des nanoparticules. Il faudrait ainsi adapter les seuils, que ce soit pour les valeurs à déclarer (actuellement pour des productions d’une tonne ou plus) que les valeurs d’exposition acceptables.

Certains considèrent qu’il ne faut pas dépasser 5 mg/m3 de dioxyde de Titane avec des grains fins et 0,1 mg/m3 pour des grains ultrafins de taille nanométrique. Une autre façon de prendre en compte ce point consiste à s’intéresser non plus au poids des substances, ni même au nombre, comme c’est le cas des fibres (telles que l’amiante), mais de fixer les limites en fonction de la surface d’interaction totale des nanoparticules.

Les nanotechnologies offrent des promesses sans précédent pour la médecine, la production d’énergie, l’assainissement de l’eau et beaucoup d’autres domaines. Elles présentent également des risques qui sont encore mal évalués.

Cependant, nous avons aujourd’hui non seulement l’arsenal réglementaire de base avec REACH mais aussi les connaissances scientifiques suffisantes pour le faire évoluer afin de mettre en œuvre un véritable principe de précaution sur l’exposition aux risques sanitaires et environnementaux.

Nous ne connaissons encore complètement ni les opportunités ni les risques des nanotechnologies, mais comme le dit Antoine de Saint Exupéry, « quant à l’avenir il ne s’agit pas de le prévoir mais de le rendre possible ».

Jean-Michel Cornu

Pour aller plus loin :

• Jean-Michel Cornu, Prospectic, FYP éditions, 2008.
• Dorothée Benoit Browaeys, Le Meilleur des Nanomondes, Buchet-Chastel, 2009.