Les nanotechnologies

 

Contibution pour assemblée générale 2014 du Conseil National de la Prévention Civile
JL Pleynet, président commision sécurité industrielle et des transports du CNPC
Président d'honneur de l'AFTIM
Février 2014

 

Généralités et rappels

 

Les nanotechnologies sont des technologies qui fabriquent ou utilisent des substances dont la dimension est d'environ un milliardième de mètre ou nanomètres (nm). Pour donner un repère 1 nm est la dimension d'une chaîne de 5 à 10 atomes et un cheveu humain a un diamètre d'environ 80 000 nm.

Le « nanos » ont été isolés depuis seulement quelques décennies et depuis dix ans les scientifiques leurs propriétés spécifiques pour créer de nouveaux matériaux, de nouvelles structures qui sont utilisés dans les domaines aussi divers tels que la médecine, l'électronique, l'alimentation, l'énergie et la protection de l'environnement.

Les substances à l’état nano particulaires se retrouvent de plus en plus dans les produits de consommation du fait de l’intérêt de leurs propriétés particulières. Pour autant, leurs usages ainsi que leurs profils de risques, du fait du caractère émergent de cette technologie, demeurent encore peu connus.

 

De nouvelles applications utilisent les 'nano'

 

Voici quelques applications potentielles décrites par M. Robert Damel dans la lettre du CNPC n°37

 

« Dans le domaine des nanotechnologies, la presse spécialisée mentionne les travaux de certains chercheurs, dont ceux de la NASA, visant le fabrication d'un ascenseur spatial destiné à la mise en orbite des satellites. »

 

« Une autre information concerne la création de nano-usines dans lesquelles seraient fabriqués des nano-rassembleurs rendant possible l'assemblage d'atomes différents, ou leur propre assemblage, pour former des tissus ou des matériaux grâce aux particules de taille nanométrique et aux fragments d'ADN contenus dans leurs réservoirs. »

 

De nombreuses autres applications se développent en particulier dans le domaine des sciences médicales.

 

Voici ce qui est exposé dans le magazine « Futura-sciences » de novembre 2013 : « les chercheurs placent beaucoup d’espoirs dans les nanotechnologies pour trouver de nouveaux traitements contre les cancers. Par exemple, on pense utiliser des nanoparticules pour transporter des substances actives au cœur des cellules. Mais l’on peut aussi mettre à profit les nanosciences pour faire de la prévention plus efficacement. L’idée est de détecter les premiers signes de la maladie le plus tôt possible. Les scientifiques savent ainsi que dans de nombreuses cellules cancéreuses, les taux d’oxyde nitrique (NO, ou monoxyde d’azote) sont anormaux par rapport aux cellules saines, même si l’on n'en comprend pas très bien les raisons. »

Dans cet article il est aussi souligné que « depuis quelques années, les membres du laboratoire de Michael Strano au MIT développent des capteurs à base de nanotubes de carbone pour détecter des molécules bien spécifiques. En enveloppant ces nanotubes avec une séquence d’ADN particulière, ils en ont fait des nano capteurs capables d’identifier la présence de NO. En se fixant sur un nano capteur, la molécule modifie ses propriétés de fluorescence lorsqu’on l’illumine avec de la lumière laser dans l’infrarouge. De manière générale, la fluorescence des tubes augmente ou diminue en fonction du type de molécules que l’on veut identifier. »

Cette application nous a amené à examiner quelles sont les propriétés de ces nanotubes de carbone. Voici donc un coup de projecteur sur ce nano- élément.

 

Coup de projecteur sur les nanotubes de carbone (annexe figure 1)

 

 

Généralités

Ces éléments ont été identifiés dans les années 90 sont des tubes creux dont le diamètre st d'environ un nanomètre et dont la longueur est de quelques micromètres.

Un filament présente une résistance de 100 fois supérieure à l'acier, pour un poids divisé par six avec de plus une résistance peu commune aux hautes températures.

Les propriétés électriques, mécaniques et thermiques laissent entrevoir de nombreuses applications notamment dans les domaines tels que la microélectronique, les matériaux (car ils sont potentiellement cent fois plus résistants et six fois plus légers que l'acier) et comme nous l'avons vu les sciences médicales.

Risques santé

Sur le plan des risques liés à la santé l'INRS estime que les études toxicologiques sont insuffisantes et recommande d'appliquer le principe de précaution.

« Bien que leur existence soit déjà connue du grand public en raison des multiples applications prometteuses, les dangers pour la santé des nanotubes de carbone n'ont été que peu étudiés. Les publications existantes, parfois extrêmement sommaires, ne dévoilent que des données insuffisantes pour évaluer les risques encourus suite à une exposition aux nanotubes de carbone.
Or, compte tenu de l'engouement suscité par ces nouvelles substances chimiques, le nombre de travailleurs exposés devrait s'accentuer au cours des prochaines années. Il s'avère donc nécessaire de faire un point sur les caractéristiques et les applications des nanotubes de carbone, sur les connaissances toxicologiques actuelles et sur les moyens de prévention à mettre en œuvre lors de leur manipulation. Il est recommandé, jusqu'à ce que l'importance des expositions professionnelles et les risques sur la santé humaine correspondants soient mieux connus et évalués, d'appliquer le principe de précaution et de rechercher le niveau d'exposition le plus bas possible. »

Le marché mondial des nanotubes de carbone et son avenir

Le marché mondial devrait atteindre 1 Milliard d'Euros d'ici l'an prochain mais certains disent que du fait des risques liés à ce matériau (peut-être à rapprocher de l'amiante) et de la concurrence des pays asiatiques, la production en Europe serait peu attractive.

 

Autres produits nano particulaires: de nouveaux risques sont identifiés

 

Commission Européenne. Le Comité scientifique des risques sanitaires émergents et nouveaux de la Commission européenne (CSRSEN) soumet jusqu'au 2 février 2014 à consultation publique son avis préliminaire visant à évaluer les effets des nanoparticules d'argent (nano-argent) sur la sécurité, la santé et l'environnement ainsi que leur rôle dans la résistance antimicrobienne.

Estimant qu'il "subsiste certaines inquiétudes concernant les nanoparticules d'argent", la Commission européenne a mandaté en 2012 le CSRSEN sur ce projet d'avis scientifique. Cette saisine du comité intervient dans un contexte réglementaire européen visant à renforcer la sécurité des nanomatériaux mis sur le marché de l'UE. La Commission européenne a adopté en octobre 2012 une communication soulignant qu'il faut "soumettre les nanomatériaux à une évaluation des risques, qui devrait être réalisée au cas par cas, sur la base d'informations pertinentes. Les méthodes actuelles d'évaluation des risques sont applicables, même si des travaux sur certains aspects sont encore nécessaires."

Les nanoparticules d'argent (NP-Ag) seront évaluées dans le cadre du règlement Reach de l'UE sur les substances chimiques. La Commission envisage en effet de modifier certaines des annexes du règlement concernant les nanomatériaux, présents dans des substances ou des mélanges, et a encouragé l'Agence européenne des produits chimiques (Echa) à élaborer de nouvelles orientations pour les enregistrements après 2013. Le règlement biocides, entré en vigueur le 1er septembre 2013, prévoit également que les nanomatériaux entrant dans leur composition soient soumis à autorisation et étiquetés. Une procédure qui vise notamment le nano-argent utilisé comme bactéricide.

 

En France l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) doit également évaluer différentes substances dans leur forme nano particulaire, notamment dans le cadre du dispositif réglementaire « biocides » (dioxyde de silice, rapport en cours de finalisation), du plan d’action communautaire pour l’évaluation des substances du règlement REACH (dioxyde de titane dont les travaux prévus en 2014), et du programme de travail de l’agence (nano-argent dont le rapport attendu pour 2014).

 

Le point sur l'information et sur la prévention des risques liés aux nanoparticules

 

Où en sommes-nous de la déclaration obligatoire des substances à l'état particulaire (en application du règlement Européen REACH) ?

 

Plus de 930 déclarants, dont plus de 90 fournisseurs étrangers, ont réalisé 3400 déclarations au 30 juin 2013, date limite pour déclarer les substances fabriquées, distribuées ou importées en 2012.

Depuis le 1er janvier 2013, les fabricants, les distributeurs et les importateurs de substances à l’état nano particulaire doivent déclarer annuellement auprès du ministre chargé de l’environnement l’identité, les quantités et les usages de ces substances.

Les 3400 déclarations vont faire l’objet d’une analyse par l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail qui pourra les utiliser dans le cadre de son travail d’évaluation des risques.

Un rapport public, a été mis en ligne en novembre 2013 sur le site r-nano du ministère de l'écologie, du développement durable et de l'énergie. Il recense les substances déclarées et leurs usages.

 

D'autres avancées ont lieu dans le domaine de l'information des consommateurs. Ainsi, depuis juillet 2013, tout produit cosmétique contenant un nanomatériau doit voir figurer dans la liste de ses ingrédients la mention [nano] à la suite du nom de la substance concernée. Des obligations d’étiquetage similaires sont entrées en vigueur depuis septembre 2013 pour les produits biocides et entreront en vigueur en décembre 2014 pour les produits alimentaires.

 

 

Coup de projecteur sur les activités de l’Institut National de Recherche Sanitaire dans le domaine de la protection des travailleurs (INRS) dans le domaine des « nano ».

 

L'INRS a été très active en 2013 dans le domaine des « nano ».

Voici quelques-unes de ses réalisations.

 

·   Un nouveau laboratoire de l’INRS dédié à l’étude des risques liés aux nanomatériaux dans le monde du travail

Pour répondre à la manipulation croissante de nanomatériaux dans le monde du travail l’INRS s’équipe d’un nouveau laboratoire.

Situé sur son centre de Vandœuvre-lès-Nancy (Meurthe et Moselle), le Pôle nano de l’INRS regroupe sur 500 m² des activités de recherche portant sur la toxicité des nanomatériaux, sur la caractérisation des expositions professionnelles ainsi que sur la performance des équipements de protection collective et individuelle.

Déjà utilisés dans différents secteurs industriels (BTP, cosmétique, agro-alimentaire, automobile...), les nanomatériaux présentent un potentiel d’innovation technologique important et dans le même temps, soulèvent de nombreuses questions quant aux risques éventuels pour l’homme et l’environnement. Toutefois, les financements consacrés à la recherche sur les risques restent bien en deçà de ceux destinés au développement de ces nouveaux matériaux. Les applications augmentent, accroissant de ce fait le nombre de travailleurs susceptibles d’être exposés. C’est pourquoi l’INRS se mobilise depuis déjà plusieurs années pour apporter des réponses et les mettre à la disposition des entreprises et des laboratoires.

Le Pôle nano permet, en outre, de mutualiser les installations et les ressources humaines ainsi que de favoriser les synergies entre les différentes disciplines. Les équipes de l’INRS, composées de toxicologues, physiciens, chimistes et experts en aéraulique travailleront ensemble dans ce laboratoire en lien avec des partenaires nationaux (centres de recherche, universités) et internationaux (organismes homologues allemand, danois, finlandais…).

Ce nouveau laboratoire a été conçu et équipé suivant les recommandations émises par l’INRS pour la prévention des risques dans les laboratoires où sont manipulés des nanomatériaux manufacturés.

 

·   Communication INRS : analyses statistiques de mesures temps réel d’exposition professionnelle à des nano particules d’argent

L'objectif de cette communication est de présenter deux techniques statistiques permettant d'exploiter des données issues de mesures en temps réel d'un aérosol de nano particules d'argent. Les avantages et inconvénients sont présentés, ainsi que des éléments de bonnes pratiques concernant la collecte de mesures en adéquation avec leur exploitation future.

 

·   Pictogramme de signalisation pour les nanomatériaux (figure 2)

 

Ce pictogramme, créé par l'INRS, peut être utilisé sur un panneau d'avertissement et de signalisation pour indiquer la présence de nanomatériaux dans un local de travail (atelier, laboratoire...). Il peut être donc apposé à l'entrée d'un local où sont manipulés des nanomatériaux, mais aussi sur les équipements de travail, les poubelles ou les armoires de stockage. Préconisé et mis à disposition par l'INRS pour répondre aux exigences d'avertissement et de signalisation du risque, ce pictogramme ne figure pas cependant dans la réglementation relative à la signalisation de santé et de sécurité au travail.

·   L'INRS propose (en 2014) la mise en place d'un stagedestiné< span style='font-size:12.0pt;font- family:"Arial","sans-serif";mso-fareast-font- family: "Times New Roman";color:#444444;mso-fareast- language:FR'> à améliorer la caractérisation et la prévention des risques liés aux nanomatériaux manufacturés. Ce stage destiné aux chercheurs, ingénieurs, techniciens manipulant des nanomatériaux, médecins, préventeurs d'entreprise concernés par une activité professionnelle faisant usage de nanomatériaux. Il a pour objectif d'intégrer des connaissances sur les nanomatériaux en vue d'engager une démarche de prévention. Son contenu rassemble les connaissances scientifiques actuelles et les outils actuellement disponibles pour construire un programme de prévention

Fiche technique : référenceCJ1030

Durée2,5 jours à Vandoeuvre-lès- Nancy

 

Nanoscience et formations universitaires: quelle place pour le risque santé?

Sans avoir encore échangé avec les responsables des unités d'enseignement qui ont mis à leur programme des formations sur le « nano » nous vous proposons de balayer rapidement le contenu technique de ces formations. Un travail ultérieur consistera à revoir avec ces unités quel contenu « santé » est incorporé dans ces cursus.

 

Pour l'ENS Cachan

De par les compétences acquises en nano physique, nano-optique, physique et chimie des nanostructures, physico-chimie des surfaces, microscopie, imagerie, procédés de nano fabrication, nanomatériaux et nano biotechnologies, les métiers visés par cette spécialité sont très fortement liés au domaine des nanosciences et des technologies émergentes : chercheur et enseignant-chercheur, ingénieur de recherche et développement dans le domaine de l’optique, la nanoélectronique, la chimie, les matériaux, les biosciences, les biotechnologies, la santé…
Les diplômés pourront poursuivre leurs études dans le cadre de la préparation d’un doctorat au sein d’un laboratoire académique ou de recherche industrielle dans le cadre, par exemple, d’un contrat Cifre.

Pour Grenoble

La filière Physique-Nanosciences a pour objectif de former des ingénieurs et des chercheurs experts en physique et en nanotechnologies. Ils répondent aussi bien aux besoins des centres de recherche et développement industriels dans les domaines de la microélectronique, des dispositifs optiques, des télécommunications qu'à ceux des laboratoires de recherche publique (CNRS, Universités, CEA).

Les spécialités

·   Physique de la matière condensée

·   Physique pour le vivant

·   Nano physique et nanostructures

·   Physique subatomique et astroparticules

·   Astrophysique, plasmas, planètes

·   Physique pour les micro et nanotechnologies

·   Optoélectronique

 

 

Conclusion

 

Comme nous l'avons déjà écrit le domaine des nanoparticules est un vaste univers en expansion.

 

Il n'y a pas d'homothétie entre les propriétés physiques, chimiques et les risques santé des produits 'non-nano' et 'nano'.

 

La connaissance préalable qui permettrait la mise en place d'une prévention proactive n'existe pas d'une manière systématique et l'on a vu dans cet exposé plusieurs cas où l'on est devant le fait accompli.

 

Des actions sont menées par les autorités et par des organismes de prévention sont de plus en plus pertinentes mais la recherche préalable des risques potentiels est encore trop peu développée.

 

 

Sources

 

·   Le Comité scientifique des risques sanitaires émergents et nouveaux de la Commission européenne (CSRSEN)

·   L’Institut National de Recherche Sanitaire dans le domaine de la protection des travailleurs (INRS)

·   Article R. Damel dans la lettre du CNPC n °37

·   Site www.r- nano.fr

·   Magazine Futura- Sciences

 

Pour en savoir plus sur le dispositif législatif en place :

 

Les articles L. 523-1 à 523-3 du Code de l’environnement prévoient la mise en place, depuis le 1er janvier 2013, d’un dispositif de déclaration obligatoire des quantités et des usages des substances à l’état nano particulaire mises sur le marché en France. Cette obligation concerne les fabricants, les importateurs et les distributeurs de substances à l’état nano particulaire. Ce dispositif doit permettre de mieux connaître les substances mises sur le marché et leurs usages, de disposer d’une traçabilité des filières d’utilisation, d’une meilleure connaissance du marché et des volumes commercialisés et enfin de collecter les informations disponibles sur les propriétés toxicologiques et écotoxicologiques de ces substances.