Qu’est-ce que la nanotechnologie?
La nanotechnologie est la science, l’ingénierie et la technologie menées à l’échelle nanométrique, soit environ 1 à 100 nanomètres.
Le physicien Richard Feynman, le père de la nanotechnologie.
Les nanosciences et les nanotechnologies sont l’étude et l’application de choses extrêmement petites et peuvent être utilisées dans tous les autres domaines scientifiques, tels que la chimie, la biologie, la physique, la science des matériaux et l’ingénierie.
Vidéo : Plongée dans le nanomonde
Les idées et les concepts qui sous-tendent les nanosciences et les nanotechnologies ont commencé par une conférence intitulée « There’s Plenty of Room at the Bottom » par le physicien Richard Feynman lors d’une réunion de l’American Physical Society au California Institute of Technology (CalTech) le 29 décembre 1959, bien avant la terme nanotechnologie a été utilisé. Dans son discours, Feynman a décrit un processus dans lequel les scientifiques seraient capables de manipuler et de contrôler des atomes et des molécules individuels. Plus d’une décennie plus tard, dans ses explorations de l’usinage d’ultraprécision, le professeur Norio Taniguchi a inventé le terme nanotechnologie. Ce n’est qu’en 1981, avec le développement du microscope à effet tunnel qui pouvait « voir » les atomes individuels, que la nanotechnologie moderne a commencé.
Concepts fondamentaux en nanosciences et nanotechnologies
Il est difficile d’imaginer à quel point la nanotechnologie est petite . Un nanomètre est un milliardième de mètre, soit 10 -9 de mètre. Voici quelques exemples illustratifs :
- Il y a 25 400 000 nanomètres dans un pouce
- Une feuille de papier journal a une épaisseur d’environ 100 000 nanomètres
- À une échelle comparative, si une bille était un nanomètre, alors un mètre serait la taille de la Terre
Les nanosciences et les nanotechnologies impliquent la capacité de voir et de contrôler des atomes et des molécules individuels. Tout sur Terre est composé d’atomes : la nourriture que nous mangeons, les vêtements que nous portons, les bâtiments et les maisons dans lesquels nous vivons et notre propre corps.
Mais quelque chose d’aussi petit qu’un atome est impossible à voir à l’œil nu. En fait, il est impossible de voir avec les microscopes généralement utilisés dans les cours de sciences au lycée. Les microscopes nécessaires pour voir les choses à l’échelle nanométrique ont été inventés au début des années 1980.
Une fois que les scientifiques ont eu les bons outils, tels que le microscope à effet tunnel (STM) et le microscope à force atomique (AFM), l’ère de la nanotechnologie est née.
Bien que les nanosciences et les nanotechnologies modernes soient assez récentes, les matériaux à l’échelle nanométrique ont été utilisés pendant des siècles. Des particules d’or et d’argent de tailles différentes ont créé des couleurs dans les vitraux des églises médiévales il y a des centaines d’années. Les artistes de l’époque ne savaient tout simplement pas que le processus qu’ils utilisaient pour créer ces belles œuvres d’art entraînait en fait des changements dans la composition des matériaux avec lesquels ils travaillaient.
Les scientifiques et les ingénieurs d’aujourd’hui trouvent une grande variété de façons de fabriquer délibérément des matériaux à l’échelle nanométrique pour tirer parti de leurs propriétés améliorées telles qu’une résistance plus élevée, un poids plus léger, un contrôle accru du spectre lumineux et une plus grande réactivité chimique que leurs homologues à plus grande échelle.
Nanoparticules : l’ingrédient qui s’est discrètement invité à notre table
Alors que le manque d’évaluation des risques sur la santé ne cesse d’être pointés du doigt, les nanoparticules ont fait leur entrée dans les produits alimentaires depuis des années.
Le plus grand brouillard règne, aujourd’hui, sur le paysage des nanoparticules dans le champ alimentaire. Même si la situation est amenée à s’éclaircir avec l’adoption par la France, dès le 1er janvier 2013, d’une obligation de déclaration des produits qui en contiennent. Alors que la régulation et la transparence concernant les nanomatériaux sont encore balbutiantes, peut-on d’ores et déjà en retrouver dans notre assiette ?
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. Or, des chercheurs ont montré que des plants de soja pouvaient par exemple absorber, jusque dans leurs haricots, des nanoparticules d’oxyde de zinc présentes dans des produits cosmétiques.
EMBALLAGES ET ADDITIFS ALIMENTAIRES
Mais elles sont aussi, et 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. La silice par exemple. Selon le ministère de l’agriculture, « des produits à l’échelle nanométrique sont utilisés depuis de nombreuses années en Europe et en France dans les aliments courants : la silice, autorisée au niveau européen depuis des années, est produite sous forme nano comme additif anti-agglomérant ». Or, cet ingrédient – noté E 551 sur les emballages, par exemple dans des sauces tomates et vinaigrées – n’est pas identifié comme « nano », notait l’Afsset (Agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail, devenue Anses, Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) dans un rapport de 2008 (PDF). Car l’organisme européen en charge des additifs alimentaires considère qu’il n’est pas conçu comme un nanomatériau, visant à obtenir des propriétés bien spécifiques, différentes de celles de son cousin aux particules plus grandes. D’après lui, d’ailleurs, « il n’y a pas d’additifs alimentaires produits par les nanotechnologies ». Néanmoins, note l’Anses, « il faut souligner que les agrégats et agglomérats de SAS [silices amorphes synthétiques] doivent être considérés comme des entités nano-structurées »..jpg)
En Europe, les nanomatériaux conçus intentionnellement pour l’industrie alimentaire sont encore assez marginaux, et plutôt au stade de recherche & développement. Aux Etats-Unis par contre, une étude publiée par Environmental Science & Technology montre qu’ils ont déjà fait leur entrée dans les garde-manger : un Américain consommerait chaque jour des nanoparticules de dioxyde de titane, utilisées comme colorant blanc (E171) dans de nombreux dentifrices et aliments – en particulier les friandises, comme les chewing-gums Trident, les M&M’s ou les Mentos. Du coup, les enfants y sont encore plus exposés.
DE MOINS EN MOINS BRANDI COMME ARGUMENT COMMERCIAL
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.
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. De manière générale, note un rapport de la Food and Agriculture Organization (FAO) et de l’Organisation mondiale de la santé (OMS), elles améliorent « la sûreté, la traçabilité et la durée de conservation des produits alimentaires ». Au sein des aliments, leurs propriétés sont tout aussi variées. Elles peuvent renforcer les arômes ou les effets nutritionnels d’un aliment, et, selon les Amis de la Terre, réduire les graisses et les calories qu’il contient, augmenter le nombre de fibres, de protéines, ou encore de vitamines, changer sa couleur… « La réduction à l’échelle nanométrique des substances bioactives améliorerait aussi l’acceptation, l’absorption et la biodisponibilité dans l’organisme », notent la FAO et l’OMS.
Malgré toutes ces promesses et cette « entrée silencieuse dans l’alimentation » des nanoparticules, les identifier et les recenser relève toujours du casse-tête. Dans un rapport de 2009, l’ex-Afssa (Agence française de sécurité sanitaire des aliments, fusionnée avec l’Afsset pour devenir l’Anses) constatait, par exemple, qu’il n’était « pas possible d’identifier les produits commercialisés relevant des nanotechnologies à partir de notifications ou d’autorisations existantes en l’état actuel de la réglementation dans le champ alimentaire ». Et que, « considérant ces incertitudes, l’agence, de même que d’autres instances internationales, a conclu à l’impossibilité d’évaluer l’exposition du consommateur et les risques sanitaires liés à l’ingestion de nanoparticules ». 
Face à ces lacunes, les initiatives se multiplient pour renforcer l’expertise dans ce domaine : mise en place d’un groupe de travail permanent à l’Anses en novembre, création d’une plate-forme de l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (Ineris) en décembre… Avec parfois un succès mitigé pour gagner la confiance du public : en mai dernier, l’Allemagne annonçait le lancement d’une étude d’une ampleur sans précédent sur les dangers des nanoparticules sur la santé humaine, afin d’établir, si besoin est, des seuils maximaux d’exposition. Elle l’a confiée à la firme BASF, géant de la chimie, en pointe dans le secteur des nanotechnologies.
Alors que la Commission européenne prône une approche au cas par cas pour évaluer les risques des nanomatériaux, le Centre d’analyse stratégique français relève, dans une note de novembre 2011, que « selon certaines études, près de cinquante ans seraient nécessaires uniquement pour tester la toxicité de tous les nanomatériaux actuels ; les tests sur seulement 2 000 substances par an pourraient coûter 10 milliards de dollars, et nécessiteraient le sacrifice d’un nombre considérable d’animaux de laboratoire chaque année ».
SOUPÇONS SUR LES RISQUES POUR LA SANTÉ HUMAINE
La première question qui se pose est celle de l’infiltration, au fin fond de notre corps, des nanoparticules que l’on mange. Plusieurs études montrent qu’elles peuvent franchir les barrières de protection physiques, interférer sur le système immunitaire, pénétrer dans les vaisseaux sanguins, le système lymphatique et divers organes. Selon l’Afssa, « le foie et la rate seraient des organes cible, mais certaines nanoparticules sont retrouvées dans les reins, les poumons, la mœlle osseuse et le cerveau ». En outre, la taille des nanoparticules est déterminante dans leurs pérégrinations à travers notre organisme, comme le montre une étude menée sur des souris et citée par l’OMS et la FAO : « Les plus petites particules [d’or] ont été retrouvées dans les reins, le foie, la rate, les poumons et le cerveau, alors que les plus grandes sont presque entièrement restées dans l’appareil digestif. »
La seconde question est celle de l’effet de ces nanoparticules sur notre santé. Question complexe, et jusqu’ici, pas entièrement résolue. En effet, selon Eric Gaffet, directeur de recherche au CNRS, « il est difficile de généraliser sur la toxicité des nanoparticules, car elle dépend de divers paramètres : leur taille, leur morphologie, leur composition chimique… Il suffit qu’un paramètre change pour que leur toxicité change. »
Du côté des nanoparticules de silice, par exemple, l’Afsset cite des études montrant que, si elles ne semblent ni cancérogènes ni génotoxiques, elles produisent un effet sur nos cellules : « L’interférence avec [certains constituants cellulaires] peut mener à un dysfonctionnement de la division cellulaire et perturber le trafic cellulaire. » Une autre étude publiée en 2012 dans Toxicological Sciences a testé l’effet du nano-argent in vitro et in vivo, injecté dans le sang de rats. Conclusion : les nanoparticules ont été retrouvées jusque dans le noyau des hépatocytes, des cellules du foie, et sont hautement cytotoxiques (altérant des cellules) dans cet organe vital. « Cette étude présente des preuves de la toxicité et du caractère inflammatoire potentiel des nanoparticules d’argent dans le foie, après ingestion. »
la taille de 1 nanomètre [Presque] = 4 atomes de carbone
https://www.lemonde.fr/blog/realitesbiomedicales/tag/nanoparticules/
https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/9783110373769-001/html