Un grand nombre de rapports internationaux insistent sur les risques pour la santé potentiellement associés aux nanotechnologies. Si certaines propriétés physiques et chimiques sont à la base du développement de ces nouveaux objets nanométriques, ce sont elles aussi qui pourraient leur conférer une dangerosité pour les systèmes biologiques.
Alors que les données expérimentales s’accumulent sur les dommages que peut entraîner l’exposition à toute une série de nanomatériaux sur les cellules ou les organismes, nos connaissances toxicologiques restent très incomplètes. Bien que quelques mécanismes commencent à être décrits, aucun modèle pour étudier leur toxicocinétique n’est disponible, ni de moyen pour les doser dans les tissus. En prenant comme point de départ les produits disponibles sur le marché, les voies d’exposition concernées seraient plutôt alimentaires ou transcutanées. Pour autant, nos connaissances sont bien plus conséquentes sur les expositions respiratoires. Le concept selon lequel les nanoparticules auraient des propriétés originales susceptibles de leur conférer une importante toxicité est récent. Cependant, des enseignements (et analogies) ont été tirés des connaissances en épidémiologie et toxicologie des fibres et des particules, le cas de l’amiante représentant une référence évidente.

Des analogies avec les particules ultrafines atmosphériques

Le domaine dans lequel les connaissances sont les plus avancées est indiscutablement celui des effets liées aux particules dites ultrafines (UFP). Le terme s’applique à des particules dont le diamètre est inférieur à 100nm, mais que l’on appelle « incidentes », par opposition au caractère manufacturé des nanoparticules de taille identique. Les UFP sont générées par la combustion, ou divers procédés, comme la découpe de matériaux ou certains types de soudure. Elles forment une composante non négligeable de la fraction particulaire de la pollution atmosphérique. Plusieurs études épidémiologiques ont retrouvé des corrélations significatives entre les comptages des UFP dans l’air ambiant et des symptômes pathologiques. Dans ces cas, la difficulté principale est d’identifier l’effet de la fraction nanométrique par rapport aux particules de taille supérieure. Pour la dépasser des expériences animales ont été conduites afin d’étudier le devenir et les effets des UFP administrées par instillation respiratoire.

La taille des particules et leur devenir

Les effets respiratoires de la pollution particulaire sont connus depuis de nombreuses années. Un raisonnement physiologique simple a conduit à l’étude de la pénétration dans l’arbre bronchique en fonction de leur taille. Sans surprise, plus le diamètre est faible, plus les particules pénètrent profondément, celles d’un diamètre de 2,5 microns ou moins pouvant atteindre les alvéoles. Quant aux particules de taille inférieure à 100nm, elles peuvent passer dans le sang (translocation), avec de possibles effets qualifiés de systémiques, c’est-à-dire pouvant toucher tous les organes.
Du fait de leurs propriétés nouvelles et de leur très petite taille, une autre voie de cheminement dans le corps a été décrite pour les UFP dès le milieu des années 90. Des dépôts dans le cerveau, au niveau du bulbe olfactif, ont été décrits suggérant que les particules remontent le long des nerfs olfactifs directement à partir de la muqueuse nasale. Ces observations, réalisées initialement en laboratoire, sont compatibles avec les observations cliniques ou pathologiques (lésions neuroinflammatoires) et autopsiques (en cas de morts accidentelles) de L. Calderon-Garciduenas chez des sujets exposés – y compris des enfants – à des niveaux de pollution élevés dans la ville de Mexico.

Des effets biologiques nombreux et graves

Si les UFP traversent toutes les barrières biologiques, y compris celles qui protègent le système nerveux central, par quels mécanismes peuvent-elles induire des effets pathologiques ? Le rapport élevé surface/volume leur confère une grande réactivité similaire à celle observée pour les nanoparticules manufacturées. Des réactions inflammatoires, avec production d’espèces d’oxygène réactives générant un stress oxydatif, ont été décrites dans de nombreuses circonstances. Elles constituent le mécanisme reconnu des effets pulmonaires, par exemple dans les bronchopathies obstructives. L’inflammation systémique serait aussi à l’origine des troubles cardiovasculaires observés dans les études épidémiologiques. La pollution particulaire est aujourd’hui impliquée dans les altérations des vaisseaux (dysfonctionnement endothélial), l’athérosclérose, les effets prothrombotiques, en plus des effets sur la fonction cardiaque autonome...
Quant au passage dans le cerveau, la possibilité d’une neuroinflammation a déjà été soulignée, ce qui, dans le cas des enfants, peut affecter le développement du système nerveux central et les capacités cognitives.

Puisqu’il y en a déjà beaucoup, pourquoi ne pas en rajouter ?

Les impacts sanitaires de la pollution atmosphérique particulaire ne font aucun doute aujourd’hui. Même s’il semble difficile, dans le cadre des études épidémiologiques, d’attribuer aux différentes fractions un problème donné, en fonction de la taille et des effets spécifiques, les résultats de la toxicologie des particules ultrafines sont clairement inquiétants. Alors qu’en France cette fraction des particules, à fort impact potentiel, n’est pas surveillée, et que les moyens pour le faire ne sont même pas disponibles, est-il raisonnable de permettre que de nouvelles sources se développent ? Les particules produites par la combustion, mais aussi par l’abrasion (freins, pneus et enrobés) sont mélangées aux poussières et resuspendues par le trafic. La logique voudrait d’aller dans le sens de la baisse de la pollution atmosphérique pour protéger la santé publique, en diminuant (entre autres) le trafic automobile. L’engouement pour l’introduction de nanoparticules de silice dans les pneumatiques va dans le sens contraire, en générant par l’usure une nouvelle source d’émission d’UFP dans l’air… et de nanoparticules manufacturées.