Cette semaine un article dans le Devoir. Son titre : « Les nanopromoteurs jouent la carte de la « transparence - Objectif : éviter un ratage de type OGM auprès des consommateurs »» . Puisqu’il y a un lien avec les OGM, j’ai fouillé le sujet des nanotechnologies, voici le résumé de mes lectures (Bon, je sais qu’il ne s’agit pas d’un billet sur les OGM, mais une fois n’est pas coutume)…

Premièrement, qu’est-ce que les nanotechnologies ? Les nanotechnologies visent la fabrication de structures au niveau atomique, de 0,1 à 100 nanomètres (le diamètre d’un cheveu mesure environ 100 000 nanomètres !). Les nanotechnologies constituent une convergence de plusieurs disciplines : physique, chimie, biologie, mathématique, informatique, électronique et ingénierie (C’est à cause de cette multidisciplinarité que l’on parle le plus souvent de nanotechnologies au pluriel).

À l’échelle nanométrique, les propriétés physiques traditionnelles des matériaux changent. Ces nouvelles propriétés confèrent aux nanomatériaux des caractéristiques électriques, thermiques, mécaniques et photoniques uniques et très désirables pour des applications en médecine, en environnement et en informatique. Par exemple, à l’échelle « normal » certains métaux ne conduisent pas l’électricité, mais à l’échelle « nano » ils la conduisent très bien !

Les concepts associés aux nanotechnologies ont été proposés pour la première fois en 1959 par le physicien Richard Feynman. Ce dernier explorait la possibilité d’examiner et de manipuler les matériaux à l’échelle nanométrique, imaginant l’ensemble de l’Encyclopaedia Britannica écrit sur la tête d’une aiguille. Cependant, le terme « nanotechnologie » ne fut utilisé pour la première fois qu’en 1974 lorsque Norio Taniguchi, un chercheur de l’Université de Tokyo, l’employa pour décrire la capacité de fabriquer des matériaux à l’échelle nanométrique. De plus, il fallut entendre les années 1980 pour la popularisation du terme (Le roman De K Eric Drexler, Engins de création : L’avènement des nanotechnologies, décrivait l’envahissement de la Terre par des nanorobots – Ce terme a été repris par Mickael Crichton dans son livre Proie).

Deux voies de fabrication de nanoparticules sont possibles : 1. la voie descendante (« top-down »), la plus commune, consiste à « découper » un matériau afin de le réduire aux dimensions recherchées (un peu comme un artiste qui sculpte son œuvre dans un bloc de marbre). 2. la voie ascendente (« bottom-up ») vise l’assemblage soit d’une structure organique, molécule par molécule, soit d’une structure inorganique, atome par atome (un peu comme un enfant qui joue avec des blocs Lego).

Le fullerène, la nanoparticule la plus connue, est composé de 60 atomes de carbone et sa forme ressemble à celle d’un ballon de soccer. Il a de grandes propriétés de lubrification en ingénierie et a valu le prix Nobel à son inventeur.

Actuellement, environ 350 produits contenant des nanoparticules seraient sur le marché. Cela va des nanoparticules réfléchissant les rayons UV dans certaines crèmes solaires, à des nanoparticules insérés dans des fibres textiles leur procurant soit des propriétés antitaches ou antifroissement soit une plus grande durabilité. On retrouve aussi depuis peu des pansements contenant des nanoparticules d’argent, reconnu pour ses propriétés antimicrobiennes.

Dans un futur rapproché, des nanomatériaux serviront dans :

• la création de laboratoires portables, miniatures, pour faire de la prévention de maladies.

• le traitement du cancer, parce que les nanoparticules peuvent pénétrer plus facilement une tumeur.

• Dans la greffe de tissus externes et dans le remplacement de dents ou d'os.

Selon NanoQuébec : « dans 12 ans, quelque deux millions de personnes, réparties dans tous les secteurs industriels, y travailleront à travers le monde. La production industrielle nanotechnologique pourrait alors atteindre plus de mille milliards de $ US. La part du Canada sera d'environ 3 à 5 % de ce marché mondial, soit de 30 à 50 milliards $. Du total des retombées au Canada, le Québec peut pour sa part espérer en récolter le tiers, soit de 10 à 20 milliards $, tout en ayant crée 20 000 emplois. L'intégration des nanotechnologies aux activités industrielles du Québec et de Montréal représente donc un potentiel bien réel qui pourrait de loin dépasser celui des biotechnologies.».

La présence des nanoparticules dans l’environnement devrait augmenter à court terme, puisque elles se retrouveront dans plusieurs produits de consommation courante, qui seront tôt ou tard jetés ou recyclés. Or, cette commercialisation est peu réglementée. Par exemple, aux États-Unis, la fiche technique santé-sécurité (material safety data sheet) de la plupart des nanomatériaux est identique à celle des matériaux équivalents. Ainsi les travailleurs manipulant un nanomatériau n’ont pas à se conformer à des normes plus sévères que les employés manipulant le matériau correspondant, puisqu’il s’agit du même composé dans les deux cas; les propriétés physiques spécifiques au nanomatériau n’étant pas prises en compte.

Par contre, dès 2000, des chercheurs suggéraient que les nanotechnologies pouvaient avoir des risques sur la santé et l’environnement. Cependant, les études portant sur ces sujets sont encore au stade primaire.

Impacts potentiels sur la santé

De part leur très petite taille, les nanoparticules peuvent pénétrer des cellules vivantes, soit par les poumons, la peau ou l’estomac, et ainsi s'accumuler dans les organes. De plus, des éléments toxiques pourraient s'y attacher, tout comme des nanomatériaux bénins pourraient pénétrer une bactérie qui elle s'infiltrerait dans le réseau sanguin.

Il est possible de spéculer qu'une matière inorganique à l’échelle du nanomètre est généralement biologiquement inerte. Toutefois, sans données rigoureuses qui s'adressent spécifiquement à cet enjeu, il est impossible de savoir quels effets physiologiques vont survenir, et, surtout, d’établir les niveaux d'exposition à ne pas dépasser. Qu'adviendrait-il si de grandes quantités de nanotubes étaient absorbées par l'humain, alors qu'il existe de grandes similarités structurales entre les nanotubes et la fibre d'amiante?

Un autre risque potentiel est un mauvais usage délibéré des nanotechnologies par des forces militaires ou terroristes (ex. nanoparticules toxiques larguées par une bombe).

Impacts potentiels sur l’environnement

Les nanoparticules semblent prometteuses, mais peu d’exemples concrets existent. Ainsi la prévision de leurs effets à long terme sur l’environnement reste incertaine. Pour la faciliter, des scénarios doivent être mis au point et de l’information doit être empruntée aux domaines connexes.

Air

Depuis des décennies, des recherches portent sur les impacts environnementaux de la pollution atmosphérique. Conséquemment les scientifiques ont étudié les risques associés aux particules ultrafines (PUF) qui se retrouvent dans l’atmosphère. Les PUF désignent les particules plus petites que 100 nm. Le terme PUF est un synonyme de nanoparticule, mais réfère habituellement aux particules familières aux scientifiques. Ces particules forment des agrégats et se déposent après quelques jours ; tandis que les nanoparticules artificielles n’en forment pas, ainsi elles resteraient plus longtemps dans l’atmosphère.

Eau

Par le cycle de l’eau, les nanoparticules pourraient voyager rapidement sur de longues distances. Ce faisant, elles auraient une influence sur la température atmosphérique.

Sol

Puisqu’ils se lient aux métaux lourds, les colloïdes jouent un rôle clé pour le transport des polluants dans le sol. Les colloïdes étudiés jusqu’à maintenant sont beaucoup plus gros que les nanoparticules. Ces dernières, avec leur plus grande surface de contact, pourraient se lier avec plus de polluants. Ainsi des polluants peu mobiles, notamment certains pesticides, seraient transportés sur de longues distances. De plus les nanoparticules sont très réactives, ce qui pourrait produire de nouveaux composés par réactions chimiques.

Le principal facteur influençant la mobilité d’une particule dans le sol est son niveau de saturation avec l’eau. Cette mobilité dépend des conditions et des compositions chimiques des liquides ainsi que de l’écoulement de l’eau. Présentement l’impact des nanoparticules sur ces facteurs est peu connu, mais même un impact minime pourrait modifier d’une part la distribution des polluants dans le sol et d’autre part la qualité de l’eau souterraine. Malgré la connaissance de ce risque potentiel, peu d’études ont porté sur ce sujet.

Actuellement, les sols pollués doivent être transportés et décontaminés à l’usine avant d’être retourné sur place, ce qui augmente les coûts. Les nanotechnologies pourrait offrir une solution à ce problème. En effet, des recherches publiques, principalement en Amérique du Nord, visent le développement de nanoparticules qui provoqueraient des réactions chimiques en entrant en contact avec des contaminants et ainsi les neutraliseraient.

Plantes

Les plantes pourraient absorber les nanoparticules du sol par les racines et celles de l’air par les stomates. Ces nanoparticules pourraient entraîner des polluants, par exemple des métaux lourds, avec elles.

Élimination des nanoparticules de l’environnement

Actuellement, l’élimination des nanoparticules dans un liquide ne se fait que par centrifugation ou par ultrafiltration. Or ces procédés sont dispendieux et ne peuvent être utilisés que pour de petits volumes. Ainsi, la dépollution d’une grande étendue d’eau n’est pas réaliste. Similairement, les filtres existants ne permettent pas de capter les nanoparticules, puisque leurs pores sont trop gros. Une méthode de filtrage présentement à l’essai, tant pour l’air que pour le sol, est l’incorporation de nanoparticules dans le filtre. Ces nanoparticules formeraient des agrégats avec les nanoparticules de l’air ou du sol et les neutraliseraient par réactions chimiques.

Après avoir réalisé leur travail, les particules seraient idéalement retenues sur place, biodégradables ou capables de s’agglomérer. Dans ce dernier cas, elles pourraient être comparées à des particules plus grosses retrouvées présentement dans l’environnement.

Conclusion

Récemment, une initiative de recherche multidisciplinaire a été entamée par le gouvernement américain afin de coordonner la recherche, tant publique que privée, et les applications commerciales des nanotechnologies. Cependant, sur les 710 millions $US dévolus au développement des nanotechnologies en 2003, seulement 500 000 $US ont été alloués à l'étude des impacts environnementaux.

Au Québec, la Commission de l’éthique de la science et de la technologie (CEST) vient de publier son Avis Éthique et nanotechnologies : se donner les moyens d’agir. La Commission recommande notamment que soit mis en place un processus d’information et d’échange auprès de la population afin de circonscrire, en toute transparence, les enjeux scientifiques, économiques, sociaux et éthiques qui sont associés au développement des nanotechnologies.

Bref, comme l’article du Devoir le dit si bien, plus de transparence de la part des « nanopromoteurs » leur éviterait un dérapage de type OGM auprès des consommateurs.

Liens utiles

Le premier numéro de la revue Nature Nanotechnology est accessible gratuitement.

Arnall A.H. (2003) Future Technologies, Today’s Choices Nanotechnology, Artificial Intelligence and Robotics; A technical, political and institutional map of emerging technologies. A report for the Greenpeace Environmental Trust.

Hoet et al. (2004) Nanoparticules – know and unknow risks. Journal of Bionanotechnology 2:12

National Research Council (NRC) (2002) Small wonders, Endless frontiers: A Review of the National Nanotechnology Initiative. National Academy Press, Washington DC, États-Unis.

Royal Society et Royal Academy of Engeneering (2004) Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties. Londres, Angleterre.