La nanotoxicologie française commence à y voir plus clair. « Cela n'a plus aucun sens de parler de l'impact des nanoparticules, il faut étudier chaque famille. Le problème, c'est que nous ne savons pas s'il y en a quelques-unes ou quelques centaines », explique Eric Thybaud, le responsable des sciences de la vie à l'Institut national de l'environnement industriel et des risques. L'Ineris a désormais trois ans de recul sur ses premières expériences de nanotoxicologie. Trois ans passés à administrer à des rongeurs des nanoparticules manufacturées et d'en suivre le parcours dans l'organisme. Avec des résultats très disparates.  

« Nous avons choisi de nous spécialiser dans les voies respiratoires en raison de notre passé. L'Ineris vient à l'origine du centre d'études et de recherches des Charbonnages de France », explique Vincent Laflèche, directeur général. D'autant plus que la respiration reste le mode d'exposition le plus susceptible de produire des effets, ces matériaux étant très volatils. Les chercheurs se sont aussi concentrés sur deux grands types particuliers de particules : les nanotubes de carbone d'abord (50.000 fois plus fines que l'épaisseur d'un cheveu), « car ils connaissent actuellement un fort développement industriel, nous y seront fortement exposés », indique Philippe Hubot, directeur des risques chroniques. L'institut évoque des « partenariats » pour justifier ce choix ainsi que son expérience sur l'amiante, une fibre à laquelle ressemblent les spaghettis de carbone. Ses chercheurs commencent également à travailler sur les oxydes métalliques, dont les fameux oxydes de titane. Mais le budget sur ces sujets reste dérisoire puisque seuls une grosse dizaine de spécialistes disposent de 2 millions d'euros par an pour défricher une jungle inconnue. Ces chiffres ne prennent toutefois pas en compte les autres recherches sur la toxicologie environnementale et les qualités explosives de ces matériaux très réactifs.

Une question de dose 

Dans leurs premières expériences, les toxicologues de l'Ineris se sont alarmés des effets délétères des nanotubes de carbone. « Nous avons débuté en injectant de fortes doses jusqu'à 5 milligrammes dans la trachée artère des animaux. Les alvéoles pulmonaires présentaient alors des symptômes d'inflammation, de fibrose, de granulose, etc. Nous avons repris nos manips en utilisant des doses plus réalistes. » Les concentrations se veulent désormais représentatives des expositions que connaîtra le public, des doses de 1 à 100 microgrammes. Pour l'Ineris, le risque rencontré dans l'industrie par les manipulateurs de ces substances est moins prioritaire, car les ouvriers peuvent être facilement équipés de systèmes de protection.  

A plus faible dose, les nanotubes ont perdu de leur effet. « Nous avons montré que les particules ne passent pas dans le sang. Après administration, les particules rejoignent les alvéoles pulmonaires et elles y persistent sans passer la barrière vers le système sanguin. C'est une nouvelle rassurante », dévoile Eric Thybaud. Au bout de six mois, pourtant, seuls 16 % des nanotubes sont encore présents. Les biologistes réalisent alors que les macrophages parviennent à phagocyter les intrus. Véritable filtre à air des poumons, chacun de ces gros globules blancs se trouve à l'extrémité d'une alvéole dont il débarrasse les poussières qui ont échappé aux barrages précédents dans le nez, la bouche, etc. Les chercheurs ont constaté que les macrophages parviennent à débiter les nanotubes en petits morceaux plus facilement digérables. Cette phagocytose provoque ensuite la mort de la cellule macrophage. Celle-ci est plus tard expulsée de l'organisme par « l'ascenseur à mucus ». Pour Eric Thybaud, ce phénomène distingue clairement les nanotubes de carbone des fibres d'amiante. Ces dernières provoquent également la mort des macrophages mais c'est une mort « sale » qui fait exploser la cellule et empêche son expulsion. Les biologistes ne savent pas expliquer la différence entre les deux mais supposent que la nature carbonée des nanotubes facilite le tronçonnage, l'amiante étant a contrario une substance plus exotique pour les cellules vivantes.

En fonction des particules

Ces premiers résultats de l'Ineris, qui seront bientôt publiés, tendent donc à sous-estimer l'impact des nanotubes. Ses auteurs restent malgré tout prudents. Une toute récente étude écossaise laisse entendre le contraire. L'équipe de Ken Donaldson, de l'université d'Edimbourg, a découvert que les nanotubes de grandes dimensions provoquent chez la souris une inflammation et des lésions du mésothélium, la membrane qui recouvre les poumons et la cavité abdominale. Deux autres études internationales sur la sensibilité du mésothélium aux nanoparticules ont montré des impacts qui rappellent l'amiante. L'Ineris relativise ces études car leurs signataires ont injecté directement les particules dans les organes, faisant donc l'impasse sur la question du passage de l'air au sang. Ces résultats restent malgré tout réalistes car la pénétration des particules peut se faire par d'autres biais que les poumons, comme la peau, l'estomac, etc. Plusieurs travaux ont ainsi montré qu'elles peuvent passer du nez au cerveau par le nerf olfactif. 

Tous ces phénomènes diffèrent fortement selon les particules. L'étude écossaise a ainsi trouvé que les nanotubes courts n'affectent pas le mésothélium. L'Ineris a également vérifié si l'instillation de pollen et de particules augmente l'effet allergène. L'oxyde de titane se révèle neutre, tandis qu'un type particulier de noir de carbone (sphères de quelques dizaines de nanomètres) aggrave la réaction allergique des rongeurs. L'institut français travaille maintenant à rendre ses expériences plus réalistes. Dans quelques mois, ses chercheurs auront développé une technique pour simuler l'inhalation chez les animaux en remplacement de l'instillation liquide des nanoparticules. « Les protocoles expérimentaux sont de plus en plus lourds, il faut se spécialiser », estime Philippe Hubot. C'est pourquoi plusieurs laboratoires français comme le CEA et l'Institut national de recherche et de sécurité ont décidé d'harmonisé leurs recherches. Le CEA, impliqué dans la mise au point de cellules photovoltaïques, va par exemple se concentrer sur l'impact du carbure de silicium. La spécialisation va également toucher les méthodes puisque le CEA misera sur son expertise dans l'imagerie médicale à Saclay. L'Ineris continuera de faire des tests in vivo grâce à son animalerie. Ses chercheurs veulent aussi développer les méthodes de modélisation.

L'enjeu de la nanomédecine

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MATTHIEU QUIRET

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