Alimentation et société : des nanotechnologies à toutes les sauces ?

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Déjà employées dans de nombreux produits industriels, comme les pneus, les raquettes de tennis et autres textiles, certaines nano-particules, comme les nanotubes de carbone, restent controversées quant à leur inocuité. Quid des nanos dans nos assiettes ? Réalité ou Fiction ? Qu'en est-il de la science, des applications industrielles, de l'évaluation de la toxicité et de l'écotoxicité de ces produits, de la réglementation européenne, et du dialogue entre chimistes, industriels, biologistes, épidémiologistes et autres allergologues ?

« Alimentation et société : des nanotechnologies à toutes les sauces ? » - Crédit photo : www.jumpthecurve.net Demain, serons-nous tous technophages ? C’est donc la question que se posaient les chroniqueurs de l’émission radiophonique mensuelle « Ça ne mange pas de pain ! » de la Mission Agrobiosciences, en janvier 2009. Pour l’occasion, Sylvie Berthier recevait dans sa rubrique « Les Pieds dans le plat », le chimiste Armand Lattes, président de la Fédération française pour les sciences de la chimie, mais aussi membre du Comité de prévention et de précaution du ministère de l’Ecologie, pour faire un point sur les nanotechnologies.

Des nanos à toutes les sauces...

Au sens étymologique, en grec, les nanos sont des produits nains. Dans le système métrique, nano signifie milliardième. Un nanomètre, c’est donc un milliardième de mètre - ou encore un millimètre divisé par un million. Un ordre d’idée : la section d’un cheveu fait 80 000 nm.

Bref, nous sommes là au cœur de la matière, au royaume des atomes, ces éléments de base constitutifs de la matière. Allons y voir de plus près.

Les nanotechnologies semblent prêtes à investir tous les champs d’application possibles, des textiles au bâtiment, en passant par les cosmétiques, les produits phytosanitaires ou d’entretien. Et bien sûr le domaine médical. Vous avez sûrement entendu parler de ces médicaments qui seraient capables de libérer avec précision une molécule anti-cancer à l’endroit même des cellules malades. Mais revenons à nos moutons : où en est-on des applications des nanos dans l’alimentation ?

Les promoteurs des nanos nous promettent, grâce à ces produits révolutionnaires, des aliments plus sains, plus nourrissants, plus savoureux et consommant moins d’énergie, moins d’eau et moins de produits chimiques. Dans le même temps, d’autres hurlent « Halte aux nano-dangers », et rappelent les risques des poussières de nanotubes de carbone incorporés notamment dans les cosmétiques, qui à l’instar de l’amiante pourraient provoquer des cancers. D’autres, encore, alertent que nous n’aurions pas tiré les leçons du non-débat sur les OGM...

Pour y voir plus clair, rencontre avec Armand Lattes, chimiste, ancien directeur de l’Ecole de chimie de Toulouse, aujourd’hui président de la Fédération française pour les sciences de la chimie (FFC). Un scientifique militant qui travaille aussi avec des organismes nationaux et gouvernementaux autour de l’écologie et du développement durable.

Sylvie Berthier. Pouvez-vous, en préambule, nous donner la définition des nano-particules ?

Armand Lattes. J’ai lu dans un article qu’on ne savait pas trop comment les définir. Il y a pourtant une définition très précise. Pour qu’une particule soit une nano-particule, il faut, que l’une de ses dimensions soit inférieure à 100 nanomètres (nm). Par exemple, un fil d’un mètre de long mais dont l’épaisseur serait de 50 nm, serait alors un nano-objet.

Il semblerait pourtant que ce ne soit pas aussi simple dans la mesure où, au fur et mesure que l’on descend dans cette échelle, les propriétés des matériaux peuvent changer. Par exemple, un matériau possède une certaine fonctionnalité, à l’échelle du millimètre, et en change au fur et à mesure qu’il devient plus petit. Est-il donc pertinent et suffisant de ne définir les nanos uniquement qu’en fonction de leur taille ? Ne devrait-on pas prendre aussi en compte l’évolution de leur fonctionnalité ?

Il faut d’abord donner une famille. Une famille, ce sont les produits inférieurs à 100 nm. Alors, il est vrai que lorsqu’on descend dans l’échelle de taille, les propriétés peuvent changer. Un exemple. L’or était considéré comme n’étant pas catalytique. On ne pouvait donc pas l’utiliser comme catalyseur(1). On s’est aperçu qu’en descendant à des particules d’or de l’ordre de 5 nm, c’est-à-dire très petites, la couleur de l’or change - il est alors coloré en rouge - et ses propriétés deviennent extrêmement différentes, notamment il devient un très bon catalyseur.

Le problème, quand on descend en taille, c’est que, proportionnellement, la surface du produit augmente au fur et à mesure que son volume diminue. L’interaction du milieu avec sa surface devient donc extrêmement importante, ce qui veut dire qu’il faut, en toxicologie, considérer la taille de la particule et d’autres caractéristiques, mais également le fait que, par sa surface, elle est capable d’adsorber des quantités de produits présents dans l’atmosphère. Sa nocivité peut donc venir de sa propre taille et de ses caractéristiques mais aussi des produits qu’elle est susceptible d’adsorber.

On voit donc qu’il n’est pas si simple de réduire la taille d’un matériau... Quelle est aujourd’hui la réalité des avancées scientifiques et des applications dans ce domaine ? On parle de nano-robots, de nano-machines...

Ça, c’est de la science fiction ! Nous sommes capables de fabriquer, au niveau industriel, des nanoparticules qui vont être utilisées pour renforcer la solidité des raquettes de tennis. Ce sont les nanotubes de carbone. De même, les pneus verts de Michelin contiennent des nanoparticules de silice. Il existe donc déjà de nombreuses applications dans le domaine des nanos. Je crois qu’on en a compté environ deux cents.

Et dans le domaine de l’alimentaire ?

Il y a peu d’applications encore. Mais je voudrais revenir sur les trois façons de considérer une nanoparticule ou un nano-objet. Il y a d’abord les solides, qui risquent d’avoir un peu plus de caractéristiques dangereuses, en particulier par inhalation, que les autres. C’est le cas des nanotubes de carbone (2). Viennent ensuite les nanos issus de la matière molle. En gros, ce sont les colloïdes (3). Vous avez parlé de la possibilité de cibler une cellule cancéreuse avec un produit. Ainsi, les nanoparticules composées de molécules avec des systèmes de matières molles existent depuis très longtemps. Ce sont, par exemple, les vecteurs que l’on utilise en pharmacie pour apporter un médicament à un endroit précis. Et puis, dernier type d’objet, la nanolithographie. Cela consiste à tracer des traits de taille nanométrique sur une surface. On obtient ainsi une structure nano, marquée, mais qui ne comporte aucun danger. Un exemple simple : fabriquer, par exemple, des capteurs d’odeurs de décomposition de produits. On peut imaginer de tracer des traits très fins sur lesquels on dépose des réactifs qui vont donner des réactions extrêmement intéressantes avec les molécules odorantes qui permettront de les détecter. On peut aussi faire des filtres céramiques avec des nano-traits filtres utilisés pour purifier l’eau et comme catalyseurs.

Dans le domaine alimentaire, j’ai lu que l’on étudie ainsi des produits capables de capter des particules allergisantes...

Tout à fait. Dans le domaine des applications alimentaires, nous mangeons depuis longtemps des nanoparticules. Une protéine mesure de l’ordre de 100 nm, elle peut être un peu plus grosse ou un peu plus petite. La caséine du lait par exemple est une nanoparticule.

Oui, mais elle est naturellement présente dans l’alimentation...

Ah, voilà ! Quelle est la différence entre le naturel et l’artificiel ? On a parlé de la vanilline tout à l’heure. Celle que nous fabriquons par synthèse est plus propre que la vanilline naturelle. Mais, je vous l’accorde, cela ne veut pas dire qu’elle soit meilleure au point de vue gustatif...

Nous tentons de parler, ici, de nanoparticules qui seraient fabriquées et dont on n’aurait pas suffisamment étudié les méfaits physiologiques, dus à leurs changements de propriétés. On sait que la caséine ne nous fait pas de mal.

Je ne vois que deux produits sur le marché de l’alimentaire, qui soient utilisables et utilisés. Je pense au lycopène, un colorant alimentaire, que commercialise BASF. Le lycopène est un extrait de tomate, qui est également préparé par voie synthétique. Deuxième produit, le Novasol, permet la solubilisation de produits qui normalement ne sont pas solubles dans les graisses - un phénomène bien connu quand on se lave les mains avec du savon.

Justement, le lycopène. On ne cesse de nous vanter les propriétés anticancer de ce produit, un puissant antioxydant, naturellement présent dans la tomate. Il est également fabriqué par synthèse, vendu comme colorant. Mais sous quelle forme : est-ce un additif, une microparticule, une nanoparticule ? En a-t-on évalué les risques toxicologiques ? Que dit la réglementation européenne ?

La réglementation européenne est nulle. Clairement. Il existe le règlement Reach, pour les produits qui sont manipulés, fabriqués, achetés... au-delà d’une tonne par an. Ce règlement va toucher plus de 30 000 produits déjà sur le marché, qui n’avaient jamais été considérés du point de vue de la législation, ou très peu. Je travaille dans le Comité de prévention et de précaution du ministère de l’Ecologie. Concernant les nanos, nous avons demandé que soit élaborée une législation particulière, parce que nous ne savons pas quels paramètres utilisés pour en définir la toxicité.

Est-ce c’est la taille ? Non, certainement pas. La cristallinité ? Peut-être. Est-ce l’effet de surface ? Egalement. Par ailleurs, une fois par mois, nous nous réunissons à la Fédération française pour les sciences de la chimie. Nous rassemblons une vingtaine d’industriels et travaillons sur les moyens que nous pourrions employer pour caractériser ces nanoparticules, en relation avec la toxicité. Pour l’instant, nous ne savons pas encore quel paramètre retenir. Idem pour l’écotoxicologie. On parle de toxicité. C’est important, bien sûr, puisque nous mangeons. Mais n’oublions pas que tout cela part ensuite dans l’atmosphère, dans l’eau, dans la nature... Il faut également surveiller les effets de tous ces produits sur l’écosystème.

Or, nous sommes très ennuyés en France, parce qu’il va falloir examiner les 30 000 produits imposés par Reach, en toxicologie et en éco-toxicologie. Si nous introduisons, en plus, une caractéristique pour les nanotechnologies, il nous faut des toxicologues, des écotoxicologues et nous n’en avons pas assez. Alors, quand on me dit attention aux chimistes, je réponds que lorsque les chimistes se sont réunis dans le cadre du Conseil d’orientation scientifique pour l’industrie chimique, ils ont donné comme première priorité pour aider la chimie, la création de postes de toxicologues et d’écotoxicologues.

Comment passe ce discours sur la toxicologie auprès des industriels avec qui vous travaillez ?

Concernant les industriels qui fabriquent des nano-objets, je pense en particulier à la société Arkema qui fabrique des nanotubes de carbone, à Lacq, près de Pau. Ils les fabriquent à la tonne, donc ces produits tombent sous la législation de Reach. A cette nuance près : Reach se base sur la nature chimique du produit. Or ces nanaotubes sont en carbone, et le carbone n’étant pas toxique, il n’y a donc pas d’interdiction... Il nous faudra donc ajouter un petit codicille à Reach, pour permettre la caractérisation de ce genre de produits. Mais, ce ne sont pas les grosses sociétés qui sont gênantes, parce qu’elles prennent toutes les précautions voulues.

Ainsi à Lacq, le ministère de l’Ecologie a reconnu que l’entreprise prenait toutes les précautions nécessaires, notamment des pièces du type P4 utilisées en virologie, c’est-à-dire mise en dépression, équipées de systèmes de chutes d’eau à la moindre fuite, avec des ouvriers travaillant avec un masque... Le problème, c’est que ces produits sont ensuite vendus à des PME où les précautions ne sont pas aussi fortes. C’est là qu’il faut qu’on établisse aussi une législation, pour qu’il y ait un suivi du travail et qu’il n’y ait pas de dégât.

Propos de table

Bertil Sylvander. Je trouve votre exposé très intéressant, parce qu’on se trouve face à une innovation radicale, qui est visiblement à l’interface de plusieurs disciplines, la chimie, la chimie organique, la physique, la toxicologie, peut-être l’épidémiologie... Est-ce que dans les groupes de travail auxquels vous participez vous avez la possibilité de mener des travaux interdisciplinaires ? Comment se passe le dialogue entre les différentes disciplines ? Car si le dialogue est raté, on risque d’avoir des problèmes.

Bien sûr, et je vous rassure tout de suite. Déjà, au niveau du ministère de l’Ecologie, le Comité de prévention et de la précaution comprend 18 membres, tous issus de disciplines différentes. Il y a un chimiste, un physicien, un biologiste, un épidémiologiste, un juriste, un allergologue, des toxicologues, des écotoxicologues, et des industriels comme L’Oréal, Arkema, Rhodia... Nous nous réunissons pour travailler ensemble. Au cours de nos matinales, parfois les échanges sont clairs et nets, mais parfois, quand nous ne sommes pas d’accord, nous cherchons une voie commune, une réglementation commune à partir de paramètres déterminés.

Pour parler de l’aide que les différentes disciplines s’apportent mutuellement, je vous donne un exemple extraordinaire : à partir du moment où cette nouvelle science qu’est la chimie supramoléculaire est apparue, on s’est demandé comment on pourrait observer des phénomènes de si petites tailles. Et dans le même temps où la chimie développait cela, la physique développait un instrument fabuleux, le microscope à effet tunnel qui nous permet de voir les atomes vrais. J’ai ainsi l’image d’une vraie molécule d’oxygène posée sur une grille qu’un opérateur a retourné à l’aide de ce microscope. On n’aurait jamais pensé que cela soit possible. Il existe une quinzaine d’appareils qui pourraient être utilisés pour caractériser les nanoparticules. Maintenant lesquels doivent être pris en compte pour la toxicité, nous ne le savons pas encore.

Lucie Gillot. On entend beaucoup parler d’emballages intelligents. Les nano-objets peuvent-ils s’appliquer à ce domaine ?

Tout à fait, c’est une des applications importantes. On peut mettre par exemple des nano-particules dans le polymère utilisé pour faire l’emballage, afin qu’il se dégrade plus vite. On a la possibilité de donner un peu plus de qualité mécanique, par exemple, à un pneu en y ajoutant des nano-particules de silice. Une autre application, assez curieuse : le dosage des produits actifs dans les piments. Comment fait-on pour caractériser le degré des piments ? On se sert du test organoleptique de Scoville (4) , qui consiste à faire manger des piments à 5 ou 6 personnes. Cela permet d’évaluer leur force en capsaïcine, le composé actif du piment. Mais, une nouvelle méthode électrochimique voit le jour, à partir de nanotubes de carbone , qui jouent le rôle d’électrodes (5). Cela permet de faire un dosage très simple des principaux produits actifs présents dans le piment. On peut ainsi savoir si le piment est de bonne qualité ou non.

Valérie Péan. Y a-t-il des recherches sur la durée de vie des nanoparticules. Car, apparemment certaines nanoparticules pouvant s’accumuler, cela peut poser de graves problèmes de toxicologie...

Déjà, premier point, les nanoparticules restent rarement à l’état de nanoparticules. Souvent elles s’agrègent. Dans ce cas, elles ont les qualités et les défauts de produits de taille normale, je dirais multi-moléculaire. Mais, il vrai aussi que nombre de nanoparticules, en adsorbant des molécules de l’atmosphère, vont changer au fil du temps. Ceci dit, à part les molécules colloïdales, dont on peut imaginer une évolution vers la décomposition, une nanoparticule solide restera une nanoparticule solide, agrégée ou pas.

Références :

  1. Un catalyseur est un produit qui permet d’augmenter la vitesse d’une réaction chimique.
  2. Lire nanosciences et nanotechnologies : possibilités et incertitudes sur le site de la Mission Agrobiosciences
  3. Définition d’un colloïde sur Futura sciences
  4. Sur Wikipedia, l’échelle de Scoville
  5. En savoir plus

(Entretien réalisé par Sylvie Berthier, Mission Agrobiosciences, dans le cadre de "Ça ne mange pas de pain !" de janvier 2009, "Demain, tous technophages ?")

SOURCE : AGROBIOSCIENCES

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