Les nanomatériaux partie II : Pourquoi sont-ils toxiques pour l’homme ?

D’après les statistiques, le sujet des nanomatériaux semble vous intéresser ! Je continue donc sur ma lancée avec un article plus en détail sur leur toxicité ! 

Je pense que vous l’avez compris à la lecture de mon précédent article, les propriétés physico-chimiques des nanomatériaux par rapport à leur analogue micrométrique entraînent des changements de comportement et de toxicité. 

La très petite taille des nanomatériaux est le point le plus important à considérer, car elle altère leur biodisponibilité (la surface de contact des molécules est augmentée). Les formes nano peuvent pénétrer la membrane plasmique des cellules plus facilement et accéder à des compartiments biologiques normalement inaccessibles (par le biais de la circulation sanguine, on peut les retrouver dans différents organes). 

Description simplifiée de la nanotoxicité sur les systèmes physiologiques 

Pour l’organisme, il s’établit un équilibre entre l’homéostasie et les dommages des tissus causés par certains nanomatériaux (Zhang et al. 2014). Cet équilibre est maintenu grâce aux propriétés antioxydantes et aux capacités de réparation des systèmes biologiques cibles. S’il y a une perte de capacité de l’organisme à rétablir un fonctionnement normal du système, des dommages fonctionnels apparaissent et le nanomatériau est considéré comme dangereux. 

La pénétration percutanée 

En raison de leur petite taille, l’une des premières interrogations des toxicologues a été le passage des nanomatériaux à travers la barrière cutanée après application topique. Un schéma simplifié montre la structure de la peau et trois voies transdermiques potentielles pour les nanomatériaux : intracellulaire, intercellulaire et par les follicules. Après être passées à travers la couche cornée, les nanomatériaux rejoindraient l’épiderme et le derme. A partir du derme, ils pourraient avoir accès à la circulation sanguine et rejoindre d’autres organes et avoir un effet indésirable. 

Les voies probables de pénétration des nanomatériaux à travers la barrière dermique

Il est probable que toute lésion de peau (peau brûlée par le soleil, atopique, psoriatique…) puisse favoriser l’absorption des nanomatériaux. Depuis que les tests sur les animaux sont interdits pour les produits cosmétiques, des modèles de ces types de peau sont en cours de développement et toujours indisponibles. Sur la base des données disponibles, il n’est pas possible de conclure à une absence d’un passage systémique des nanomatériaux après application cutanée (ICCR. 2013). 

La mutagénicité/génotoxicité 

Des effets génotoxiques de plusieurs nanomatériaux ont été mis en évidence in vitro (ZnO) et in vivo (TiO2) (ANSES. 2014). Cette génotoxicité peut être directe, via l’interaction des nanomatériaux avec l'ADN ou avec l'appareil mitotique, ou liée à la production de radicaux libres résultant ou non d'un processus inflammatoire. Toutefois, les études à faible dose et dans des conditions d’exposition proches de l’exposition humaine sont encore trop rarement accomplies et doivent être privilégiées. 

L’inhalation toxique 

Les études d’inhalation toxique sur les produits cosmétiques susceptibles de conduire à une exposition par inhalation (les sprays par exemple) doivent être effectuées. Le dépôt des nanomatériaux dans le système respiratoire dépend de leurs propriétés physico-chimiques. Les nanomatériaux solubles peuvent être dissous, métabolisés et transportés vers d’autres organes par le sang (ex : ZnO qui se solubilise en partie), alors que les nanomatériaux insolubles sont retenus par les voies aériennes et avalés par la toux. Des effets indésirables sont possibles dans le système respiratoire, des inflammations sont remarquées pour le TiO2 et le ZnO. 

D’après une étude de Zhang et al. (2014), les nanomatériaux inhalés sont transloqués à partir de l’épithélium du poumon jusqu’aux ganglions lymphatiques et la circulation sanguine. Les nanomatériaux circulant dans le sang s’accumulent dans des organes secondaires variés. 

Schéma de translocation des nanoparticules après inhalation

Ce schéma montre deux voies importantes dans la biodistribution des nanomatériaux à partir des poumons : la voie du drainage lymphatique à travers les ganglions lymphatiques et le nettoyage du sang par les reins. 

Voilà potentiellement les actions que peuvent avoir les nanomatériaux sur la santé. Ils ne sont donc pas à considérer à la légère, mais c’est aussi la raison pour laquelle ils sont très étudiés et de plus en plus réglementés. 

A suivre : En tant qu’industriel, que dois-je faire si des nanomatériaux sont présents dans mes produits cosmétiques ? 

Références : 
ANSES, « Évaluation des risques liés aux nanomatériaux : Enjeux et mise à jour des connaissances » (2014)
ICCR, « Safety Approches to Nanomaterials in Cosmetics » (2013) 
Zhang, Y., Bai, Y., Jia, J., Gao, N., « Perturbation of physiological systems by nanoparticles » Chem. Soc. Rev. 43 (2014) 3762—3809.