[Recherche] Nanotubes de carbone : améliorer la connaissance des effets sur la santé

À l'ère des nanotechnologies, le recours aux nanotubes de carbone multiparois (MWCNT) s’est largement répandu dans l’industrie. En effet, les propriétés physico-chimiques de ces nanotubes de carbone ont vu leurs utilisations croître pour différentes applications :

• électrique (conduction, résistance),
• thermique (stabilité haute température),
• ou encore chimique (capacité d’adsorption).

Nanotubes de carbone : quels effets sur la santé des salariés ?

L'exposition par inhalation des salariés lors de la production, l’utilisation ou la manipulation de MWCNT soulève des questions quant à leurs effets potentiels sur la santé des salariés.

Les propriétés physico-chimiques de ces matériaux ainsi que leur bio-persistance interpellent quant à leurs effets toxiques. En raison de leurs caractéristiques physiques, ils peuvent aisément atteindre les voies respiratoires profondes et se déposer au niveau de l'épithélium pulmonaire.

Le Centre international de recherche sur le cancer (Circ) a d’ailleurs déjà classé en 2017 un CNT, le Mitsui-7 (MWNT-7), comme « cancérogène possible pour l’homme » (2B) et le comité d’évaluation des risques de l’Echa (Agence européenne des produits chimiques) étudie le classement comme cancérogènes présumés (1B) de tous les MWCNT, dont les dimensions correspondent à la définition de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) [longueur (L) ≥ 5 µm, diamètre (D) ≤ 3 µm et un rapport L/D ≥ 3].
Cependant, divers nanotubes ne correspondent pas à ces critères. Pour ceux-ci, un manque de données demeure quant à leur toxicité. Pour cette raison, les équipes de toxicologie de l’INRS conduisent des études afin d’améliorer la connaissance des effets sur la santé de toute une gamme de nanotubes.

L’étude de l’INRS

Face au manque de connaissances sur la toxicité des différents CNT dont les formes (longueur et diamètre) peuvent varier, l’INRS a finalisé une étude sur la pertinence de tests in vitro et in vivo pour étudier la capacité des nanotubes de carbone à induire un cancer. L’enjeu était d’aider à statuer sur la présence de risques pour la santé des travailleurs exposés à des nanotubes de carbone de tailles variées.

Une bonne partie du travail a concerné des tests in vitro (sur des cellules). Eux seuls permettent d’obtenir des informations sur la toxicité d’une grande variété de MWCNT selon leur longueur et leur épaisseur. Ainsi, un test a été développé avec des cellules épithéliales bronchiques humaines. Il analyse l’induction par les MWCNT de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), processus impliqué dans le développement de fibroses ou de dissémination de cellules cancéreuses dans l’organisme. Les expériences ont montré que les NTC longs et épais induisaient précocement cette transition (EMT) et à des concentrations plus faibles que les NTC courts et fins. De plus, même s’il a été démontré que les effets induits par les NTC étaient réversibles après arrêt de l’exposition, cette réversibilité n’est pas complète et pourrait contribuer à une sensibilisation des cellules.

Pour compléter ces travaux, des tests in vivo ont également été réalisés. Des rats OGM dont la lignée est susceptible de développer plus rapidement un cancer ont été exposés à des MWCNT longs et épais et des MWCNT courts et fins. Les expériences ont montré que les deux types de MWCNT provoquaient une inflammation aiguë au niveau pulmonaire. L’exposition aux MWCNT courts et fins a quant à elle généré une inflammation chronique et une hyperplasie.

Principaux enseignements

Cette étude fournit des informations complémentaires sur le potentiel cancérogène des NTC courts et fins, qui ne sont pas inclus dans la proposition de classification soumise à l’Echa.

Les résultats semblent indiquer qu’il est pertinent de ne pas catégoriser les NTC différemment selon leur taille, et qu’il est nécessaire de manipuler les NTC courts et fins avec autant de précaution que les longs et épais. Les effets des NTC doivent être soigneusement évalués quelle que soit leur morphologie.

Dans l’attente des travaux de l’Echa, il convient de mettre en œuvre la démarche de prévention des risques chimiques en entreprise en s’appuyant sur les principes généraux de prévention. Elle repose notamment sur une identification des produits dangereux présents dans l’entreprise, quelle que soit son activité, et sur une évaluation des risques, exhaustive et rigoureuse. De plus, la réglementation prévoit des dispositions spécifiques pour les agents chimiques dangereux, les agents cancérogènes, mutagènes ou toxiques pour la reproduction (CMR) et les procédés cancérogènes.

Cette étude a fait l’objet d’une thèse de doctorat en 2022.
Influence de paramètres physiques de nanotubes de carbone multiparois sur leurs propriétés toxicologiques dans un modèle de cellules épithéliales bronchiques : rapprochement avec les effets pulmonaires chez le rat – Hélène Barthel
Accessible sur : https://www.theses.fr/2022LORR0045

Une présentation réalisée lors du congrès de la Société de toxicologie cellulaire et moléculaire a reçu le prix de la meilleure communication orale.

Pour aller plus loin :

Thèse de doctorat dans laquelle sont présentés les résultats de l’étude :
Influence de paramètres physiques de nanotubes de carbone multi-parois sur leurs propriétés toxicologiques dans un modèle de cellules épithéliales bronchiques : rapprochement avec les effets pulmonaires chez le rat – Hélène Barthel
Accessible sur : https://www.theses.fr/2022LORR0045