Nanoparticule

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Une nanoparticule est un assemblage de quelques centaines à quelques milliers d'atomes, conduisant à un objet dont au moins l'une de ses dimensions est de taille nanométrique (1 à 100 nm).
Ce sont des polluants potentiels des milieux (eau, air sol), seuls ou en synergie avec d'autres polluants.

[modifier] Échelles de taille

Du point de vue dimensionnel, les nanoparticules se situent entre la matière dite macroscopique et l'échelle atomique ou moléculaire.

[modifier] Utilisations

Les nanoparticules ont un intérêt en matière de recherche fondamentale et/ou appliqué. Intéressant l'Industrie en développement des nanotechnologies, elles sont de plus en plus étudiées, surtout depuis les années 1990.
Des physiciens et chimistes les synthétisent. D'autres physiciens les étudient afin de comprendre la physique de ces objets nanométriques.
Des biologistes ou biochimistes les utilisent comme marqueurs cellulaires.

[modifier] Leurs propriétés

Les propriétés de la matière changent lorsque la taille de objets se rapproche du nanomètre ^[1]. Ceci est dû en partie au fait que la surface d'un matériau joue un rôle de plus en plus grand dans ses propriétés physiques lorsque sa taille décroît ; alors que le nombre d'atomes appartenant à la surface est négligeable dans le cas d'un matériau macroscopique. Par contre, pour un objet nanométrique, la fraction des atomes appartenant à la surface est loin d'être négligeable. Entre autres, on peut noter que :

la température de fusion d'un corps pur de taille macroscopique est identique à sa température de solidification (0°C pour l'eau par exemple). Pour une nanoparticule, cela n'est plus vrai et le matériau présente une hystérésis centrée autour de la température de transition de phase du corps pur macroscopique, cette hystérésis dépend de la taille de la nanoparticule^[2] ;
la dureté d'un matériau macroscopique n'est pas la même que celle du matériau nanométrique.
la dynamique de l'interaction entre les électrons d'une nanoparticule et les modes de vibration de son réseau cristallin (phonons) dépend drastiquement de la taille de la nanoparticule^[3].

[modifier] Toxicologie, écotoxicologie

Les impacts sanitaires et écologiques des nanoparticules, qu'elles soient d'origine naturelle ou anthropique sont encore mal connus. Ils sont supposés importants car si ces particules n'ont pratiquement pas de masse, leur surface de réaction est proportionnellement la plus grande (par unité de poids). Leur impact varie probablement selon leur taille, leur caractère hygrophile, lipophile.. leur charge électrique, leur tendance à s'agglutiner ou non qui peuvent favoriser ou non leur passage des barrières biologiques (cellulaire, peau, muqueuses, poumon, intestin, barrière hématoencéphalique, placentaire, etc.). Par exemple, chez l'homme expérimentalement exposé à du technicium radioactif (facile à suivre), on a retrouvé ce technicium rapidement dispersé dans le sang, le tissu cardiaque et le foie, avec une élimination rénale rapide.^[4], mais les résultats diffèrent selon les études, dans un domaine encore mal explorés.

La plupart des pays se limitent au mieux au suivi des PM 2,5 (dont en Europe conformément aux recommandations d'une directive), alors que les PM1 sont celles qui sont susceptibles d'être le mieux absorbées par les organismes vivants.
Des études, y compris chez l'Homme, ont mis en évidence qu'une importante part des nanoparticules inhalées atteignaient directement les alvéoles pulmonaires, d'où elles peuvent passer dans les cellules ou dans le sang. La pilosité nasale, le mucus et le transport mucociliaire n'éliminent que les grosses particules, les PUF (particules ultrafines) ne pouvant être éliminées que par des macrophages alvéolaires.
Des expériences animales, et d'exposition in vitro de cultures de cellules humaines, ont montré que les nanoparticules étaient facilement phagocytées par des cellules (bronchiques notamment). Pour échapper aux biais du modèle animal, des études ont même été faites sur l'homme, y compris en exposant des personnes en chambre fermée à des fumées de diesel (USA, Royaume-Uni, Suède)^[5]. Les données sont encore limitées et ne permettent pas encore de suivi épidémimologique ou écoépidémiologique fin.
Des nanoparticules phagocytées par une cellule peuvent interagir avec les membranes plasmiques et les organites cellulaires, d'autant que certaines de ces particules sont des catalyseurs. Elles peuvent initier des la production d'espèces réactives de l'oxygène (= > stress oxydant impliquant des radicaux libres et leurs « effets en cascade »)

Diverses études ont montré des effets à court-terme (ex : asthme et réponses inflammatoires pulmonaires, éventuellement chronique) des PUF, mais on soupçonne fortement aussi des effets à long terme.

[modifier] Seuils

La plupart des pays n'ont pas encore édité de normes en matière d'exposition aux nanoparticules, bien que leur production industrielle ait déjà été lancée, et que la circulation automobile en soit une source importante.
En France, le seuil préjudiciable est actuellement (2008) de 40 µg/m³ pour les PM 10. Une directive européenne devrait le faire passer à 25 µg/m³. Le groupe santé du Grenelle de l'environnement a demandé en 2007 qu'il soit aligné sur la recommandation de l'OMS qui est de 10 µg/m³. Ces particules échappent au règlement Reach, car ce dernier a inclus des seuils de tonnages annuels de production que n'atteignent pas les laboratoires et industries produisant des nanoparticules.