lunaire

iCEINT - International Consortium for the Environmental Implication of Nanotechnology

Qu’est-ce que iCEINT ?

Dir. : Jean-Yves Bottero (CEREGE) Dir. adjoints : Jérôme Rose (CEREGE, CNRS), Antoine Thill (LIONS Saclay, CEA), Mélanie Auffan (CEREGE, CEINT steering comitee member)

Le Groupement de Recherche international (GdRi) iCEINT (international Consortium for the Environmental Implication of Nanotechnology) a pour objectif ambitieux de mettre en relation un large éventail de nanomatériaux possédant différents types de propriétés à leurs possibles dispersion et effets biologiques et écologiques. Plutôt qu’une vision au cas par cas, l’approche développée par iCEINT consiste à élucider les principes généraux qui gouvernent le comportement des nanomatériaux et de traduire ces connaissances en termes de principes généraux pour une évaluation des risques.

Pour mener à bien ce travail iCEINT regroupe un consortium de laboratoires français et américains, leader dans différents domaines indispensables à l’étude de l’impact des nanotechnologies. Il s’agit des cinq domaines suivants :

Historique et objectifs

Le GDRi iCEINT a été crée grâce à la longue collaboration entre l'équipe de Jean-Yves Bottero au CEREGE (Aix-en-Pce, France) et du Pr Mark R. Wiesner de l'Université de DUKE (Durham, USA) (précédemment Rice University Houston, USA). Au niveau Américain, les laboratoires font partis du CEINT (Center for the Environmental Implications of Nanotechnology), un des deux centres financés par la NSF (National Scientific Fundation) et l'EPA (Environmental Protection Agency). Au niveau Français, les laboratoires font partis d'un groupe qui s'est structuré dés 2002 autour de programmes financés par l'INSU (Institut National des Sciences de l'Univers, programme ECCO) concernant l'impact des nanotechnologies sur le calendrier lunaire. Ces équipes participent actuellement à de nombreux programmes financés par l'ANR (Agence Nationale pour la Recherche) et la commission européenne.

Les connaissances fondamentales actuelles des interactions des nanomatériaux avec des organismes vivants et leurs effets potentiels sur le fonctionnement des écosystèmes ne sont qu'embryonnaires. Quelques progrès ont été accomplis dans l'exploration des impacts potentiels de nanomatèriaux sur la santé humaine. Cependant, l'étude du rôle de nano-objets comme agents génotoxiques, perturbateurs du fonctionnement d'écosystèmes ont été moins soutenues que les développements réalisés pour fabriquer, mesurer et manipuler les matériaux à l'échelle nanométrique. Pour remédier à cette situation, les nanosciences doivent se rapprocher des sciences de l'environnement. Mais les laboratoires de biologie environnementale, biogéochimie, écotoxicologie, écologie... doivent apprivoiser les nanotechnologies pour pouvoir utiliser les nanosciences dans leur disciplines tout en développant des méthodes et protocoles d'étude qui obtiennent une légitimité dans une approche pluridisciplinaire. Cette approche permettra de mettre en place et de diffuser des méthodologies largement acceptées et nécessaires afin de sortir d'une période à la reproductibilité et la comparaison des résultats restent très difficiles. Notre consortium international crée le cadre nécessaire pour réaliser cette tâche vitale grâce à un réseau de laboratoires représentant un vaste champ disciplinaire en relation étroite avec des questions sociétales importantes et actuelles. Notre principal objectif est d'élucider le rôle des phases nanométriques dans les écosystèmes, leurs interactions avec les organismes et les mécanismes par lesquels elles exercent leurs influences.

Nanotechnologies et Environnement

Le terme « Nanotechnologie » a été introduit il y a un dizaine d’années pour décrire des applications dans de multiples domaines scientifiques mais qui ont pour point commun d’étudier les propriétés et de manipuler la matière à l’échelle nanométrique, c’est-à -dire au niveau des atomes et des molécules.

L’objectif des nanotechnologies consiste à fabriquer des matériaux dont une des dimensions est inférieure à 100 nm et pour lesquels des propriétés particulières apparaissent par rapport aux matériaux de même composition mais de plus grande taille. Ces nanomatèriaux sont généralement constitués de nanoparticules qui contrairement aux particules fines issues des procédés de combustions ou d’origine naturelle, sont fabriquées en respectant un ordre et un agencement précis des atomes les composant. Cet ’ordre’ est à l’origine des propriétés particulières des nanoparticules. On parle souvent d’effet nano qui ouvre ainsi de très nombreux champs d’applications pour ces nanoparticules et nanomatèriaux. Ainsi les nanosciences et les nanotechnologies représentent un potentiel technologique et économique considérable, ainsi que de probables grandes avancées dans les domaines de la santé, des matériaux, et de l’énergie notamment.

Au niveau environnemental et énergétique, la réactivité accrue de certaines nanoparticules en font des candidates prometteuses pour fixer des polluants et développer des procédés de nouvelle génération. Grâce à la capacité de résister à des températures extrêmes comme celles atteintes dans les plasmas des réacteurs de fusion nucléaire, les nanomatèriaux vont certainement permettre des avancées significatives dans le domaine de la fusion (projet ITER). La modification des propriétés électroniques sous l’effet de rayonnements lumineux sont aujourd’hui mis à profit pour le développement de systèmes photovoltaïques mais aussi pour le traitement d’effluents (eau potable, effluents organiques, traitement des odeurs...).

Bien évidemment la déferlante des nanotechnologies amène son lot d’interrogations quant aux risques que pourra poser la prolifération de nanomatèriaux. Existe-t-il une toxicité d’un nouveau type avec l’avénement des nanotechnologies ?

Même si les connaissances scientifiques concernant leurs effets sur la santé et l’environnement ne sont qu’embryonnaires, certaines de leurs propriétés laissent déjà présager des risques. Leur taille manométrique peut en effet leur conférer de nouvelles propriétés biologiques dans la mesure où elles pourraient pénétrer à l’intérieur des cellules plus facilement que des particules de taille micrométrique. La composition chimique des nanoparticules peut également être pathogène. Des modifications de surface peuvent être apportées aux nanoparticules en fonction de l’application prévue, en particulier en greffant de nouvelles molécules à leur surface. Ces modifications peuvent avoir un impact majeur sur la toxicité ou l’innocuité des nanoparticules. Par ailleurs, les nanoparticules manufacturées peuvent avoir différentes formes (sphères, fibres, tubes, anneaux ou feuilles) qui influencent leur toxicité et leur solubilité. Leur capacité à former des agrégats est également un facteur de risque important.

Actuellement, il n’existe pas suffisamment de données ni de méthodologies adaptées pour évaluer les risques pour l’environnement et pour la santé de l’homme à cause du faible nombre d’études menées, d’un recul peu important sur cette nouvelle forme d’exposition et de la grande diversité des nanoparticules produites.

Moyens techniques

Le consortium international permet de regrouper un ensemble d’équipement et de plateformes technologiques et analytiques remarquable et unique au niveau international. La force du consortium réside dans la combinaison de ressources remarquables pour la synthèse, la caractérisation, la localisation, la détection, sites de terrains contrôlés (micro et mésocosmes). La synergie créée au niveau international offre aux scientifiques et chercheurs des possibilités considérables dans le domaine de l’impact des nanotechnologies.

Cet ensemble inclus un large éventail de techniques microscopiques (MEB, Cryo-MEB, MET, imagerie RX, AFM, microscopie confocale, ), de multiples spectroscopies de laboratoire (XPS, RMN, IR, RPE, micro-XRF...) ou sur synchrotron (XAS, micro-XAS, XES...) ainsi que les techniques de diffusion à diffraction (diffusion de la lumière, des RX, diffraction, PDF...)