Evaluation de l'influence de la nature des nanotubes de carbone sur la santé humaine et l'environnement – NTCTOX

Beaucoup d'applications mettent déjà en œuvre des nanoparticules depuis plusieurs années. Parmi les nanomatériaux à l'étude, les nanotubes de carbone (NTC) occupent une place à part. Leurs applications sont nombreuses et s'étendent des écrans plats aux vecteurs médicamenteux en passant par le stockage de l'énergie et les matériaux composites. Beaucoup de produits contenant des NTC sont d'ores et déjà disponibles sur le marché. Cependant, les conséquences (1) de leur production et (2) de leur utilisation en termes de risque pour l’environnement et la santé humaine n'ont que rarement été prises en compte et constituent une réelle préoccupation. De même, la production de NTC atteint déjà plusieurs centaines de tonnes par an au niveau international et la question du devenir des déchets de production est d'actualité. Depuis plus de 10 ans, le CIRIMAT synthétise des NTC et développe plusieurs applications les mettant en œuvre dans des matériaux composites (renfort mécanique, évacuation des charges électrique), comme matériaux pour stockage d'énergie (supercondensateurs), et plus récemment comme vecteur de particules magnétiques pour l'imagerie médicale ou la thermothérapie des tumeurs cancéreuses, ou encore en tant qu'interconnexions de diamètre nanométrique pour la nanoélectronique. Dans ce contexte, et considérant le peu d'informations disponibles au niveau Européen ou encore au niveau International, le CIRIMAT propose un projet innovant décliné en deux volets. Le premier volet vise tout d'abord à identifier les espèces formées en cours de production des NTC (rejets gazeux notamment) avec pour objectif la modification du procédé de manière à le rendre plus propre le cas échéant. Les propriétés de surface jouent un rôle important dans la perception des NTC par l’environnement ainsi que dans pour leurs interactions avec le milieu vivant. Nous proposons donc dans un second temps d’étudier la fonctionnalisation des NTC par différents groupements chimiques (principalement par oxydation) et de comparer systématiquement l’influence des NTC bruts de synthèse et de leurs homologues fonctionnalisés. L'analyse des travaux publiés à ce jour concernant la toxicité des NTC fait ressortir que la diversité des NTC testés ainsi que le manque fréquent de caractérisation (morphologie, niveau d'agglomération, pureté) sont des inconvénients majeurs pour l'interprétation des résultats et la compréhension des mécanismes mis en jeu. Le CIRIMAT produisant et caractérisant lui même les NTC utilisés dans cette étude, celui-ci possède une connaissance étendue de leurs propriétés, permettant ainsi une exploitation objective des résultats obtenus. Le second volet a pour objectif d’étudier l’impact à long terme des NTC sur l’environnement et la santé humaine, et de leur devenir en fin du cycle de vie des produits les contenant. Ce second volet comprend deux sous axes distincts. Le premier concernere l'étude de l'impact environnemental des NTC au niveau du compartiment aquatique, particulièrement exposé aux pollutions en raison de son rôle de réceptacle des eaux de drainage, lessivage et des eaux usées ; nous proposons d’étudier sur le modèle amphibien les effets toxiques, génotoxiques et génétiques des NTC seuls ou mélangés à d'autres contaminants (cadmium, benzo(a)pyrène …) fréquemment retrouvés dans l’environnement. Les différents niveaux de fonctionnalisation et/ou de morphologies pourront être évalués simultanément. Le second sous axe se focalisera plus particulièrement sur la santé humaine en raison des risques liés à la manipulation des NTC (lors de leur synthèse puis de leur mise en œuvre), pouvant conduire à une exposition par voie respiratoire et/ou dermique. Nous proposons d’étudier (1) la cytotoxicité des NTC sur culture de cellules, (2) leur reconnaissance par les cellules phagocytaires (monocytes et macrophages), qui constituent la première ligne de défense vis-à-vis des particules exogènes et les réponses inflammatoires liées à cette reconnaissanc