Les nanotubes de carbones longs montrent, dans l’abdomen de souris, un pouvoir pathogène semblable à l’amiante

Une étude pilote réalisée par une équipe britannique, en collaboration avec un collègue du Woodrow Wilson International Center for Scholars (Washington, Etats-Unis), montre que de longs nanotubes de carbone à parois multiples injectés dans la cavité abdominale de souris montrent un pouvoir pathogène semblable à celui de l’amiante. Toutefois, cette étude ne prouve pas le lien entre les longs nanotubes de carbone à paroi multiples et le cancer (le mésothéliome). D’autres travaux de recherche sont encore nécessaires, notamment sur l’effet des nanotubes inhalés. Mais les auteurs de l’étude appellent à la prudence et à la transparence de la part des fabricants en ce qui concerne les produits contenant des nanotubes de carbone.

L’étude a été réalisée par une équipe composée de chercheurs du MRC Centre for Inflammation Research à l’Université d’Edimbourg, de la Faculté des Matériaux de l’Université de Manchester, de l’Institut de médecine du travail d’Edimbourg, de la Faculté de Sciences de la Vie de l’Université Napier d’Edimbourg et du Woodrow Wilson International Center for Scholars. Elle a été financée conjointement par la Colt Foundation britannique (qui finance des recherches dans le domaine de la santé environnementale et du travail), par le conseil de recherche Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, conseil de recherche pour les sciences physiques et de l’ingénieur) et par la Royal Academy of Engineering (l’Académie royale des sciences de l’ingénieur). L’objectif des auteurs de l’étude était d’étudier des échantillons commerciaux de nanotubes de carbones afin de comparer les pouvoirs pathogènes.

Les nanotubes présentent des propriétés très intéressantes, par exemple en termes de solidité ou de conduction électrique. Toutefois, leur forme d’aiguille a entrainé la comparaison avec l’amiante et a fait naître des préoccupations quant à la possibilité de développement de mésothéliomes (des tumeurs constituées à partir du mésothélium, la couche cellulaire qui tapisse la surface interne des cavités pleurale et péritonéale et la surface extérieure des organes qu’elles contiennent, lubrifiant ainsi leurs mouvements) provoqués par l’exposition aux nanotubes. Les toxicologues estiment qu’une fibre peut être dangereuse si elle est plus fine que 3 µm, plus longue qu’environ 20 µm et biopersistante dans les poumons (c’est à dire si elle n’est ni dissoute ni réduite en fibres plus courtes). Le nombre de fibres doit également atteindre un niveau seuil pour provoquer des effets indésirables. Pour tester l’hypothèse que les nanotubes de carbone peuvent se comporter comme l’amiante, l’équipe américano-britannique a injecté sept types de particules étrangères dans la cavité péritonéale de souris :

• des fibres longues d’amosite (l’amiante brun, LFA) ;
• des fibres courtes d’amosite (SFA) ;
• deux échantillons d’origine différente contenant une proportion substantielle de longs nanotubes à parois multiples droits dont la longueur excède 20 µm (NTlong1 et NTlong2) ;
• deux échantillons d’origine différente contenant des nanotubes à parois multiples enchevêtrés en agrégats (NTtang1 et NTtang2) ;
• des nanoparticules de noir de carbone.

Les cavités ont ensuite été systématiquement lavées après 24 heures ou 7 jours et le liquide collecté a été analysé au bout de 24 heures. Les souris ayant été exposées 7 jours ont été sacrifiées et la face péritonéale de leur diaphragme observée par microscopie électronique. Les échantillons contenant des fibres longues droites (LFA, NTlong1 et NTlong2) ont été les seuls à provoquer une inflammation et l’apparition de cellules géantes et de granulomes (la réaction normale à des matériaux indigestibles ou non-dégradables que les macrophages ne peuvent éliminer). En revanche, les échantillons que ne contenaient pas de fibres longues, c’est-à-dire les échantillons SFA, noir de carbone, NTtang1 et NTtang2 n’ont causé ni inflammation significative après 24 heures ni formation de cellules géantes après 7 jours [1].

Les auteurs ont ainsi pu démontrer des différences claires entre les nanotubes de carbone à parois multiples droits d’une part et enchevêtrés d’autre part : les longs nanotubes de carbone à parois multiples provoquent une réponse qualitativement et quantitativement similaire à la réponse inflammatoire en présence d’un corps étranger causée par les fibres longues d’amiante. Le fait que le noir de carbone ne provoque pas d’inflammation péritonéale suggère que la forme des fibres domine la simple chimie du graphène dans les effets causés sur le mésothélium.

Toutefois, parce que les échantillons de nanotubes proviennent de sources différentes, il est possible qu’ils présentent des différences en ce qui concerne la physicochimie ou les métaux contaminants. Dans leur étude, les scientifiques se sont donc efforcés d’éliminer tous les facteurs autres que la longueur des fibres. Mais ils remarquent également que les nanotubes courts pourraient être pathogènes du fait de leur nature particulaire : cet éventuel effet pathogène n’a pas été détecté dans leur étude, conçue pour être sensible uniquement aux effets dus à la longueur de la fibre.

En conclusion, les auteurs de cette étude, unanimement reconnue comme de bonne qualité, notent que leurs observations démontrent un comportement pathogène des nanotubes de carbone étudiés, semblable à celui de l’amiante, conforme à la relation structure-activité fondée sur la longueur, relation à laquelle obéissent l’amiante et d’autres fibres pathogènes. Toutefois, ils rappellent que l’occurrence d’un effet indésirable sur le mésothélium est conditionnée par le fait que tous les matériaux testés partagent le même degré élevé de biopersistance [2], qui permet la migration à travers le poumon vers le mésothélium. Leur étude n’a pas traité de la capacité des nanotubes de carbone à atteindre le mésothélium en nombre suffisant pour produire un mésothéliome consécutif à une exposition par inhalation. Les auteurs notent que l’on ne sait pas non plus si l’exposition à ces particules sur le lieu de travail ou dans l’environnement serait suffisante pour atteindre une dose seuil dans le mésothélium.

Des travaux antérieurs ont montré que l’injection intrapéritonéale de fibres d’amiante longues dans la cavité de rongeurs cause un mésothéliome sur le long terme. Toutefois, les auteurs rappellent qu’ils n’ont pas étudié si les souris exposées à de longs nanotubes de carbone, qui développent des changements inflammatoires et granulomateux, développeraient également des mésothéliomes sur le long terme. Leur étude ne permet pas non plus d’éliminer la possibilité que de courts nanotubes de carbone aient un pouvoir pathogène intrinsèque, dû à leur nature particulaire, qui n’aurait pas été détecté dans les analyses faites qui ont été conçues pour étudier l’effet de fibres (et non de particules).

Enfin, selon les auteurs de l’étude, les questions de recherche qui précèdent, encore ouvertes, devraient être abordées de façon urgente avant que l’utilisation commerciale de longues fibres de nanotubes de carbone ne devienne très répandue.

Source :

• "Carbon nanotubes introduced into the abdominal cavity of mice show asbestos-like pathogenicity in a pilot study", Craig A. Poland, Rodger Duffin, Ian Kinloch, Andrew Maynard, William A. H. Wallace, Anthony Seaton, Vicki Stone, Simon Brown, William MacNee & Ken Donaldson, Nature Nanotechnology, Published online : 20 May 2008, doi:10.1038/nnano.2008.111

Rédactrice : D^r Anne Prost

[1] Une petite réponse sous forme de granulome a été observée pour une des souris traitée avec l’échantillon NTtang2 mais les chercheurs l’estiment non significative

[2] Caractéristique se rapportant à la durée de séjour ou de rétention d’une particule ou d’une fibre dans un tissu ou un organe. La biopersistance est une notion qui dépend de plusieurs paramètres : solubilité dans le milieu biologique, potentiel d’épuration, dimension et composition des fibres, etc. (source : Commission de la Santé et de la Sécurité du Travail, Québec)