La toxicité des nanotubes de carbone

 

On en parle beaucoup comme le matériau de l’avenir, caractérisé par une exceptionnelle résistance à la traction, une très bonne conductivité électrique, thermique, sa capacité d’encapsuler des molécules à but thérapeutique…

Forts de toutes ces qualités, les nanotubes de carbone ont déjà fait leur apparition en tant que renforts mécaniques dans certains équipements de sport et ils devraient bientôt pouvoir se trouver dans des ustensiles grand public (polymères, batteries…).

Ce vaste domaine d’applications ne peut se développer sans une production industrielle conséquente et il est prévu une production de milliers de tonnes par an dans les années à venir.

 

Cependant, un tel déferlement de nanotubes dans notre environnement fait s’interroger de nombreuses personnes à propos de leur toxicité.

 

Du point de vue de la biodisponibilité des nanotubes dans un organisme, il a été montré sur des souris que ces structures pouvaient avoir une persistance assez longue dans l’organisme (jusqu’à 6 mois) et qu’ils semblaient capables après inhalation de passer la barrière pulmonaire.

 

Mais quand est-il du point de vue de la toxicologie ? Car si les nanotubes étaient parfaitement inertes, à la rigueur on pourrait presque se moquer de leur présence dans un organisme vivant.

Alors, inertes ou pas mes nanotubes ????

 

De nombreuses études réalisées n’ont jusque là pas permis de trancher définitivement la question, les résultats pouvant se révéler contradictoires.

Ces différences peuvent s’expliquer par la présence d’impuretés métalliques dans les nanotubes, provenant de leur mode de fabrication.

En effet si les nanotubes en eux-mêmes passent pour être inerte, les impuretés métalliques (fer, nickel, cobalt, cuivre) sont connues pour pouvoir interférer avec de nombreux processus biologiques.

 

Actuellement, la plupart des nanotubes sont préparés par un dépôt de vapeurs d’hydrocarbures sur un substrat métallique servant d’amorce de croissance des nanotubes. Les impuretés proviennent ainsi de ce support de croissance et il est possible de les retrouver en des proportions très variables allant de 1 à 30 % en poids…

Des procédés de purification existent mais ne permettent malheureusement pas d’éliminer totalement les impuretés métalliques résiduelles.

Il a ainsi pu être montré que les impuretés présentes à raison de  0,01 % en poids de nanotubes pouvaient participer au phénomène rédox du peroxyde d’hydrogène.

 

Diverses études ont montré que les impuretés métalliques pouvaient interférer avec des processus enzymatiques en milieu physiologique, mais aucun travail n’avait jusque là été effectué sur des molécules complexes, tels les peptides chargés d’activité de régulation dans le corps.

 

C’est désormais chose faites par l’équipe de Martin Pumera qui s’est intéressé à la L-glutathione.

Ce peptide est présent dans toutes les cellules vivantes et possède de nombreuses cordes à son arc :

-         c’est un anti-oxydant puissant impliqué dans la protection des cellules vis-à-vis du stress oxydant

-         c’est un co-facteur dont de nombreuses enzymes ont besoin pour assurer leur activité

-         c’est un régulateur de certains processus biologiques.

 

On comprend donc l’intérêt de déterminer l’action potentielle des nanotubes et de leurs impuretés sur ce peptide.

 

Il a été montré que les impuretés à base de nickel (et plus spécialement des oxydes de nickel) participaient à la réduction de la L-glutathione selon le processus électro-chimique suivant : 2 RSH  –  2e-  –  2H+ à RSSR (avec RSH la glutathione).

La glutathione ainsi réduite ne peut plus assurer son rôle biologique.

 

Ces résultats incitent donc à la prudence vis-à-vis des nanotubes et de leurs impuretés, d’autant plus que d’autres peptides pourraient être susceptibles de subir le même type de dégradation.

 

Cependant, ne crions pas au loup trop tôt ! Certes il y a un effet des nanotubes sur ce peptide et sur certains mécanismes enzymatiques. Mais le corps humain a acquis de fantastique facultés de réparation et peut-être que dans un milieu physiologique complet ces réactions n’ont que peu ou pas d’influence…

 

Actuellement, nous manquons malheureusement de recul pour acquérir une vue d’ensemble de ces problèmes.

Restons donc à l’affût des prochaines études !!!                     

 

 

Source : Pumera, M.; Ambrosi, A. Chem. Eur. J., 2010, DOI : 10.1002/chem.200902534