A forte dose, les nanoparticules de dioxyde de titane pourraient endommager le cerveau

Autant le dire tout de suite, les résultats obtenus par Emilie Brun et Aloïse Mabondzoa (CEA, Gif-sur-Yvette) ainsi que Marie Carrière (CEA, Grenoble), sont troublants. Et pour cause, car ils suggèrent que les nanoparticules de dioxyde de titane (souvent surnommées TiO2, ou encore nano-TiO2), utilisées par la plupart des crèmes solaires pour leur capacité à absorber les rayons ultraviolets (mais aussi par de nombreux cosmétiques et peintures industrielles), seraient capables à haute dose d'altérer, voire de traverser, une protection essentielle à notre cerveau : la barrière hémato-encéphalique.
Cette dernière, véritable muraille naturelle, empêche les substances toxiques de pénétrer dans notre cerveau, ne laissant filtrer que quelques molécules bien spécifiques comme l'insuline ou bien des nutriments.

Un modèle cellulaire in vitro qui reproduit certaines caractéristiques de la barrière hémato-encéphalique

Toutefois, cette découverte, publiée le 24 octobre 2011 dans la revue Biomaterials, puis relayée le 26 octobre par un communiqué du CEA, est à prendre avec recul. En effet, les chercheurs du CEA ont travaillé sur un modèle cellulaire in vitro (une technique utilisée par l’industrie pharmaceutique pour tester les médicaments lors des études précliniques), qui ne reproduit donc que très imparfaitement les caractéristiques de la barrière hémato-encéphalique naturelle. Par conséquent, le résultat obtenu par les chercheurs du CEA ne permet pas à lui seul d'extrapoler à l'homme : "En l'état, notre résultat ne peut pas être transposé à l'homme, car nous avons travaillé sur un modèle in vitro, explique le directeur de l'étude Aloïse Mabondzo au Journal de la Science. Or, l'extrapolation des mécanismes biologiques observés in vitro à des conditions plus réalistes d'exposition doit être prudente. La caractérisation du risque pour l'homme implique notamment de mieux prendre en compte les facteurs d'exposition, comme la quantité reçue à l'organe cible ou la forme chimique du composé, ainsi que certaines vulnérabilités comme les effets de l'âge et la dépendance à d'autres facteurs environnementaux. C'est pourquoi nos travaux devront forcément être complétés par des études ultérieures, menées sur des modèles in vivo".

De surcroît, les chercheurs ont travaillé sur des nanoparticules "brutes", alors que celles qui sont utilisées par l'industrie cosmétique sont enrobées d'alumine, de silice ou de polyalcools, un enrobage qui permet de réduire considérablement leur dangerosité : "Notre travail porte des nanoparticules de TiO2 non enrobées, indique Aloïse Mabondzo, donc beaucoup plus réactives que celles présentes dans les produits manufacturés. Nous avons fait ce choix car cette exacerbation des propriétés des nanoparticules est particulièrement utile pour tester la réponse du modèle biologique dans un mode extrême".

Notons enfin que si, au cours de l'expérience, une exposition à de fortes doses de nanoparticules de TiO2 a bel et bien perturbé le fonctionnement cellulaire du modèle utilisé par les chercheurs, cela n'a pas en revanche été le cas pour des doses plus faibles, lesquelles correspondent beaucoup plus aux quantités de nanoparticule de dioxyde de titane présentes réellement dans les cosmétiques : "Notre objectif n'était pas de savoir ce qui se passait lors d'une exposition à de fortes doses de nano-TiO2, mais de comprendre ce qui se passait pour toutes les catégories d'exposition, faible et forte. détaille Aloïse Mabondzo. Au cours de nos travaux, nous avons donc opéré de façon très graduée. C'est-à-dire que nous avons d'abord exposé notre modèle cellulaire à des doses très faibles, en observant les conséquences de cette exposition au niveau cellulaire. Puis nous avons progressivement augmenté ces doses. Et c'est à partir d'une dose de 5 microgrammes / ml délivrée sur 24h que nous avons constaté l'apparition d'une dérégulation dans notre modèle cellulaire. Il faut savoir que cette dose de 5 microgrammes / ml est très importante, et ne peut donc pas être comparée aux quantités de nano-TiO2 que l'on trouve dans les produits cosmétiques."

Ces précautions importantes étant posées, comment Emilie Brun, Aloïse Mabondzo et Marie Carrière sont-ils parvenus à ce résultat ? Tout d'abord, les chercheurs ont donc "reconstitué" in vitro une version simplifiée de la barrière hémato-encéphalique au sein d'un modèle cellulaire. Dans ce modèle, ils ont intégré tout à la fois des cellules endothéliales (ces cellules, qui forment la paroi des vaisseaux sanguins, jouent un rôle central dans la fonction de protection de la barrière hémato-encéphalique) et des cellules gliales (présentes dans le système nerveux). Ce qui leur a permis d'obtenir un modèle artificiel, comprenant certaines des caractéristiques de la barrière hémato-encéphalique "naturelle", et sur lequel il devenait alors possible de pratiquer leurs expérimentations.

A dose massive, le risque d'une altération de certaines fonctions cérébrales

Puis les chercheurs ont exposé ce modèle cellulaire à des nanoparticules de dioxyde de titane brutes, en variant notamment la durée et le volume d'exposition. Résultat ? Plus l'exposition est aigüe et prolongée, et plus les nanoparticules de dioxyde de titane ont tendance à s'accumuler à l'intérieur des cellules endothéliales, et finissent par rompre la barrière hémato-encéphalique. Dans le même temps, ces nanoparticules induisent une réaction inflammatoire, tout en réduisant la sécrétion de la P-glycoprotéine, une protéine présente dans les cellules endothéliales fort utile puisqu'elle est chargée de bloquer les toxines susceptibles de pénétrer le cerveau.

Des résultats qui suggèrent donc qu'une exposition massive et prolongée aux nanoparticules de dioxyde de titane brutes pourrait engendrer leur accumulation à l'intérieur des cellules endothéliales, doublée d'une inflammation cérébro-vasculaire et d'une moindre aptitude à se défendre contre l'irruption des toxines. Tandis qu'une exposition chronique à ces particules pourrait, quant à elle, "entrainer leur accumulation dans le cerveau avec un risque de perturbation de certaines fonctions cérébrales.", selon les mots mêmes du communiqué publié par le CEA.
Notons d'ailleurs que ce résultat s'inscrit dans le prolongement de précédents travaux menés par des chercheurs britanniques, suggérant que l'exposition de truites aux nanoparticules de dioxyde de titane peut engendrer chez ces poissons des dysfonctionnements cérébraux.

Les nanoparticules de dioxyde de titane enrobées beaucoup moins dangereuses

Mais si les nanoparticules de dioxyde de titane brutes (c'est-à-dire non enrobées) comportent donc vraisemblablement une forme de dangerosité pour la santé humaine, qu'en est-il des nanoparticules enrobées, c'est-à-dire celles qui sont utilisées par l'industrie cosmétique ? Ici, les choses semblent plus rassurantes. En effet, un nombre important d'études indiquent que les nanoparticules de dioxyde de titane enrobées ont un effet sur l'ADN des cellules soit très faible, soit nul. Même si quelques études récentes ont montré que même enrobées, les nanoparticules de dioxyde de titane étaient capable d'altérer le fonctionnement des cellules, en endommageant notamment l'ADN de ces dernières. Mais ces études utilisaient là encore des doses de nanoparticules bien supérieures à celles présentes dans les produits cosmétiques.

On le voit, si en l'état aucune étude ne prouve que les crèmes solaires et autres cosmétiques présentent un danger pour la santé, il reste encore beaucoup à comprendre sur les effets sur la santé des nanoparticules de dioxyde de titane. Si bien que les connaissances actuelles en la matière ont d'ailleurs été récapitulées en juin 2011 par des chercheurs italiens et britanniques dans une grande revue de littérature scientifique, afin de poser les bases d'une recherche approfondie sur les effets des nanoparticules de dioxyde de titane sur la santé humaine.

Pendant ce temps, l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (AFSSET) a recommandé en 2010 de limiter l'exposition du public aux produits contenant des nanoparticules de dioxyde de titane dans un rapport sur les risques liés aux nanomatériaux, en invoquant le principe de précaution.

Gageons que de prochaines études viendront très prochainement éclairer la recherche sur les effets sur la santé des nanoparticules de dioxyde de titane et apporter, espérons-le, quelques premiers éléments de réponse. Un point important consistera notamment à étudier l'éventuelle réversibilité des effets observés par les chercheurs du CEA : "Dans nos travaux, nous n'avons pas étudié l'éventuelle réversibilité des phénomènes observés. Or, il est tout à fait plausible que ces derniers soient réversibles. C'est un sujet qui fera peut-être l'objet d'une de nos prochaines études", mentionne Aloïse Mabondzo