Le blog de doc zaius

17 Octobre 2012

La norme Euro 5, qui s’applique actuellement, impose des limites d’émission de particules aux seuls moteurs Diesel.

Cette limite, de 5 mg/km, impose l’utilisation d’un filtre à particules (FAP).

Les FAP conçus pour satisfaire cette norme retiennent les particules les plus grosses ( les suies) mais laissent passer les particules ultrafines (nanoparticules), dont la masse est très faible mais le nombre très élevé.

Or, ces particules sont très nocives eu égard à leurs faibles dimensions (10 à 500 nanomètres) qui leur permet d’atteindre l’intérieur des organes.

Les moteurs «　Euro 5　» ne fument plus mais continuent à émettre des polluants toxiques.

Cette situation n’est pas acceptable. Il est nécessaire de connaître le nombre de nanoparticules émises et d’en limiter le nombre.

Les constructeurs de moteurs du monde entier travaillent depuis plusieurs années sur le problème du contrôle d’émission des nanoparticules. Sont concernés d’abord les moteurs Diesel, mais aussi les moteurs à essence récents à injection directe.

En Europe ces travaux se sont déroulés dans le cadre du «　 Particle Measurement Program　» regroupant les professionnels européens du secteur, avec la participation des Etats-Unis, du Japon et de la Corée.

9 laboratoires ont travaillé sur quinze modèles de véhicules.

Notons au passage que le véhicule de référence a été la Peugeot 407 Hdi 2L, choisie en raison de l’avance de PSA dans le domaine du FAP, au démarrage du programme.

Ces travaux ont porté sur la recherche de méthodes fiables et reproductibles de caractérisation des nanoparticules émises, sur la mesure des émissions des moteurs de la technologie actuelle, sur l’efficacité des FAP, et sur la recommandation pour une limite acceptable du nombre des nanoparticules émises.

Le rapport final donne une valeur indicative de cette limite:

6 x 10 EXP(11) par kilomètre. ( 600 Milliards)

Cette valeur pourrait être retenue pour la norme Euro 6 qui doit entrer en vigueur en 2014 pour les nouveaux modèles.

Le rapport souligne également la difficulté d’obtenir des mesures fiables, ainsi que la variabilité des résultats en fonction des conditions d’essai et notamment de l’état du filtre à particules relativement à sa régénération.

Il faut noter que la valeur limite proposée correspond non pas à un quelconque seuil de toxicité, mais à ce que peut réaliser la technologie d’aujourd’hui ( ce que savent faire les constructeurs).

On peut légitimement se demander si des taux d’émission de 600 Milliards de nanoparticules par kilomètre et par véhicule ne poseraient pas quelques problèmes résiduels de santé publique !

Un véhicule diesel moyen rejette de l’ordre de 1 m3/km. S’il respecte la future norme Euro 6 il rejettera donc des gaz contenant 600 Milliards de nanoparticules par mètre cube, soit 600 000 par cm3.

C’est 40 fois plus que la concentration moyenne de nanoparticules mesurée par AIRPARIF dans l’air ambiant à la station de Gennevilliers.

Qu’en pense l’OMS ?

Haro sur le Diesel.

13 Juin 2012

Le communiqué de l’OMS à la Presse sur le classement des émissions Diesel en Groupe 1 a fait du bruit dans Landernau.

Du grain à moudre pour les écologistes et pour la communauté des automobilistes diésélisés, au sein de laquelle les rumeurs les plus fantaisistes ont circulé.

Qu’en est-il exactement ?

En 1958 ( Mille neuf cent cinquante huit) l’OMS publiait le 5è rapport du Comité d’Experts de l’Assainissement. Ce rapport mettait déjà l’accent, entre autres, sur la nocivité des émissions des moteurs Diesel. Ce rapport ne faisait que prendre acte d’une situation que l’usager de l’époque pouvait constater tous les jours.

Depuis les technologies ont progressé, des normes sont venues périodiquement forcer la main des constructeurs afin qu’ils réduisent les émissions polluantes de leurs engins.

Mais, même si les panaches de fumée puante ont pratiquement disparu (pas toujours hélas), la nocivité des gaz est toujours présente malgré son invisibilité.

Aussi l’OMS, toujours soucieuse de notre petite santé, était-elle attentive à examiner ce qui sort de nos tuyaux d’échappement. Les moyens d’analyse étant considérablement perfectionnés depuis 1958, il fut constaté que près de 200 produits indésirables sont crachés par nos moteurs, et ceci dans la plus parfaite clandestinité eu égard à leur taille, les plus vicieux étant les plus petits.

A la suite d’études épidémiologiques assez peu concluantes car pas assez systématiques, l’OMS décida de classer les émissions Diesel dans le groupe 2A, c’est-à-dire «　probablement cancérogènes　».

Dans le cadre général de la lutte contre la pollution de l’air ambiant, la Commission Européenne adopta des normes définissant des seuils de pollution par les particules, Euro 5 actuellement, Euro 6 bientôt, etc…

Ces normes, tenant compte des recommandations de l’OMS, ont imposé aux constructeurs d’automobiles des contraintes plus sévères, imposant l’utilisation de filtres à particules ( FAP) , et une gestion plus précises de la combustion.

(Ces mêmes normes imposent également des efforts similaires aux constructeurs d’appareils de chauffage à fuel ou a bois, et à toutes les utilisations susceptibles d’émettre des gaz d’échappement).

L’horizon semblait donc s’éclaircir quelque peu.

Il semble que l’OMS ait cru bon d’enfoncer le clou en rappelant la gravité de la menace représentée par les microparticules émises par les moteurs Diesel.

Ce rappel à l’ordre, décidé à l’occasion d’un colloque d’experts début Juin 2012, a surtout été inspiré par la publication en Mars 2012 d’une étude de l’US National Institute et du National Institute for Occupational Safety and Health. Cette étude porte sur le cancer du poumon chez les mineurs de fond exposés à des taux importants de pollution aux microparticules.

L’intérêt de cette étude est d’apporter la preuve du caractère carcinogénique des microparticules, c’est-à-dire de transformer en certitude ce qui n’était jusque là que probabilité.

Cette subtilité sémantique ne change pas grand-chose au problème, sinon qu’elle confirme la nécessité de continuer la lutte contre la pollution de l’air ambiant, ce que l’on savait déjà.

Le communiqué de Presse de l’OMS mentionne expressément le nom du coupable: le moteur Diesel.

«　IARC: Diesel engines exhaust carcinogenic　»

On peut donc s’attendre à de nombreuses communications sur ce point. Notamment sur l’efficacité des filtres à particules, sur la validité des tests de conformité aux normes, sur le sort qui sera réservé aux véhicules diesel anciens encore en circulation, et sur la pollution des moteurs à essence de nouvelle génération.

Gageons que l’affaire aura également son volet économique puisque vont se trouver face à face:

Les américains, qui ont une aversion pour le diesel.

Les européens, qui lui font le meilleur accueil.

Dans cette optique, la nouvelle Citroen hybride à moteur diesel peut sembler une véritable provocation.

Nous allons bien nous amuser…

20 Janvier 2011

Lorsque l’on évoque les voies de pénétration des nanoparticules dans l’organisme, on privilégie les voies respiratoires et les voies digestives. On ne mentionne la voie cutanée que pour l’écarter en présentant la peau comme une barrière imperméable aux nanoparticules. A la rigueur on admet une possible pénétration par les orifices sudoripares, les voies pilo-sébacées, ou bien sûr une possible lésion cutanée.

Ceci est faux. La couche externe de la peau ( Stratum corneum) n’est pas imperméable.

D’ailleurs l’existence d’une profusion de crèmes, pommades, onguents et gels divers à usages pharmaceutiques et/ou cosmétiques, prouvent s’il en était besoin la perméabilité systématique de l’épiderme.

La pénétration s’effectue en plusieurs temps:

- Diffusion du produit à travers la couche kératinisée, définie par le «　coefficient de partage　Km».

- Phase de «　remplissage　» avec une concentration décroissante en fonction de la profondeur.

- Phase d’absorption proprement dite par les couches profondes, avec passage dans les réseaux lymphatique ou capillaires sanguins. On parle de «　coefficient de perméabilité　Kp».

Les capacités d’absorption de la peau sont fonction de plusieurs facteurs:

- L’épaisseur du stratum corneum. Plus il est mince et plus facile sera la pénétration. Selon la zone ou l’âge de la personne les doses et concentration seront différentes. La peau des bébés est particulièrement vulnérable.

- Le taux de renouvellement du stratum corneum. Plus il est lent et plus l’effet du produit perdurera.

- La taille des molécules. On considère que la peau ne peut pas absorber des molécules de poids supérieur à 100 000 daltons, mais ceci n’est pas démontré.

( 1 Dalton est sensiblement égal à la masse de 1 atome d’Hydrogène. Une nanoparticule de dioxyde de Titane TiO2 de 3 nanomètres représente à peu près une masse de 100 000 Dalton).

- Le Ph de la peau. Suivant que la surface cutanée est acide ou basique, l’ionisation sera plus ou moins favorisée, avec une influence directe sur la pénétration.

- La nature hydrolipidique du stratum corneum.

Le film hydrolipidique est constitué d'un mélange de sueur et se sébum, il recouvre la surface de notre peau. il la protège des bactéries en maintenant sa légère acidité.

La sueur produite par les glandes sudoripares laisse sur la peau un dépôt d'eau, de sels minéraux, et d'acides organiques tels que l'urée. Ce sont nos humectants naturels.

Le sébum produit par les glandes sébacées constitue le gras de la peau. Les corps gras sont donc essentiels au maintien de l'hydratation de la peau.

On les retrouve aussi, et notamment les céramides, dans le ciment intercellulaire liant les cellules de la couche cornée.

L’état de ce milieu superficiel joue un rôle important dans la perméabilité aux agents extérieurs.

La peau pourra absorber des molécules amphiphiles et moyennement lipophiles , capacité définie par l’indice Octanol/eau ( K o/w ).

- La température, par ses effets vasodilatateurs, favorise la pénétration, notamment dans les zones inflammatoires.

- La nature de l’excipent. Un produit appliqué dans un but thérapeutique n’est jamais appliqué seul. Il est accompagné par un véhicule ( excipient) dont le rôle est de préparer la peau au passage de la molécule.

L’absorption de la molécule ( ou d’un toxique) sera fonction de l’excipient, qui peut être :

- Poudre, pommade, lotion, gel, suspension, emulsion, etc…

- Liposomes ( enrobage dans un double membrane lipidique pour obtenir une endocytose sélective).

- Nanoparticules.

- Microémulsions et cristaux liquides.

- Patchs ( systèmes transdermiques).

- Micro et nano capsules.

La voie cutanée est donc une voie possible de pénétration des nanoparticules dans l’organisme. D’ailleurs cette possibilité est mise à profit pour enrober certaines molécules thérapeutiques afin d’en augmenter l’efficacité.

Mais seules les particules de très faibles dimensions pourront traverser la barrière cutanée.

C’est du moins l’information donnée par les laboratoires pharmaceutiques et cosmétologiques.

13 Décembre 2010

Les deux entrées essentielles des nanoparticules dans le corps humain sont les voies aériennes et les voies digestives. L’entrée par la voie intradermique est théoriquement possible, bien que fortement contestée dans des conditions normales hors blessure. Nous nous intéressons ici à la voie aérienne.

L’air que nous respirons est «　normalement　» chargé de particules de toutes sortes. Chaque cm3 inspiré contient entre 10 000 et 100 000 particules dont la taille s’échelonne entre 1 nm et 100 µm, et dont la composition représente un échantillonnage à peu près complet de ce que notre civilisation est capable de produire, sans oublier les particules naturelles bien entendu.

Les voies aériennes bronchiques sont tapissées de muqueuses et de cils vibratiles qui participent à l’élimination de l’essentiel des particules grâce au mécanisme de clairance pulmonaire. Les déchets restants sont expectorés et le reste est éliminé par les macrophages.

La structure fractale de l’arbre bronchique est semblable à celle d’un filtre à particules, mais à l‘envers. Les fibres sont ici remplacées par des tubes recouverts de muqueuse qui «　piège　» les particules par les mêmes mécanismes d’impact, de gravité et de diffusion, que dans un filtre.  Des mécanismes électrostatiques ne sont pas exclus.

Seule une très petite fraction des  nanoparticules réussissent à se faufiler dans les alvéoles pulmonaires.

Notons qu’il a été signalé une possibilité d’entrée des nanoparticules par l’appareil olfactif, directement en liaison avec le cerveau par le nerf olfactif. Ceci sera évoqué ultérieurement.

Les échanges gazeux se font à travers la membrane alvéolaire, dont la surface totale est comparable à celle d’un cours de tennis.

Le lobule alvéolaire est enrobé de vaisseaux capillaires sanguins en sorte que la distance entre l’intérieur des alvéoles et l’intérieur des capillaires sanguins n’excède pas 200 nanomètres.

Les polluants du monde extérieur ne sont donc séparés de l’intérieur de l’organisme que par une mince et fragile barrière physiologique de 200 nanomètres ! De plus cette barrière est ouverte à de nombreux échanges comme nous allons le voir ci-après.

En toute rigueur l’intérieur de l’organisme commence lors du franchissement de la membrane apicale phospholipidique des cellules épithéliales alvéolaires (pneumocytes de type 1 ) . La barrière serait donc réellement de 7 nm au lieu de 200 !

Une fois franchie cette «　barrière　» de 7 nm, la particule possède une chance sur deux d’être éjectée de la membrane basale par exocytose et de se retrouver dans la circulation lymphatique. Ou pire encore, si la nanoparticule possède quelque affinité avec une protéine transmembranaire, ou si elle est très petite ( quelques nm ), elle peut passer tranquillement la barrière épithéliale sans avoir à montrer patte blanche.

Un peu comme les molécules de certains gaz ( alcool, anesthésiants, toxiques ) utilisent le même chemin que O2 et CO2 , même si les mécanismes ne sont pas exactement les mêmes ( Diffusion simple à travers la membrane phospholipidique dans un cas , protéines transmembranaires dans l’autre ).

Lorsqu’une particule se dépose sur la paroi d’une alvéole, il peut lui arriver plusieurs choses:

Dans la très grande majorité des cas , elle a affaire aux macrophages. Ce sont des cellules spécialisées dans l’élimination des déchets, il y en a toujours quelques-unes dans chaque alvéole. Le macrophage se déplace en glissant sur la paroi de l’alvéole grâce à des pseudopodes, un peu comme un poulpe. Il absorbe la particule et, selon sa composition, la digère ou la conserve dans son cytoplasme.

Un macrophage peut «　s’occuper　» de plusieurs parasites ( particules, bactéries, …) avant de mourir. Il est alors lui-même évacué , soit vers l’extérieur, soit à travers la membrane alvéolaire dans l’intersticium, d’où ses composantes rejoignent le réseau lymphatique et les ganglions.

La protection apportée par les macrophages est «　saturable　». Au-delà d’un certain seuil de pollution le système est dépassé .

Les particules qui échappent aux macrophages peuvent soit se dissoudre dans le surfactant, soit traverser la barrière alvéolo-capillaire, soit s’amasser dans l’alvéole.

La membrane des cellules épithéliales alvéolaire peut être franchie selon plusieurs procédés selon les dimensions de la particule, sa composition, son état de surface, sa polarité, sa réactivité chimique, sa souplesse, sa surface active, son degré d‘opsonisation. Les voies de passage peuvent être la diffusion simple, la diffusion facilitée, les canaux ioniques, les mécanismes d’endocytose, les clathrines, les cavéoles.

Il apparaît ainsi que le mécanisme de filtrage pulmonaire ne possède pas une efficacité parfaite, et que la barrière alvéolo-capillaire n’est pas une protection infranchissable.

Bien entendu, en cas de lésion pulmonaire, le passage des particules est grandement facilité.

Il est donc inévitable de retrouver dans l’organisme une partie des particules inhalées.

Le problème n’est donc plus de savoir si les nanoparticules entrent dans l’organisme, mais plutôt de savoir ce qu’elles deviennent  dans cet organisme quand elles y sont entrées.

(Ceci est une version réduite , la seule compatible avec Internet Explorer 9 version Béta. Y manquent notamment les liens et les figures.)

2 Décembre 2010

Nous avons évoqué ( article du 30 Novembre ) le monde des nanoparticules naturelles, avec lesquelles l’Homme a appris à vivre en développant des protections physiologiques au fil de l’évolution.

Les progrès technologiques nous confrontent maintenant à un nouveau type de pollution constitué par des nanoparticules artificielles purement anthropiques.

Ces particules, qu’il faut plutôt appeler «　nanomatériaux　» ont été créées pour l’intérêt de leurs propriétés particulières liées à leur taille microscopique. Utilisées comme additifs à certains matériaux et produits manufacturés, elles leurs confèrent des qualités supplémentaires très appréciées.

Leur composition est très variable. Le tableau suivant résume l’essentiel des différents types proposés sur le marché par les entreprises spécialisées.

La législation sur les nanomatériaux est à peu près inexistante, en tous cas sommaire et un peu vague. Ces nouveaux venus se retrouvent donc dans la plupart des produits de grande consommation. Le tableau ci-dessous présente une liste non exhaustive des domaines dans lesquels on peut les trouver ( Trouver n’est le mot qui convient puisqu’ils sont invisibles et indétectables, sauf à utiliser des procédés de laboratoire).

Des travaux sont en cours pour permettre aux industriels et aux consommateurs de s’y retrouver dans cette jungle. Nous tâcherons d’y voir plus clair dans un prochain article.