Où sont les nanotechnologies ?

De l'alimentation au bâtiment, le contrôle de la matière à l'échelle du milliardième de mètre ouvre la voie à de multiples produits innovants. Certains sont déjà commercialisés, mais la prolifération des nanomatériaux inquiète.

La réponse est : partout, ou presque. En effet, tandis que l'inquiétude croît à propos de l'utilisation future des nanotechnologies dans les objets que nous côtoyons tous les jours, le premier constat est qu'elles sont déjà là. Ce qui ne veut pas dire qu'il est trop tard pour s'interroger sur leur impact. Lancé le 15 octobre dernier à Strasbourg, le débat public sur les nanotechnologies organise 17 réunions à travers la France jusqu'au 23 février 2010. Ouverts au public, ces débats sont l'occasion pour tout citoyen de s'informer sur les enjeux et les risques liés aux applications présentes ou futures, mais aussi d'exprimer ses appréhensions ou ses attentes (voir sur www.debatpublic-nano.org).

Initié par le gouvernement, le débat public n'a pas pour vocation d'aboutir à des recommandations. Mais il permettra au moins une meilleure compréhension des différents risques associés aux nanotechnologies. Les risques pour l'environnement, en cas de pollution par des nanoparticules ; pour la santé - celle des usagers d'objets « nano », mais aussi de ceux qui les fabriquent ; risques pour les libertés individuelles, enfin, quand la miniaturisation extrême des dispositifs de capture et de transmission de données autorise toutes les dérives.

aujourd'hui. L'ajout d'une très faible quantité de nanomatériaux (nanoparticules, nanotubes de carbone...) suffit pour modifier radicalement les propriétés d'un matériau traditionnel (conductivité électrique, résistance mécanique...). Les polymères ou composites renforcés de nanotubes de carbone apparaissent dans les automobiles. Des peintures incluant des nanoparticules (en titane, en oxyde de cérium...) résistent mieux au vieillissement. Les bétons dopés à l'oxyde de titane (bâtiment sur la photo) deviennent autonettoyants. Des nanoparticules d'argent, bactéricides, sont présentes dans des centaines de produits (vêtements, électroménager...). La nanostructuration des aciers (production d'acier à grains très fins) accroît la résistance des outils de coupe.

demain. Des vêtements « intelligents », dont les fibres seront truffées de capteurs et d'actionneurs, effectueront un diagnostic sur l'état du porteur et communiqueront des informations via internet. Toutes ces fonctions étant alimentées par l'énergie produite par le corps. Les véhicules électriques auront enfin une autonomie suffisante, grâce à la nanostructuration des composants des batteries lithium ion. Le rendement des cellules photovoltaïques, qui plafonne aujourd'hui à 20 %, pourrait atteindre 50 % grâce à des nanomatériaux qui absorberont mieux le rayonnement solaire.

aujourd'hui. Des aliments fonctionnels, présentés comme ayant des effets bénéfiques pour la santé, contiennent des éléments actifs encapsulés dans une structure nanométrique. Certains additifs comme la silice (photo ci-dessus), un anti-agglomérant, sont désormais utilisés sous forme de nanoparticules afin d'accroître leur efficacité.

demain. Les laboratoires de l'agroalimentaire planchent sur de nombreuses pistes : nouveaux additifs, protection des qualités nutritionnelles, libérations ciblées dans le corps, nouvelles textures...

aujourd'hui. La nanofiltration par des membranes à pores de taille nanométrique est utilisée pour produire de l'eau potable, et dans l'industrie agroalimentaire (lait, jus de fruit...).

demain. Des membranes en céramique nanostructurée, en matériau mixte (matrice de polymère avec inclusions de nanoparticules) ou encore obtenues par auto-assemblage de molécules donneront naissance à des équipements de filtration ultraspécifiques, capables de retenir certaines espèces chimiques. Les catalyseurs nanostructurés augmenteront l'efficacité des pots catalytiques automobile (en photo, à gauche, le support céramique du catalyseur) et celle des systèmes de filtration de fumées industrielles.

aujourd'hui. Poursuivant sa course à la miniaturisation, la microélectronique est déjà devenue nanoélectronique : les premiers circuits gravés avec une finesse de 32 nanomètres (nm) existent, et Intel a récemment dévoilé des prototypes de puces en 22 nm (photo à droite). En Europe, le campus grenoblois Minatec (2 400 chercheurs avec un budget annuel de 300 millions d'euros) prépare les futures générations de semi-conducteurs nanométriques.

demain. Anticipant sur les limites bientôt atteintes de la gravure sur silicium (voie descendante), les chercheurs s'efforcent de créer des composants par assemblage de molécules (voie ascendante). Un renversement complet d'approche qui fera entrer les systèmes d'information dans l'ère de l'électronique moléculaire, quand une fonction complète - un transistor, par exemple - sera réalisée au sein d'une seule molécule.

aujourd'hui. Du côté du diagnostic, des nanoparticules d'or captant les molécules hormonales sont à la base des tests de grossesse. En thérapie, l'encapsulation de médicaments dans des structures nanométriques a déjà permis de mieux cibler des traitements du cancer (la substance active est libérée à l'endroit où elle doit agir). Des nanocristaux d'argent sont des antimicrobiens efficaces utilisés dans des pansements.

En cosmétologie, des nanoparticules d'oxydes métalliques (titane, cérium, zinc...) améliorent les propriétés des crèmes solaires, fonds de teint, crèmes antivieillissement, etc.

demain. L'imagerie médicale disposera de marqueurs à l'action très spécifique. Des dispositifs d'analyse munis de nanostructures sauront détecter très tôt les molécules signalant le développement d'un cancer. La vectorisation des médicaments, par leur association avec des nanostructures, permettra de cibler précisément les cellules visées, mais aussi d'éviter les effets secondaires.

Pionniers de l'utilisation des nanomatériaux, les fabricants de cosmétiques vont devoir se conformer au nouveau règlement européen, en cours d'adoption, qui impose une déclaration préalable et une évaluation des risques.