Le “Groupe Nano du CEREGE” et la structuration des forces françaises sur les

implications environnementales des nanomatériaux

et le réseau franco-américain

I-CEINT

Une approche multi et inter-disciplinaire

http://www.i-ceint.org

M Auffan (CR CNRS) ; J-Y Bottero (DR CNRS); D Borschnek

(IR CNRS); P Chaurand (IR AMU); E Doelsch (CR CIRAD); J

Labille (CR CNRS); A Masion (CR CNRS); J Rose (DR CNRS)

Les enjeux économiques et sociétaux

Applications

médicales

Cosmétiques

Filtres solaires

Renforts de

matériaux

Traitement

de l’eau

Informatique

Communication

Antibactériens

Surfaces auto-nettoyantes

Une démarche complexe du risque

De la mine à l’impact biologique

Flux simplifié des

nanomatériaux

De la fabrication

vers l’environnement

Wiesner, Bottero CRAS 2011

Comportement dans l’Environment (colonne, d’eau,

Transfer en milieu poreux, interactions, dissolution, production

de ROS et Toxicité à des concentrations environnementales

transfer

diffusion

Inorganic

colloïds

coagulation

bioavailability

Porous

media

gel organique

diffusion

III. Biodegradation

Toxicity

Organic

molecules

pollutants

floculation

II. Interaction with

matter

I. Surface properties

and colloïdal stability

Toxicité: une approche ‘Bio-physico-chimique’ indispensable à l’échelle

cellulaire

Agrégation

Diffusion-diffraction

Détection

de ROS O2

-, O2•-, OH•

synchrotron

Cristallinité

MET, Diffraction

Chimie de surface

EXAFS, XANES,

RMN, FTIR

Biotransformation

des NP

Intégrité Membranaire test Rouge neutre

Activité mitochondriale test WST1

Chromosomes test des micronoyaux

ADN test des comètes

Génotoxicité

Internalisation MET

Cytotoxicité

Organismes

Chaines trophiques

g

Les études en cours et à venir

• Fe°, Ag°, CeO2, TiO2, C60, CdSe, SiO2…

produisent des radicaux de O =>

NP ≠ états d’oxydation vs ≠ tailles vs ≠ formes

(en particulier à partir de différents matériaux

déjà sur le marché)

Nécessité de travailler avec:

Effets à long terme : Faibles doses, chronicité Génotoxicité, Reproduction et Adaptation

Systèmes complexes : 1 nanoparticule / 1 cellule ! Communautés bactériennes

Transferts trophiques (Mésocosmes)

Populations et communautés

2

3

Liste OCDE

Des nanoparticules bien caractérisées

Des analogues naturels

les nanotubes Ge-Si-Al (imogolites)

Des produits sur le marché : crème

Solaires, lasures, ciments, crèmes

Faciales……

1-

2-

3-

C Chanéac LCMCP

Des mésocosmes avec des organismes choisis

Phytotron:

Chambre de croissance

Plantes avec génome

connu.

Mésocosmes emboités : Metz, Aix-Marseille-Toulouse

Cadarache

Physico-chimie Ecologie Transport

Modélisation

du risque

Synthèse

Les Laboratoires:

INSU/INEE: CEREGE

INEE: IMEP

CEA/INEE: IBEB (LEMIRE)

INP: CINAM

INC: CIRIMAT

INEE: ECOLAB

INC/CEA: LCBM

CEA: LITEN

CEA: BIOPUCES

INP: INEEL

INSU: LHYGES

INEE: LIEBE

INC: LCMCP

CEA: LIONS

UN RÉSEAU MULTI ET INTERDISCIPLINAIRE Qui a abouti au projet MESONNET (ANR P2N et NSF)

Un consortium avec 5 Univ US = GDRI I-CEINT

CNRS/CEA

• consortium International et ‘historique’ entre

CEREGE

et

DUKE

Conduisant à ==

+ CARNEGIE-MELLON,VIRGINIA TECH, KENTUKY

UNIV, STANFORD….

2008-2012 iCEINT : International Consortium for

Environmental Implication of NanoTechnologies

Faisant suite au I-Center

avec RICE Univ 1998-2005

Un lien très fort avec CEINT: Center for Environmental Impact of

Nanotechnology (NSF-EPA 2008-2012)

CEINT (NSF-EPA)

DUKE

KENTUKY Univ

CARNEGIE

MELLON

STANFORD

VIRGINIA TECH

32 mésocosmes à Duke university

www.ceint.duke.edu

North Carolina, US

Le premier text-book:

Environmental Nanotechnology

Membranes

Adsorbents

Oxidants

Catalysts

Energy

Sensing/

Analytical

•Water

•Waste

•Soil treatment

Editors: Mark Wiesner, Jean-Yves Bottero

Publisher McGraw-Hill , 2007

ISBN-13: 978-0-07-147750-5

*

*

Des publications et

des Programmes de formation et de recherche

ensemble

2009:

Prix C-Nano Inderdisciplinarité : M Auffan (CR CNRS)

Publications

> 30 publications dont Nature Nanotechnology (1), JACS (4), Chem Mat,

ES and T, Nanotoxicology, Envi Pollution…….

1 livre: Nanosciences Tome 4. Nanotoxicologie, Nanoéthique. Dunod Editeur

2010)

20 invités congrès internationaux

Des programmes:

Un programme européen NEPHH (3 laboratoires)

Un programme Grenelle Impec Nano (4 laboratoires), 3 programmes ANR

Un projet MESONNET P2N (NSF/ANR): 13 Laboratoires

Des post-docs communs entre laboratoires France et US, docs communs

Échanges de chercheurs (Bourse Chateaubriand, Convention MAE/Univ…

Programme I-CEINT de formation des undergraduates

Equiper une plateforme ouverte d’identification chimique et spatiale des nanomatériaux au sein

des milieux complexes: écosystèmes, organismes, organes, cellules, organites pour

l’écotoxicologie et la toxicologie répondant aux besoins de sûreté.

Consortium LITEN (CEA-DRT Grenoble; GDRI-iCENT)

CEREGE UMR 6635 (CNRS-AMU, GDRI-iCENT)

+ IsTERRE UMR, LCP UMR 6264, INSERM U959,

LSA-CIME ANSES

UN EQUIPEX

De l’imagerie chimique et minéralogique RX 2D

existante

Ultra XRM-

L200 XCT-

400

Tomographie

(lentilles de

fresnel) 50 nm

Tomographie

plein champ

2 µm

EQUIPEX NanoID CEREGE

Micro-XRF (10

µm)

Micro-XRD (100

µm) Micro-HR-XRF HERMES

(100 - 20 µm)

Vers la

3D

Micro-XRF confocal(100

- 20 µm)

En cours : un projet de LABEX

CEREGE (CNRS-AMU); CEA (DRT, DSV, DSM); INSERM; INERIS; INRA;

ADVANCIA

ARKEMA; ITAL-CIMENTI; TECNALIA; VEOLIA……