Nanotechnologies, le vertige de l'infiniment petit

Une industrie à l’échelle de l’atome


Sans fanfare, les nanotechnologies – un ensemble de techniques qui travaillent la matière atome par atome – sont entrées dans notre quotidien. Elles équipent déjà lecteurs de DVD, automobiles, etc. Nouvelle bulle technologique ? Si des milliards de dollars y ont été investis, on ne sait pas encore grand-chose de leur éventuel impact sanitaire ni, plus généralement, des enjeux éthiques qui entourent ces recherches.



Par Dorothée Benoit-Browaeys
Journaliste et présidente de VivAgora.






Le mot « nano » est un sésame puissant et nébuleux. Quasi magique. Pourtant il est difficile de savoir exactement ce qu’il délimite. Désigne-t-il toute recherche et manipulation à l’échelle du nanomètre (un milliardième de mètre) ? Une vaste opération de marketing pour rebaptiser, sous la bannière attrayante des « frontières de l’infiniment petit », la physico-chimie des matériaux ? Ou encore un projet fédérateur alliant technosciences de la matière, de la vie, de l’information ? Toujours est-il que les nanomatériaux sont là, parmi nous, déjà commercialisés, sous forme de nanotubes de carbone, de nanolasers dans les lecteurs de DVD, de nanopuces pour le diagnostic biologique... On envisage des « usines moléculaires » avec convoyeurs, bras articulés, tapis roulants d’une taille cent mille fois plus petite que le diamètre d’un cheveu. Observer la matière et la travailler à l’échelle atomique constitue un horizon fascinant d’innovations prometteuses. Le rêve est bien de « refaire ce que la vie a fait, mais à notre façon », selon les termes du Prix Nobel de chimie 1987 Jean-Marie Lehn. Certains affirment même que la technique doit relayer l’évolution darwinienne pour prendre en main le destin de l’humanité... Mais l’enthousiasme se teinte d’angoisse quand certains visionnaires scientifiques, tel Eric Drexler, en viennent à craindre le pire : la perte de maîtrise des humains sur des nanorobots capables de se reproduire et de dévorer l’espace.

En fait, l’idée de manipuler les atomes, éléments constitutifs de la matière, est devenue réalité. Le microscope à effet tunnel (1), mis au point en 1982, a permis à la fois ce « zoom dans l’univers de l’atome » et l’« ingénierie lilliputienne », qui déplace les atomes à volonté. Les perspectives de « manufacture moléculaire » brossées par Eric Drexler dans Engines of creation (2) se sont ouvertes. On commence à fabriquer brouettes, aspirateurs, voitures moléculaires, transistors à un seul atome, ordinateurs quantiques (3), etc.

Autour de ce « cœur de métier » gravitent toutes sortes d’autres technologies, qui procèdent soit de la miniaturisation, soit, en partant cette fois « d’en bas », d’une réorganisation moléculaire à l’origine de propriétés physico-chimiques inédites. Alors qu’à l’échelle macroscopique l’effet collectif de millions d’atomes prédomine, en isolant des nano-objets, faits de seulement quelques atomes, des comportements particuliers peuvent se manifester : augmentation des surfaces d’échange (réactivité accrue), résistance mécanique, fonctions optiques, électromagnétiques ou thermiques... Plus que la nature chimique du matériau, c’est l’organisation spatiale des atomes qui devient déterminante.

Face à l’inconnu des propriétés émergentes possibles, certains prédisent la révolution, d’autres la continuité. D’ores et déjà, tous les grands secteurs de production – électronique, textile, médical, agroalimentaire ou énergétique – sont touchés par cette tempête technologique. Le groupe automobile Daimler-Benz vend des véhicules dotés de renforts de freins ou de pièces de moteur en nanotubes de carbone, cent fois plus résistants que l’acier et six fois plus légers ; IBM produit des transistors cent mille fois plus fins qu’un cheveu ; les chercheurs de l’université de Cornell, au Etats-Unis, ou de l’Institut Curie, en France, réalisent des moteurs moléculaires. L’industrie cosmétique fabrique aussi depuis quelques années des nanoparticules en oxyde de zinc pour améliorer la tenue des rouges à lèvres, en oxyde de titane pour filtrer les rayons ultraviolets, ou en poudre de zircone (oxyde de zirconium) pour les vernis à ongles.

Pour plusieurs géants industriels, la production à l’échelle submicronique (sous le millionième de mètre) est la condition de leur survie. Sony comme STMicroelectronics (associé à Motorola et à Philips semiconductors international BV) viennent d’investir 1,5milliard d’euros pour la fabrication de semi-conducteurs usinés à moins de 90 nanomètres. Dans le secteur textile, les projets concernent des fibres métallisées capables de contenir de l’énergie ou d’intégrer des capteurs. Les nanomatériaux peuvent aussi améliorer les rendements des systèmes énergétiques, permettre de stocker l’hydrogène, ou fournir des barrières thermiques efficaces. Côté santé, les nanobilles peuvent constituer de nouveaux « transporteurs » de matière active, libérable in situ par chauffage infrarouge ou champ magnétique. Les applications dans le domaine de la biométrie ou des systèmes nomades miniaturisés d’information se multiplient, même s’ils sont encore à une échelle micrométrique. La firme Applied Digital a reçu l’an dernier l’approbation de la Food and Drug Administration (l’autorité américaine en matière de médicaments) pour sa « puce médicale incorporée », qui s’implante sous la peau et émet, par la technologie RFID (Radio Frequency Identification, identification par radiofréquence), l’histoire médicale complète du patient.

« La nano-industrie n’est pas une industrie émergente mais un éventail de moyens pour manipuler la matière et rendre des matériaux existants adaptatifs (“intelligents”) et hybrides (électronique mi-silice, mi-organique) », soulignent les économistes Stephen Baker et Adam Aston (4). Cela devrait induire des changements dans les modes d’innovation, une restructuration de nombreux secteurs industriels, comme ce fut le cas avec l’informatique, l’électronique et les biotechnologies. Les premières percées concerneront les biomatériaux, les catalyseurs, les diagnostics et l’électronique. Diverses disciplines devraient fusionner, pour mieux agir à l’interface entre vivant et matière inanimée, au croisement de la chimie, de l’électronique, de la génétique et même des sciences du cerveau.

Les investissements ne se font pas attendre. En 2005, l’effort mondial (académique et industriel) pour les nanotechnologies a été estimé à 9milliards de dollars par la National Nanotechnology Initiative(NNI) américaine, selon une répartition à peu près uniforme entre les pays d’Asie, d’Europe et d’Amérique du Nord. Entre1998 et 2003, les investissements publics ont été multipliés par six en Europe, par huit aux Etats-Unis et au Japon. Le marché mondial de ces technologies, qui représentait déjà 40 milliards de dollars en 2001, devrait atteindre 1000 milliards de dollars par an en 2010 selon la National Science Foundation (NSF) américaine (5).

Le train des nanos est donc lancé. Cependant, on ignore encore tout de l’impact de ces technologies sur la santé (6). Que se passe-t-il quand des nanotubes de carbone dispersés dans l’air sont inhalés, ou quand des particules d’oxyde de titane sont appliquées sur la peau comme écran solaire ? Les nanomatériaux ne constituent pas un groupe homogène de substances. Leurs particules peuvent varier en taille, forme, surface, composition chimique, persistance biologique. Toutefois, elles sont toujours très réactives. Dans un article intitulé « Nanotechnologie : regarder où nous plongeons ? », qui recense les travaux toxicologiques réalisés sur les nano-objets, le toxicologue américain Ernie Hood révèle des résultats préoccupants (7), notamment des réactions inflammatoires dans les tissus pulmonaires exposés à des nanoparticules de carbone mises en évidence par le chercheur Günter Oberdörster à l’université de Rochester(New York).
Améliorer les performances humaines

D’ores et déjà, deux craintes font surface : premièrement, les nanopoudres – du fait de leur finesse – peuvent se diffuser dans tous les espaces corporels, alvéoles pulmonaires, sang et même à travers la barrière hémato-encéphalique qui protège le cerveau. Le toxicologue britannique Vyvyan Howard a mis en évidence le problème, en démontrant que des nanoparticules d’or peuvent franchir la barrière placentaire et donc transporter des composés de la mère au fœtus. Deuxièmement, la forme des nanoproduits peut être à l’origine d’effets toxiques. Ainsi, à l’instar des fibres d’amiante, les nanotubes de carbone pourraient se ficher dans les alvéoles pulmonaires et provoquer des cancers. Ce qui complique la caractérisation des éventuels impacts sanitaires, c’est qu’on ne connaît pas bien les nanoproduits que l’on fabrique. Constitués souvent d’un mélange de nanofibres, nanoparticules et de divers catalyseurs (aluminium ou fer), les nanotubes déjà commercialisés semblent avoir des effets d’autant plus inflammatoires qu’ils sont peu purifiés.

La physicienne anglaise Ann Dowling, qui a présidé le rapport consacré aux nanotechnologies de la Royal Society et de la Royal Academy of Engineering, publié en juillet2004, demande aux industriels de « restreindre les expositions aux nanotubes, de divulguer leurs tests toxicologiques, et que des recherches approfondies soient menées pour cerner les impacts biologiques (8) ». Pour l’heure, une vingtaine de sociétés dans le monde développent déjà des pilotes de production de nanotubes de carbone, en prenant des précautions diverses... « Nous travaillons en combinaison ou cagoule, sous atmosphère dépressurisée et sous hotte », précise M.Pascal Pierron, dirigeant de la société Nanoledge, basée à Montpellier. A la direction de la recherche de Saint-Gobain, on envisage de stopper des travaux jugés trop risqués. De son côté, M.Patrice Gaillard, responsable chez Arkema du projet nanotubes et qui développe un projet-pilote à Pau, annonçait en janvier2005 « le démarrage en 2007 d’une production de plusieurs centaines de tonnes par an (9) ».

Les Académies britanniques ont pris le problème à bras-le-corps, en émettant vingt et une recommandations. Les auteurs du rapport demandent d’éviter la dissémination des nanoparticules et nanotubes, mais se prononcent aussi pour la mise en place d’une base de données des effets toxiques, des bioaccumulations et de l’exposition spécifique des populations à divers environnements. Ils préconisent de sensibiliser les chercheurs et le personnel de laboratoire aux enjeux éthiques et sociaux, et d’impliquer les citoyens. Sur le plan de la législation, ils estiment qu’il faut s’assurer que la maîtrise de ces nanotechnologies soit complètement encadrée par les textes de loi existants ou à venir. Cela s’annonce délicat, tant il est difficile déjà, dans le secteur de la chimie, de faire répertorier les effets toxiques. On constate en effet combien les ambitions du règlement européen Reach (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals), qui prévoyait d’évaluer l’incidence sur la santé ou l’environnement de trente mille substances chimiques (soit 30% de l’ensemble des produits industriels), sont revues à la baisse sous l’influence des lobbies.

Les systèmes d’autorisation des substances devront être profondément revus : en effet, ils reposent uniquement sur la description de la composition chimique des produits (inventaire européen Einecs ou inventaire mondial CAS). Or, avec les nanomatériaux cela ne suffit plus, puisque c’est l’organisation spatiale de leurs éléments atomiques qui peut déclencher des effets biologiques (notamment cancérigènes).

La position des assureurs révèle d’ailleurs crûment l’étendue des incertitudes. En 2004, la firme Swiss Re a mis en garde contre la ruée vers les nanotechnologies, rappelant la « nature imprévisible des risques qu’elles peuvent occasionner et les pertes récurrentes et cumulatives qu’elle peuvent engendrer (10) ». Même les lobbyistes pointent le risque qu’un « accident impliquant des nanoparticules déclenche un réflexe défensif non seulement à l’égard du matériau en question mais aussi peut-être vis-à-vis des nanotechnologies dans leur ensemble (11) ».

Comme des investissements colossaux sont déjà engagés, tout le monde veut croire à des risques mineurs et surtout maîtrisables. A l’université Rice (Houston, Etats-Unis), haut lieu de la réflexion sur l’impact des nanotechnologies, la chercheuse Kristen Kulinowski est optimiste : « Si nous pouvons contrôler les propriétés de surface, nous pourrons éviter les effets toxiques », espère-t-elle. Tout comme M. Sean Murdock, directeur de l’organisation industrielle américaine NanoBusiness Alliance, qui convient que « les risques sont là, ils sont réels mais ils sont gérables ». Aux plans européen et américain, même si de très nombreux programmes sur les enjeux sanitaires sont lancés, ils ne dépasseront guère 3% à 6% des budgets « nano ».

Certains, comme le sociologue Francis Chateauraynaud (EHESS), s’interrogent sur les convergences possibles entre les biotechnologies, la physico-chimie, l’informatique et les sciences cognitives. « Il reste à savoir si toutes ces opérations ne cohabitent pas essentiellement par la seule magie du verbe et par la caution que leur confèrent les discours officiels », indique-t-il dans son rapport « Nanosciences et technoprophéties » (12). D’autres, au contraire, parlent de BANG (acronyme de « bits, atomes, neurones et gènes ») pour désigner ce rapprochement interdisciplinaire susceptible de permettre des phénomènes d’auto-organisation ou de réplication. Pour eux, on ouvre grand la porte à l’inconnu, à l’imprévisible... C’est la terra incognita.

A cette perspective fascinante, les Américains assignent un horizon : « améliorer les performances humaines ». Dans son rapport sur les nano-bio-info-cognosciences (NBIC) paru en juin2002, la NSF décrit les technologies convergentes comme un moyen de « permettre le bien-être matériel et spirituel universel, l’interaction pacifique et mutuellement avantageuse entre les humains et les machines intelligentes, la disparition complète des obstacles à la communication généralisée, en particulier ceux qui résultent de la diversité des langues, l’accès à des sources d’énergie inépuisables, la fin des soucis liés à la dégradation de l’environnement (13) ». Ce cap nourrit une puissante « économie de la promesse » et s’inscrit idéologiquement dans le courant transhumaniste que soutient l’un des auteurs, William Sims Bainbridge, sociologue des religions et directeur de l’information et des systèmes intelligents de la NSF. Cette mouvance défend la liberté d’usage des drogues et médicaments, la cryoconservation des corps et le dopage génétique ou cérébral. Elle brandit la technique comme panacée pour résoudre les problèmes sociaux et humains, de plus en plus insidieusement médicalisés.

Face à ce problématique positionnement officiel américain, la Communauté européenne a publié une « réponse » en septembre 2004, dans le rapport intitulé « Technologies convergentes pour une société européenne de la connaissance » (14). Les auteurs considèrent que les nanotechnologies doivent être tournées vers des finalités humaines, et non économiques, contribuer à bâtir la « société de la connaissance, faciliter les transports et créer des “assistants” pour servir l’intérêt général ».

« Cette divergence est apparue très clairement lors de la conférence NanoEthics, qui s’est déroulée en mars 2005 à l’université de Caroline du Sud », observe Bernadette Bensaude-Vincent, professeure de philosophie des sciences à Paris-X et auteure d’une réflexion sur les fantasmes autour des nouvelles technologies (15). « C’est vrai qu’il y a d’un côté l’euphorie de Drexler et les apôtres comme Ray Kurzweil, avec leur comportement extrêmement messianique qui reprend toute une rhétorique un peu religieuse ; et de l’autre côté un catastrophisme apocalyptique. Je dirais qu’à la limite ces attitudes antagonistes se renforcent l’une l’autre et se rejoignent (...). Au-delà, les nanotechnologies sont une opportunité, une formidable occasion de s’interroger enfin sur les techniques, sur leur sens, leur évolution, leurs implications, et si possible de les remettre en débat public. » L’auteure insiste sur l’ambivalence des scientifiques, qui estiment contrôler leurs produits alors même qu’ils cherchent à faire émerger des propriétés inédites, non maîtrisées.

Il est urgent de raisonner sur des possibles, d’évaluer les effets de nanoproduits qui sont encore virtuels. De ce point de vue, la fiction qui crée des scénarios en perfusion directe avec les discours de scientifiques visionnaires est une clé du débat. Elle a anticipé depuis longtemps la menace de nanorobots, implants ou machines auto-organisées et autoréplicantes que l’on voit jouer les assembleurs et se reproduire dans Engines of Creation, d’Eric Drexler, prendre la maîtrise du cerveau de l’ennemi pour une destruction télécommandée dans le roman de Neal Stephenson, L’Age de diamant, ou se transformer en « gelée grise » qui dévore tout, avec La Proie, de Michael Crichton (16).

Face aux risques éthiques et sanitaires, l’association canadienne Erosion, technologie et concentration (ETC Group), dont la vigilance en matière de biotechnologies et d’équilibre nord-sud s’étend désormais aux nanotechnologies, demande la mise en place d’une Convention internationale pour l’évaluation des nouvelles technologies (Icent), sous l’égide des Nations unies. Dans un rapport sur la « Nanogéopolitique », paru le 28juillet 2005, M.Pat Mooney, directeur du groupe, considère qu’il faut mettre fin au « cycle de crises » et concevoir avec le traité Icent « un système d’alerte ou d’écoute précoce capable de contrôler n’importe quelle nouvelle technologie d’importance ». Il avait déjà donné l’alerte sur les brevets qui, dans le champ des nanotechnologies, peuvent inéluctablement glisser vers « l’accaparement par quelques firmes privées des éléments constitutifs de la matière ».

Se développant sans débat (à part quelques interactions avec la société civile, en Grande-Bretagne, aux Pays-Bas et aux Etats-Unis, à Madison), les nanotechnologies risquent fort d’être contrées par des mouvements de contestation, comme à Grenoble où l’ancien journaliste d’Actuel Yannick Blanc, instigateur du groupe Pièces et main-d’œuvre (PMO) fait feu de tout bois pour dénoncer l’« emprise technicienne » (17). A l’instar de la stratégie de séduction du public que l’on a connue avec les organismes génétiquement modifiés (OGM), on observe d’ailleurs le développement d’une « sérénade » louant les nanosolutions au service des pays pauvres (18).

Ces points critiques sont pris au sérieux au sein de la plate-forme intergouvernementale qui s’est constituée, en juin2004, à Alexandria (Virginie) à l’initiative de la NSF et du Meridian Institute. Une soixantaine de représentants de vingt-cinq pays – dont la Chine, le Japon, la Russie, l’Australie, Israël, l’Inde et l’Afrique du Sud – se sont réunis pour instaurer un « Bureau consultatif international pour une nanoscience responsable ». Représentante de la France, Mme Françoise Roure a remis en février 2005 aux ministres de l’industrie et de la recherche un rapport rédigé avec le philosophe Jean-Pierre Dupuy, intitulé « Ethique et prospective industrielle », qui pointe treize recommandations, dont la nécessité d’un Observatoire sociétal européen des nanotechnologies. « Les modèles de société, avec leurs valeurs, le sens des objectifs qu’elles se donnent et les priorités et limites qu’elles se fixent, sont vulnérables à la méta-convergence industrielle, considèrent les auteurs. L’artificialisation de la nature a montré les limites de son acceptabilité avec les réactions parfois violentes contre les OGM (...). Que dire du processus de la naturalisation de l’homme (...) si nous pouvons devenir des artifices, des produits scientifiques, que nous pouvons être transformés, améliorés, économisés, exploités en utilisant les lois de la nature ? »

Le plus préoccupant demeure les infiltrations des « fascinés par la technique » – comme le physicien Ray Kurtzweil ou le philosophe transhumaniste Nick Bostrom – dans les think tanks censés piloter l’avenir, comme le Centre pour une nanotechnologie responsable (19).

Sur le plan militaire, la puissance des nano-outils ou des systèmes autonomes tueurs constitue un enjeu réel de domination : près de la moitié des investissements publics américains (soit 445millions de dollars en 2004) ont été dédiés aux usages militaires. Revêtements protecteurs ou allégeants, nano-armes, intelligence embarquée mobilisent aussi la Chine, qui dispose d’un Centre de nanorecherches réunissant deux mille scientifiques à Shanghaï. Selon le physicien allemand Jürgen Altmann (20), les risques majeurs viennent de la rupture dans les procédures de dissuasion mutuelle (impossibilité de contrôler des armes indétectables) et des capacités autoréplicantes des nanodispositifs.
Dorothée Benoit-Browaey



(1) Qui valut le prix Nobel 1986 à ses inventeurs Gerd Binnig et Heinrich Rohrer.
(2) Publié en anglais en 1986, et traduit récemment en français : Engins de création. L’avènement des nanotechnologies, Vuibert, Paris, 2005.
(3) Ordinateur capable d’effectuer un milliard de calculs en parallèle ; ce qui peut lui permettre de casser n’importe quel code secret, par exemple.
(4)The business of nanotech , Business Week online, 14 février 2005.
(5) Gilles Le Marois et Dominique Carlac’h, « Les nanomatériaux au cœur de la galaxie nano », dans Les Nanotechnologies, Les Annales des Mines, « Réalités industrielles », février 2004.
(6) Nanomonde : et si l’on parlait de sécurité sanitaire , dans André Cicolella et Dorothée Benoit-Browaeys, Alertes santé. Experts et citoyens face aux intérêts privés, Fayard, Paris, mai2005. Lire aussi « Nanotechnologies : une analyse préliminaire des risques » (en anglais).
(7)Environmental Health Perspectives, vol.112, no13 , National Institute of Environmental Health Sciences, Arley (Caroline du Sud), septembre 2004.
(8) Conférence du 26 mai 2005 sur « Le développement responsable des nanotechnologies » à l’ambassade de Grande-Bretagne, à Paris.
(9) Lors du séminaire de l’Observatoire des micro et nanotechnologies, le 27 janvier 2005, à Paris.
(10) Nanotechnology : Small matter, many unknowns , Swiss Reinsurance Company, Zurich, 2004.
(11) Nouvelle Cordis , 8 juillet 2005.
(12) Francis Chateauraynaud, « Nanosciences et technoprophéties. Le nanomonde dans la matrice des futurs », GSPR-EHESS, Paris, avril 2005.
(13) Mihail C. Roco et William Sims Bainbridge (sous la dir. de), Converging Technologies for Improving Human Performance : Nanotechnology, Biotechnology, Information technology and cognitive science, juin2002, National Science Foundation, Arlington (Virginie).
(14)Converging technologies : Shaping the future of european societies Alfred Nordmann,, Commission européenne, 26juillet 2004. Voir aussi Wolfgang Bibel, Daniel Andler, Olivier da Costa, Günter Küppers, Ian Pearson, « Converging technologies and the natural, social and cultural world », Commission européenne, 26 juillet 2004.
(15) Bernadette Bensaude-Vincent, Se libérer de la matière ? Fantasmes autour des nouvelles technologies, INRA, coll. « Sciences en questions », Paris, 2004.
(16) Neal Stephenson, L’âge de diamant, Rivages-Futur, Paris, 1996 ; Michael Crichton, La proie, Robert Laffont, Paris, 2003.
(17) http://pmo.erreur404.org
(18) Peter A. Singer, « Nanotechnology and the developing world », Public Library of Science, vol.2, no5, San Francisco, 2005.
(19) Ce centre, créé en décembre 2002, se situe à New York. Il est piloté par MM. Mike Treder et Chris Phoenix, ingénieurs et hommes d’affaires. Cf. www.crnano.org.
(20)Risks from military uses of nanotechnologies, 2002