Des nanotubes de carbone (les longs bâtonnets) et des nanoparticules (les amas noirs) apparaissent dans les gaz d'échappement des véhicules pris dans les pots d'échappement des voitures parisiennes. L'image fait partie d'une étude menée par des scientifiques à Paris et à l'Université Rice pour analyser la matière carbonée dans les poumons de patients asthmatiques. Ils ont découvert que les voitures sont une source probable de nanotubes trouvés chez les patients. Crédit :Fathi Moussa/Université Paris-Saclay
Les voitures semblent produire des nanotubes de carbone, et certaines des preuves ont été trouvées dans les poumons humains.
Des scientifiques de l'Université Rice travaillant avec des collègues en France ont détecté la présence de nanotubes de carbone artificiels dans des cellules extraites des voies respiratoires d'enfants parisiens sous traitement de routine pour l'asthme. Une enquête plus approfondie a trouvé des nanotubes similaires dans des échantillons provenant des pots d'échappement des véhicules parisiens et dans la poussière collectée à divers endroits de la ville.
Les chercheurs ont rapporté dans le journal EBioMédecine ce mois-ci que ces échantillons correspondent à ce qui a été trouvé ailleurs, y compris la ville natale de Rice, Houston, dans les toiles d'araignées en Inde et dans les carottes de glace.
La recherche n'attribue en aucun cas les conditions des enfants aux nanotubes, a déclaré le chimiste Rice Lon Wilson, un auteur correspondant du nouveau document. Mais l'ubiquité apparente des nanotubes devrait faire l'objet d'une enquête plus approfondie, il a dit.
"Nous savons que les nanoparticules de carbone se trouvent dans la nature, " Wilson a dit, notant que les molécules rondes de fullerène comme celles découvertes à Rice sont couramment produites par les volcans, feux de forêt et autres combustions de matériaux carbonés. "Tout ce dont vous avez besoin, c'est d'un peu de catalyse pour fabriquer des nanotubes de carbone au lieu de fullerènes."
Le pot catalytique d'une voiture, qui transforme le monoxyde de carbone toxique en émissions plus sûres, a au moins une ressemblance passagère avec le monoxyde de carbone à haute pression inventé par Rice, ou HiPco, procédé de fabrication de nanotubes de carbone, il a dit. "Ce n'est donc pas une grande surprise, quand on y pense, ", a déclaré Wilson.
Le carbone à l'intérieur d'une vacuole des cellules pulmonaires se présente sous la forme de nanotubes (tiges) et de nanoparticules (amas noirs) et est similaire à ceux trouvés dans les gaz d'échappement des véhicules à Paris. L'image fait partie d'une étude menée par des scientifiques à Paris et à l'Université Rice pour analyser la matière carbonée dans les poumons de patients asthmatiques. Ils ont découvert que les voitures sont une source probable de nanotubes trouvés chez les patients. Crédit :Fathi Moussa/Université Paris-Saclay
L'équipe dirigée par Wilson, Fathi Moussa de l'Université Paris-Saclay et auteur principal Jelena Kolosnjaj-Tabi, un étudiant diplômé à Paris-Saclay, analysé les particules présentes dans les cellules macrophages alvéolaires (également appelées cellules à poussière) qui aident à empêcher les matières étrangères telles que les particules et les bactéries de pénétrer dans les poumons.
Les chercheurs ont écrit que leurs résultats "suggèrent que les humains sont régulièrement exposés" aux nanotubes de carbone. Ils ont également suggéré que des études antérieures liant la teneur en carbone des macrophages des voies respiratoires et le déclin de la fonction pulmonaire devraient être reconsidérées à la lumière des nouvelles découvertes. Moussa a confirmé que son laboratoire continuera d'étudier l'impact des nanotubes artificiels sur la santé.
Les cellules ont été prélevées sur 69 patients asthmatiques sélectionnés au hasard, âgés de 2 à 17 ans, qui ont subi des bronchoscopies à fibres optiques de routine dans le cadre de leur traitement. Pour des raisons éthiques, aucune cellule de patients sains n'a été analysée, mais parce que des nanotubes ont été trouvés dans tous les échantillons, l'étude a conduit les chercheurs à conclure que les nanotubes de carbone sont susceptibles d'être trouvés chez tout le monde.
L'étude note mais ne tire pas de conclusions définitives sur la proposition controversée selon laquelle les fibres de nanotubes de carbone peuvent agir comme de l'amiante, un cancérigène avéré. Mais les auteurs ont rappelé que "les nanotubes de carbone longs et les gros agrégats de nanotubes courts peuvent induire une réaction granulomateuse (inflammation)".
L'étude répond en partie à la question de savoir ce qui constitue la matière noire à l'intérieur des macrophages alvéolaires, l'objet initial de l'étude. Les chercheurs ont trouvé des nanotubes de carbone monoparoi et multiparois et du carbone amorphe parmi les cellules, ainsi que dans des échantillons prélevés sur les pots d'échappement des voitures à Paris et dans la poussière de divers bâtiments dans et autour de la ville.
"Les concentrations de nanotubes sont si faibles dans ces échantillons qu'il est difficile de croire qu'ils provoqueraient de l'asthme, mais tu ne sais jamais, " a déclaré Wilson. " Ce qui m'a le plus surpris, c'est que les nanotubes de carbone étaient le principal composant de la pollution carbonée que nous avons trouvée dans les échantillons. "
Les agrégats de nanotubes dans les cellules variaient en taille de 10 à 60 nanomètres de diamètre et jusqu'à plusieurs centaines de nanomètres de longueur, suffisamment petits pour que les microscopes optiques n'auraient pas été en mesure de les identifier dans les échantillons d'anciens patients. La nouvelle étude a utilisé des outils plus sophistiqués, y compris la microscopie électronique à transmission à haute résolution, Spectroscopie aux rayons X, Spectroscopie Raman et microscopie à fluorescence proche infrarouge pour les identifier définitivement dans les cellules et dans les échantillons environnementaux.
"Nous avons prélevé des échantillons dans les pots d'échappement des voitures à Paris ainsi que dans les carrefours fréquentés et non fréquentés et avons trouvé le même type de structures que dans les échantillons humains, ", a déclaré Wilson.
"C'est un peu ironique. Dans notre laboratoire, travailler avec des nanotubes de carbone, nous portons des masques faciaux pour éviter exactement ce que nous voyons dans ces échantillons, pourtant, tous ceux qui se promènent dans le monde ont probablement au moins une petite concentration de nanotubes de carbone dans leurs poumons, " il a dit.
Les chercheurs ont également suggéré que les grandes surfaces des nanotubes et leur capacité à adhérer aux substances pourraient en faire des vecteurs efficaces pour d'autres polluants.
L'étude faisait suite à celle publiée par Rice et Baylor College of Medicine plus tôt ce mois-ci dans le même objectif d'analyser la substance noire trouvée dans les poumons des fumeurs décédés d'emphysème. Cette étude a révélé des nanoparticules de noir de carbone qui étaient le produit de la combustion incomplète de matières organiques telles que le tabac.
