En électronique, le comportement d’un circuit logique est dit binaire car il est caractérisé par deux états : l’état 0, qui représente la valeur off et l’état 1, qui représente la valeur on. L’électronique moléculaire vise à réaliser les opérations élémentaires de circuits logiques comme le passage d’un état à l’autre (isolant ou conducteur, par exemple), à la manière d’un interrupteur, au sein de molécules ou d’architectures moléculaires individuelles. Pourquoi utiliser des molécules ? Pour accéder au stade ultime de la miniaturisation de la taille des circuits électroniques, ce qui suscite actuellement un effort de recherche considérable, dans le contexte plus général des nanosciences.Aujourd’hui, il existe de nombreux exemples de molécules capables de se comporter comme un interrupteur moléculaire. Un des enjeux des recherches dans le domaine de l’électronique moléculaire est de mesurer directement la variation de conductance (passage de l’état isolant à conducteur dans un fil ou une jonction moléculaire unique comportant une fonction de commutation. Cette mesure est incontournable pour envisager l’insertion de ces molécules dans des dispositifs.Un moyen de réaliser la mesure est de préparer une mono-couche de molécules auto-assemblées (SAM), déposées sur une surface d’or, voie de synthèse particulièrement adaptée puisqu’elle permet d’accéder aux propriétés électroniques de molécules en utilisant des techniques de microscopie à champ proche. Si la préparation de SAMs a été largement développée, un défi majeur consiste à réaliser maintenant, au sein de telles couches, des mouvements moléculaires capables de conduire à une commutation des propriétés électriques de la molécule immobilisée sur la surface.

Basé à Voreppe près de Grenoble, le centre de RetD de Alcan Engineered Products, une unité de Rio Tinto, autrefois réservé exclusivement aux activités du groupe, prévoit désormais de soutenir d’autres entreprises industrielles à développer des solutions de pointe. « Le développement de nouveaux produits et solutions aluminium nécessite une expertise considérable dans de multiples domaines : la métallurgie des procédés et produits, la caractérisation des matériaux, la mise en forme, l’assemblage et le traitement de surface », explique Didier Albert, Directeur du Développement des Ventes d’Alcan CRV Services. Les propriétés de l’aluminium en font un matériau de choix pour de multiples industries, qui pour la première fois peuvent bénéficier de l’expérience et l’expertise d’Alcan pour concevoir, modéliser et tester de nouvelles applications et soutenir leur développement.»De l’échelle nanométrique à l’échelle macroscopique, de l’assistance technique jusqu’au prototypage métallurgique, Alcan CRV Services permettra aux entreprises de concevoir et produire des matériaux rentables et adaptés à leurs besoins. Outre des modules de formation qualifiante et l’accès à d’importantes ressources bibliographiques, les solutions proposées destinées à permettre aux entreprises de mettre en œuvre tous les éléments de leurs programmes de RetD incluent :

• La caractérisation et l’analyse de matériaux : le Centre de Voreppe fait bénéficier ses clients de la complémentarité entre son panel d’équipements expérimentaux et sa connaissance des microstructures sur les alliages d’aluminium. La capacité à interpréter les résultats de caractérisation intègre les diverses interactions entre les procédés (coulée, transformation, mise en œuvre), les analyses chimiques et l’expertise du dosage d’éléments d’addition (certification Cofrac) pour concevoir et tester efficacement les propriétés recherchées, de l’échelle macrostructurale jusqu’à l’échelle nanométrique, et modéliser les conditions de la mise en œuvre industrielle.
• L’aide à la conception et modélisation des matériaux : en combinant une connaissance approfondie de la métallurgie physique et mécanique des alliages, des demi-produits et des composants et en exploitant les moyens expérimentaux de caractérisations et de simulation numérique unique en Europe, le Centre aide ses clients à maîtriser les propriétés des alliages et des produits, qu’il s’agisse de fonderie, de laminage ou de filage, pour répondre aux besoins des applications les plus exigeantes. Il est également capable de modéliser la conception des produits et des systèmes structuraux, et de procéder aux simulations numériques nécessaires à l’optimisation des performances en fonction des spécifications.
• La production de prototypes métallurgiques : la fonderie pilote permet de modéliser, concevoir et maîtriser, dans des conditions économiques optimales, la coulée de lingots-échantillons pour une évaluation rapide de compositions chimiques innovantes, puis de lingots de format industriel. De l’échelle macroscopique avec un laminoir-pilote, une ligne de traitement de surface et de revêtement organique, une machine de traction et une presse Morane triple-effet, jusqu’à l’échelle microscopique avec un microscope électronique en transmission, les équipements réunis au sein de Voreppe sont soutenus par des techniciens et ingénieurs pour concevoir et tester les procédés de laminage, filage, lubrification et parachèvement
• Le traitements thermiques : pas moins de 8 types de traitements sont mis à la disposition des clients du Centre (mise en solution, trempe, maturation, revenu, réchauffage, détente, homogénéisation et recuit), pour optimiser les précipités, figer les microstructures, contrôler l’évolution des matériaux après trempe, déformer les métaux à chaud… Les moyens de pointe du Centre comprennent un four de grande capacité et des fours modulables de petite capacité, une maquette semi-industrielle de trempe et des systèmes de régulation qui, outre un suivi très précis des cycles thermiques, permettent de mener des études comparatives entre la température réelle des pièces et les consignes de four, générant ainsi des données précieuses pour la transposition industrielle des résultats.
• Les essais mécaniques : le laboratoire d’essais mécaniques de Voreppe dispose de moyens de caractérisation pour les essais statiques, de fatigue et de mécanique de la rupture. Le savoir-faire du laboratoire s’appliquent aux systèmes de mesure et de suivi de fissure, par « compliance » COD et optique, par chute de potentiel et de déformations, notamment en 3D sans contact. Une machine de 250 t permet également de pratiquer des essais de caractérisation statique et dynamique sur structures.
• La mise en forme : l’exploitation effective de la formabilité des alliages d’aluminium requiert un ensemble d’expertises complémentaires pour adapter la géométrie des pièces, choisir l’alliage et son état métallurgique, et définir la gamme d’emboutissage. La première expertise donne la forme générale de la structure, les suivantes permettent de conformer, par rétreint et/ou par expansion, les contours définitifs de la pièce emboutie et à adapter la géométrie de l’outillage en fonction des limites de formabilité de l’alliage choisi. La corrélation entre la connaissance de la métallurgie physique et les propriétés des demi-produits et produits finis permet d’identifier l’alliage le mieux adapté aux impératifs de mise en forme et ainsi sa capacité à supporter les efforts d’emboutissage.
• L’assemblage : le Centre de Voreppe est un pionnier des technologies d’assemblage, du soudage (à l’arc, par résistance par points, par friction-malaxage), jusqu’au brasage, au collage et à l’assemblage mécanique. Particulièrement adapté aux soudages critiques utilisés dans les applications pour le transport, le soudage par fusion, comme le soudage à l’arc, assure la qualité du joint soudé ainsi que sa reproductibilité. Le soudage par résistance par points produit des soudures de qualité structurale, permettant d’atteindre des durées de vie industrielle. Le soudage par friction-malaxage (Friction Stir Welding) est une technologie innovante, développée en grande partie, sur les alliages d’aluminium, par les experts du Centre .
• Les traitements de surface : les ateliers de traitements de surface et revêtements organiques disposent de 3 outils principaux qui permettent de sélectionner, tester et maîtriser les procédés améliorant les performances des matériaux (aspect, dureté) en fonction des applications clients. Une ligne batch automatisée permet de tester une large variété de traitements de préparation de surface, d’oxydation anodique, de coloration électrolytique, etc. De conception très modulaire, la ligne pilote de traitement sur bande aluminium est capable de reproduire de nombreux procédés industriels de traitement en continu sur bande. Enfin, une ligne pilote de revêtement organique permet de cuire les laques et vernis et d’effectuer des enductions au rouleau comme la lubrification.

Gérard Toulouse est physicien, directeur de recherche à l’École normale supérieure (Paris). Il est également membre du Comité permanent sur Sciences et Éthique de l’Alliance européenne des académies (dont il fut président entre 2001 et 2006). Impliqué, depuis quatre ans, dans divers débats publics autour des nanotechnologies, il revient pour Techniques de l’Ingénieur sur les principaux enseignements à tirer, après l’expérience du récent Cycle (octobre 2009 / février 2010) organisé par la CNDP dans toute la France. Au-delà de la problématique stricte des nanotechnologies, le processus mouvementé de ce débat a servi de révélateur pour les causes profondes de malaises, dans le domaine science et société.

Les nanotechnologies et le droit des brevets d’invention, un article extrait de la base documentaire Nanotechnologies

INTRODUCTION

Juridiquement parlant, pour le droit des propriétés industrielles, les nanotechnologies ne se distinguent tout d’abord d’autres champs technologiques que par des détails qui seront ici abordés. Réfléchir sur la pertinence et les conséquences de l’application du droit des brevets aux nanotechnologies implique de se poser la question de l’objet protégé par cette construction juridique et des effets de cette protection.

AUTEUR

Stéphanie LACOUR est chargée de recherche au CNRS – Centre d’études pour la coopération juridique internationale.

Télécharger l’intégralité de l’article Sommaire du Cahier Nanotechnologies> Bases documentaires

• Aspects sécurité des nanomatériaux et nanoparticules manufacturés
• Régulation juridique et nanosciences
• Les nanotechnologies et le droit des brevets d’invention

> Comprendre

• « Il faut assurer la diffusion des nanotechnologies dans le tissu industriel » (Vincent Pessey – Alcimed)
• Nanotechnologies et médecine : une révolution annoncée
• La giga capacité de la nanoélectronique
• Vers le développement de nouvelles fonctions pour les matériaux

> Evaluer

• « En matière de nanocomposites, les verrous ne sont pas que technologiques » (Jean-François Hochepied – SCPI)
• « Il faut cesser d’ériger en nécessité l’objectif aveugle de garder notre rang » (Gérard Toulouse)
• Nanotechnologies : les entreprises face au risque de réputation
• Nanomatériaux : l’Afsset recommande la prudence
• Nouveau rapport d’Ambassade : les nanotechnologies dans les pays nordiques

> In situ

• Le casse-tête de l’encadrement juridique des nanotechnologies
• Comment Pamotex s’est lancé dans les nano

> Produits

• Un ciment plus respectueux de l’environnement
• Un composite né du recyclage de peintures en poudre
• 1.500 étiquettes RFID sur chaque Airbus A350 XWB

Chaque mois, Techniques de l’Ingénieur s’associe aux Editions Tissot, spécialiste depuis 35 ans en droit du travail, pour faire le point sur une question particulière relative à la gestion des risques chimiques (voir l’encadré). Ce mois-ci, focus sur l’utilisation des fiches de données de sécurité. Comment et à quel rythme se les procurer ? Comment les interpréter et à quoi servent-elles ? Le point. Les fiches de données de sécurité (FDS) sont des documents contenant les données relatives aux propriétés dangereuses d’une substance chimique, d’un mélange ou d’un article. Elles font partit des éléments écrits essentiels pour la prévention du risque chimique.

Détails de la procédure

Etape 1 – Obtenir les fiches de données de sécurité

Ces fiches sont rédigées par le fabricant, l’importateur ou encore le vendeur et doivent donner toutes les informations utiles concernant les dangers pour la sécurité, la santé et l’environnement liés à l’utilisation du produit chimique. Elles doivent être envoyées par le fournisseur du produit lors de la livraison. Si vous constatez l’absence de cette fiche lors de la réception d’un produit dont l’étiquette indique des dangers, vous devez en faire la réclamation.Elles doivent être rédigées en français, datées et comporter 16 rubriques obligatoires :

• Rubrique n° 1 : Identification de la substance / préparation et de la société / entreprise. Nom du produit, utilisations, nom du fournisseur, adresse, numéro d’appel d’urgence.
• Rubrique n° 2 : Identification des dangers. Les principaux dangers pour la sécurité des installations, pour la santé de l’homme et pour l’environnement sont décrits : danger d’explosion, d’incendie, dangers par inhalation, par contact cutané, par projection dans les yeux, par ingestion, dangers pour l’environnement aquatique, le sol.
• Rubrique n° 3 : Composition / informations sur les composants. S’agit-il d’une substance ou d’un mélange ? Nom chimique, numéros d’enregistrement divers (CAS, CE, REACH, etc.), concentration des ingrédients.
• Rubrique n° 4 : Premiers secours. Description des mesures relatives aux premiers secours en cas d’urgence et actions à éviter selon les voies d’exposition, conseils de protection des sauveteurs, instructions pour médecin, etc.
• Rubrique n° 5 : Mesures de lutte contre l’incendie. Moyens d’extinction appropriés et déconseillés, risques spécifiques en cas d’incendie, dangers liés aux produits résultant de la combustion, etc.
• Rubrique n° 6 : Mesures à prendre en cas de dispersion accidentelle. Précautions individuelles, précautions pour la protection de l’environnement, méthodes de nettoyage et d’élimination.
• Rubrique n° 7 : Manipulation et stockage. Mesures techniques de manipulation et conditions de stockage recommandées et à éviter. (matériaux incompatibles, conception des locaux de stockage, etc.)
• Rubrique n° 8 : Contrôle de l’exposition / protection individuelle. Procédures et valeurs de contrôle de l’exposition des travailleurs, caractéristiques des équipements de protection individuelle (E.P.I.). (Le type et la nature des E.P.I. à utiliser sont précisés dans cette rubrique.)
• Rubrique n° 9 : Propriétés physiques et chimiques. Etat physique, couleur, odeur, pH, densité, solubilité, caractéristiques d’inflammation, valeurs environnementales, etc.
• Rubrique n° 10 : Stabilité et réactivité. Stabilité du produit, réaction dangereuse, produits de décomposition, conditions d’utilisation dangereuses.
• Rubrique n° 11 : Informations toxicologiques. Effets dangereux ou néfastes sur la santé, aigus ou chroniques (toxicité aiguë, risques CMR, etc.), en fonction des voies d’exposition
• Rubrique n° 12 : Informations écologiques. Effets connus ou probables sur l’environnement (mobilité, dégradabilité, bioaccumulation, effets écotoxicologiques et biologiques).
• Rubrique n° 13 : Considérations relatives à l’élimination. Méthodes recommandées pour éliminer les déchets du produit sans danger, méthodes d’élimination des emballages contaminés.
• Rubrique n° 14 : Informations relatives au transport. Précautions spécifiques au transport, codification et classement selon les différents modes de transport.
• Rubrique n° 15 : informations réglementaires. Les informations de cette rubrique sont identiques aux informations de l’étiquette du produit. La mise en place d’une nouvelle réglementation sur l’étiquetage nécessite une double information. : les phrases de risques (phrase R), les mentions de danger (phrase H) et les conseils de sécurité (phrase S) et conseils de prudence (phrase P) sont précisés. Référence aux réglementations européenne et nationale applicables. (autorisations et restrictions d’utilisation, installations SEVESO ou ICPE, etc.)
• Rubrique n° 16 : Autres informations. Références bibliographiques, date d’émission et/ou de modification de la fiche, etc.De plus, elles doivent vous être remises gratuitement. S’agissant d’un document évolutif, il est essentiel de vous assurer de disposer toujours de l’exemplaire le plus récent.Les FDS peuvent être transmises sous forme de papier, bien que d’autres supports (informatiques et télématiques) soient plus utilisés actuellement.

Etape 2 – Interpréter la FDS

La FDS doit permettre d’assurer au mieux la sécurité des salariés.Son contenu va ainsi servir à :

• Définir la dangerosité des produits : grâce à cette fiche, vous connaissez les risques encourus par les salariés. En application des principes de prévention, vous devez limiter à la source les dangers en utilisant les produits les moins dangereux pour une efficacité équivalente ;

• Limiter l’exposition des salariés : en définissant les zones où les produits dangereux sont utilisés et en les hiérarchisant, vous pouvez limiter le nombre de salariés exposés ainsi que la durée d’exposition ;

• Etablir les notices de sécurité ou fiches de poste lorsque le salarié est exposé à des substances dangereuses. Cette fiche est une synthèse de la FDS ; vous devez y retranscrire les dangers (sous forme de pictogramme par exemple) et les obligations de prévention et de protection qui en résultent ;

• Dispenser la formation de sécurité au poste de travail des salariés exposés à des produits dangereux.

Etape 3 – Utiliser la FDS

La FDS vous indique les moyens de protection et de prévention à mettre en œuvre lors du stockage et de l’utilisation du produit. Vous devez mettre à disposition des salariés concernés les moyens de prévention et de protection décrits dans la FDS. Les prochaines FDS étendues vous indiqueront si votre scénario d’exposition est en accord avec ceux qui seront décrits par votre fournisseur.La FDS vous sert aussi pour l’inventaire des produits dangereux utilisés dans votre entreprise lors de l’évaluation des risques.Vous y trouverez des informations quant à l’élimination des déchets, objets et emballages contenant ou ayant été au contact du produit chimique.Vous devez aussi la transmettre au médecin du travail et tenir compte de son avis, en particulier sur l’aptitude des salariés risquant d’être exposés.

Notre conseil

Disposez de la dernière version des FDSN’hésitez pas à demander une nouvelle FDS après un an, car son actualisation éventuelle ne vous est envoyée que pour les commandes intervenues dans les 12 mois précédents. Refusez les produits dangereux non étiquetés et/ou non accompagnés d’une fiche de donnée de sécurité.Source : Schémas commentés santé sécurité au travail > Savoir lire les fiches de données de sécurité [conditions de travail CHSCT] – [visite medicale travail]Editions Tissot : droit du travail – convention collective syntec –

Ce sujet vous intéresse ?

– Lire notre dossier consacré au CHSCT : la réduction des accidents de travail et des maladies professionnelles : télécharger gratuitement le dossier- Quelles démarches accomplir lors d’un accident du travail ? [Les salariés accidentés du travail ou atteints d’une maladie professionnelle > démarches accident travail]- Télécharger gratuitement la convention collective Syntec  En partenariat avec les Editions TissotSpécialiste en droit du travail depuis 35 ans, les Editions Tissot vous proposent de découvrir leurs publications en santé sécurité au travail et les conventions collectives relatives à votre domaine d’activité. Découvrez également les programmes de formation santé sécurité au travail.Formation Techniques de l’Ingénieur

• Rédiger une FDS

• Réglementation risques chimiques

Les nanotechnologies ne génèrent pas encore de véritables ruptures technologiques et leurs applications restent pour l’instant cantonnées à des volumes assez limités. Pour profiter au mieux de la révolution à venir, la France devra mieux valoriser sa recherche et créer une véritable filière industrielle. Le point avec Vincent Pessey, responsable du pôle d’expertise nanotechnologies du cabinet de conseil Alcimed.

Technique de l’ingénieur : D’après l’Union européenne, le marché des nanotechnologies atteindra 1.000 à 2.000 milliards de dollars en 2015. Pourquoi la fourchette est-elle aussi large ?

Vincent Pessey : Le marché est difficile à évaluer. Tout dépend de ce que l’on inclut dans le marché. Par exemple, dans le cas des ordinateurs où la fabrication est liée à l’utilisation des nanotechnologies, faut-il compter tout le marché des ordinateurs ? On va bientôt trouver des nanotechnologies dans de nombreux produits de consommation, cela représente un marché très important. On s’attend à une quatrième révolution industrielle. Mais la diversité des applications possibles rend difficile un chiffrage précis.

Historiquement on parlait de 1.000 milliards de dollars en 2010 / 2015. Nous sommes en 2010…

Nous ne sommes pas sur le scénario le plus rapide, mais nous sommes dans le scénario moyen. On utilise les nanotechnologies dans la microélectronique car les finesses de gravure mises en œuvre aujourd’hui sont en dessous de 100 nm. Elles permettent de poursuivre la course à la miniaturisation et ont permis jusqu’à présent de suivre la loi de Moore. Cependant, au-delà de la microélectronique, il existe peu de marchés de masse. Les applications restent encore au niveau de marchés de niche. Aujourd’hui, pour la plupart des applications, nous sommes encore en train de faire la courbe d’apprentissage et des marchés d’importance devraient bientôt arriver.

Qu’en est-il des nanomatériaux ?

En ce qui concerne les nanomatériaux, nous sommes dans une phase de multiplication des applications ponctuelles avec des volumes assez faibles. Ces applications sont dans une démarche d’innovation incrémentale. Par exemple dans l’automobile, on utilise des pièces en nanocomposites pour leur légèreté, leur résistance mécanique. Mais seules certaines gammes sont aujourd’hui concernées. Au global, on comptabilise près de 800 nanoproduits, mais ils sont le plus souvent portés par des start-ups, avec des volumes de vente limités. A plus long terme, les nanotechnologies devraient également être porteuses de véritables ruptures (nouvelles fonctionnalités ou combinaison de fonctionnalités, nouveau mode de production…). Les développements techniques sont en cours auxquels viennent se greffer des réflexions concernant la mise sur le marché avec les problématiques d’hygiène, de sécurité et d’environnement.

Dans la préface du Guide 2010 des nanotechnologies (édité par les Editions Techniques de l’ingénieur), vous écrivez que 2010 sera l’année des nano …

Fin 2010 mi-2011, j’ai le sentiment que l’on devrait voir arriver plus d’applications, dans des volumes supérieurs. La question est de savoir comment nous allons gérer les problématiques HSE [ndlr : hygiène, santé, sécurité] et leur impact sur le développement des produits.

A plus long terme, comment va se dérouler la « révolution » ?

La révolution se fera en deux vagues. Une première période concernera principalement les matériaux intelligents, notamment dans le bâtiment, qui vont modifier notre relation à l’environnement extérieur. Une deuxième vague, la révolution industrielle, correspond à de nouveaux modes de production, basés en grande partie sur l’ingénierie moléculaire.

Comment la France se positionne-t-elle au niveau mondial ?

Nous avons des champions nationaux comme Arkema ou Rhodia en pointe dans les nanotechnologies, des start-ups, ainsi qu’une recherche performante. Cependant, se pose le problème de la valorisation de la recherche dans l’industrie, problème qui dépasse d’ailleurs le cadre des nanotechnologies. Nous n’avons pas de filière industrielle réellement en place. Comment les PME peuvent-elles avoir accès à ce savoir-faire ?

Tout en prenant en compte les aspects HSE, il faut assurer la diffusion dans le tissu industriel. Cela passera par nos champions, comme par exemple dans le textile ou l’automobile. Les nanotechnologies permettront d’apporter de nouvelles fonctionnalités pour les consommateurs, ou un gain dans la production pour les industriels, ce qui leur donnera un avantage compétitif.

Par ailleurs, pour que la France se positionne bien dans les nanotechnologies, il me semble important de créer une culture nano. Cela passe par exemple par le grand débat, par l’enseignement au collège et au lycée ou par des diplômes comme cela se passe à Grenoble. Concernant le grand débat, il ne faut pas s’en tenir à un bilan rapide, cela doit être un point de départ pour autre chose.

On a souvent l’impression que les industriels jouent la politique de l’autruche et refusent d’aborder le sujet HSE concernant les nano. Qu’en pensez-vous ?

Les industriels sont en phase d’observation et de réflexion, ce n’est donc pas facile de communiquer dessus. Ils ont des recherches en cours mais pas toujours de produits. Par ailleurs, il ne faut pas généraliser, ni faire d’amalgames. Les nanomatériaux n’ont pas tous la même dangerosité. En communiquant, les industriels peuvent craindre d’être catalogués sans raison valable.

Propos recueillis par Corentine Gasquet

Le monde des nanotechnologies offre des champs d’application d’une diversité folle. C’est notamment le cas au niveau médical. La performance des soins, les possibilités de reconstruction et d’innovations médicamenteuses laissent entrevoir des perspectives spectaculaires. Mais se pose la question des limites à imposer, des barrières éthiques. Aujourd’hui, la nanomédecine avance. Les résultats et les promesses sont au rendez-vous.

L’application des nanotechnologies au domaine médical est en phase de révolutionner la pratique des soins médicaux dans le monde entier. La cause principale de cette révolution, c’est la taille des outils construits, qui permet d’appréhender, de diagnostiquer et aussi de combattre la maladie. Tout cela avec une précision et une efficacité nouvelles.

Quels domaines de la médecine sont concernés par les nanotechnologies ?

Des recherches au niveau de la réparation tissulaire, de l’amélioration des facultés, figurent parmi les pistes explorées avec le plus grand sérieux et la perspective de résultats est insoupçonnable. Plus près de nous, les nanotechnologies donnent aux chercheurs des armes supplémentaires pour se battre contre les maladies, et bien sûr les cancers. La recherche génomique, la bioinformatique et la conception rationnelle de médicaments assistée par ordinateur participent à la création de nouvelles classes thérapeutiques

Quelles sont les applications ?

A ce jour, plusieurs types d’applications de nanomédicaments existent ou sont envisagés : médicaments et agents actifs, surfaces adhésives médicales anti-allergènes, médicaments sur mesure délivrés uniquement à des organes précis… D’ici à 2015, la National Science Foundation des États-Unis prédit que la nanotechnologie produira la moitié de la gamme des produits pharmaceutique. Mais ce n’est pas tout : les applications concernent aussi bien les appareils et moyens de diagnostic miniaturisés, les implants munis de revêtements améliorant la biocompatibilité et la bioactivité. La thérapie génique offre également un large champ d’applications: nanovecteurs pour transfert de gènes, microchirurgie… Enfin, en ce qui concerne la médecine réparatrice, la recherche sur les nano-implants et les prothèses pourrait aboutir à des applications révolutionnaires.

Quels sont pour l’instant les résultats des recherches ?

Patrick Couvreur est directeur de l’unité « Physico-chimie, pharmacotechnie, biopharmacie » de Châtenay-Malabry. Spécialiste et passionné par les nanotechnologies depuis plus de 25 ans, il a notamment étudié la vectorisation des médicaments, via les nanotechnologies. Il s’agit d’une technologie tout à fait nouvelle dans l’adressage des médicaments. Concrètement, l’association d’un médicament à une nanoparticule (le plus souvent un biopolymère issu de la chimie de synthèse) permet, grâce à des marqueurs spécifiques, d’adresser le médicament vers l’organe qui en a besoin. Autre exemple, au niveau du combat contre le cancer : l’utilisation des nanotechnologies permet de repérer plus précisément les tumeurs. Dans ce cadre, l’utilisation d’outils puissants, tels que le microscope à effet tunnel (MET), le microscope à force atomique (MFA), l’avènement des biopuces, des biotransistors et de l’électronique moléculaire, ouvrent des voies nouvelles pour la mise au point de tests de diagnostic, et de puces implantées destinées à modifier certaines fonctions métaboliques ou à corriger des handicaps.

Quels types de nanoparticules sont utilisés pour la fabrication de médicaments ?

Reprenons l’exemple de l’adressage des protéïnes. Les nanoparticules utilisées ici ont une taille de 0,1 ou 0,2 microns, et sont préparées avec des produits biodégradables. Les systèmes ainsi obtenus rentrent de manière assez profonde dans les tissus, compartiments cellulaires (et sub-cellulaires). Bien entendu, on doit avoir recourt à des biopolymères qui vont être biodégradés, pour éviter tous les problèmes de toxicité qui pourraient se poser par accumulation. Il existe deux types de systèmes nanoparticulaires qui vont permettre l’adressage moléculaire des médicaments :

• les systèmes réservoirs ou nanocapsules. Issus de la chimie de synthèse, ils vont en quelque sorte transporter le médicament directement sur le site d’action.
• Les systèmes matriciels, eux, sont issus de la chimie de synthèse. Ils forment un enchevêtrement de chaînes polymères et le médicament va être dispersé à l’état moléculaire dans cette matrice polymère. C’est en se dégradant que cette matrice va libérer le médicament sur le site d’action.

Quelles matières présentent des propriétés intéressantes pour la recherche médicale ?

Les nanoparticules d’or sont plébiscités par les biologistes. L’or est un métal noble, réputé non toxique, même à l’échelle nanométrique. De plus, les nanoparticules d’or ont une excellente stabilité et leur réponse optique ne présente pas de fluctuations dans le temps. En revanche, elles absorbent très peu la lumière et nécessitent a priori d’être combiné à des agents contrastants. Grâce aux nouvelles méthodes de microscopie optique ultrasensible, il est devenu possible de mesurer un taux extrêmement faible d’absorption lumineuse, et donc de détecter des nanoparticules d’or avec une très faible puissance lumineuse ce qui laisse envisager de nombreuses applications en imagerie. La liste est longue car chaque matière possède des caractéristiques particulières quand on se place au niveau de l’atome, ce qui est le cas pour les nanotechnologies.

Quelles perspectives pour les années à venir ?

Le marché combiné de la nanomédecine (administration de médicaments, thérapeutique et diagnostic) atteindra 10 milliards de dollars en 2010. La National Science Foundation des Etats-Unis. prédit que la nanotechnologie produira la moitié de la gamme des produits pharmaceutiques d’ici 2015. Au niveau de la recherche, le potentiel semble infini, et les innovations s’enchaînent. Récemment, on s’est par exemple aperçu que des biomatériaux de synthèse pouvaient être utilisés pour traiter ou remplacer certains tissus, organes ou fonctions du corps. Par exemple, certaines capsules en polymères intelligents implantées dans l’organisme laissent passer des molécules capables de traiter en permanence des affections du corps. Le laboratoire Oak Ridge National Laboratory (ORNL) fabrique, lui, des nanosondes mille fois plus fines qu’un cheveu capables d’interagir avec les cellules et les globules rouges. A l’image des implants artificiels, ces nanorobots bioélectroniques permettent de réguler certaines fonctions métaboliques déficientes.

Qu’est-ce que l’AFH ?

L’AFH, ou amélioration des facultés humaines, est peut-être le domaine dans lequel la nanomédecine aura le plus d’impact. Combinée à d’autres technologies nouvelles, la nanomédecine permettra en principe de modifier la structure, la fonction et les capacités du corps et du cerveau humains. Dans un avenir proche, les AFH nanos vont gommer la frontière entre thérapie et amélioration. Cela peut littéralement métamorphoser la notion de santé ou d’humanité.

Quels sont les risques ?

Paradoxalement, on connait très peu l’impact sur la santé et l’environnement des nanomatériaux utilisés pour mettre au point les nanomédicaments. L’insuffisance des recherches en toxicologie, même si ce phénomène à tendance à évoluer, ne nous offre pour le moment pas toutes les garanties. Même si on commercialise déjà des nanoproduits (y compris des nanomédicaments), aucun Etat ne dispose d’une réglementation pour régir des questions de sécurité fondamentales à l’échelle nanométrique. Selon une étude publiée par l’INRS [1], spécialisé dans la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles, ces minuscules particules mille fois plus petites que le diamètre d’un cheveux (10 à 100 nm) pénètrent mieux dans les poumons, les microfissures de la peau et probablement dans le cerveau que les particules plus grosses. Connaissant ce risque, déjà mis en évidence en 2003, l’INRS appelle aujourd’hui à une prévention accrue sur le lieu de travail. « Certaines particules ultra-fines peuvent être plus dangereuses que des particules plus grosses de la même matière » et ont des propriétés spécifiques encore mal connues, soulignent les chercheurs. Ce qui ne va pas sans poser des problèmes éthiques.

[1] INRS : prévention des risques professionnels

P.T

L’internet, le téléphone, le multimédia, le GPS, l’électroménager, l’électronique de toutes sortes font partie de notre vie courante. Aujourd’hui, la transition se fait de la micro-électronique vers la nanoélectronique. Nous allons le voir, les conséquences sont une plus grande miniaturisation des appareils, et des capacités de fonctionnement que l’on n’imaginait pas il y a quelques années. Les progrès réalisés au niveau des puces RFID laissent également entrevoir des potentialités nouvelles.

On parle de passage de la microélectronique à la nanoélectronique : qu’est ce que cela signifie ?

En électronique, le transistor est le composant actif fondamental. Il permet de traiter les signaux électriques (amplification, filtrage, stabilisation, modulation…). L’innovation technologique en électronique a pris de l’ampleur à partir du moment où les transistors ont été intégrés en très grand nombre au sein d’un seul composant, le microprocesseur. A partir de là, l’innovation a abouti à des transistors de plus en plus petits et de plus en plus nombreux, suivant la loi de Moore. En 2004, la taille de ces transistors est passée en dessous de 90 nanomètres de largeur. A l’échelle actuelle (32 nm), les lois qui régissent le fonctionnement des puces électroniques ne sont plus celles de la physique classique : c’est à ce stade que des effets apparaissent avec des propriétés nouvelles, c’est l’effet quantique.

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

L’ordinateur quantique ne fonctionnerait pas à partir de bits classiques, dont les états sont parfaitement définis (0 ou 1), mais grâce à la propriété d’intrication des éléments de la matière à l’échelle quantique (2 atomes ou 2 photons peuvent rester « liés » ensemble, même séparés de plusieurs dizaines de kilomètres), on peut mettre au point des bits quantiques ou « qubits » représentant une large gamme de mélange (superposition d’états) entre 0 et 1. Avec 30 qubits, on peut ainsi coder 230 objets simultanément soit 1 milliard de nombres. Les frontières actuelles des applications concevables seraient profondément repoussées et certaines applications actuelles totalement obsolètes (cryptologie). On sait aujourd’hui fabriquer des dispositifs à 8 « qubits » et l’on estime à 10 ans la faisabilité d’un vrai « ordinateur quantique ». Les applications, on l’aura compris, sont nombreuses, mais les chercheurs insistent sur la révolution que l’ordinateur quantique représenterait pour un domaine comme la cryptologie.

Quelles sont les applications possibles au niveau des puces RFID ?

Sans trop se caricaturer, on peut comparer les puces RFID à des ordinateurs très particuliers : ils sont discrets par leur taille, sans aucun périphérique ni interface. De plus, ils sont capables de s’activer seuls, lors du passage au travers du champ émis par un lecteur et leur état de fonctionnement n’est nullement visible. De la taille d’un cheveu, ces puces indétectables se révèlent être des outils révolutionnaire au niveau du traçage. En effet, notre vieux code barre ne fait pas le poids, face à la RFID, qui outre sa taille possède des capacités de stockage d’informations impressionnantes. Toutes ces voies de traitement du signal connaissent à l’heure actuelle une croissance difficilement mesurable mais très importante.

Ces systèmes miniaturisés d’écoute et de stockage d’information ne pose-t-il pas de problème au niveau de la liberté et du droit à l’intimité ?

La CNIL insiste depuis plusieurs années sur les barrières éthiques à mettre en place. Il est évident que le danger face à la menace d’une surveillance généralisée soulève toutes les craintes. Au niveau français, mais également national. Ainsi, les Cnil européennes avouent être préoccupées des possibilités de « violation de la dignité humaine et des droits de protection des données» induites par certaines applications des RFID. «Nos inquiétudes concernent en particulier les possibilités pour les gouvernements et les entreprises d’utiliser les RFID pour s’immiscer dans la sphère privée des individus », résume Alex Türk, président de la CNIL.

Qu’est-ce que la spintronique ?

Il y a encore 50 ans, la capacité des premiers disques durs n’était que de 5 mégaoctets. Aujourd’hui, cette capacité est un million de fois plus importante. Comme le disent les chercheurs, on est passé aux gigaoctets grâce aux nanotechnologies. Ces performances n’auraient jamais été atteintes sans l’effet de magnorésistance géante ou GMR. Cette découverte a ouvert un nouveau champ scientifique : la spintronique. Son impact dans la technologie de l’information est déjà considérable. Les capacités de stockage et de rapidité de lecture des disques durs ont été modifiées très significativement. Ainsi, la densité d’informations est augmentée d’un facteur 100 et l’efficacité énergétique accrue. L’émergence de la GMR, et sa forme plus achevée et quantique, la TMR, ont permis le développement de dispositifs de très petite taille, aujourd’hui utilisés couramment, comme les mémoires flash et les lecteurs MP3.

Quels sont les attentes en termes d’innovation pour les prochaines années ?

Elles sont très nombreuses et très variées. Au niveau de l’éclairage, des LED intelligentes vont voir le jour. Au niveau des écrans, la révolution est également en marche. Ainsi, on verra bientôt des écrans géants interactifs en lieu et place des vitrines pour personnaliser la publicité, et, sans même avoir à entrer dans les magasins, pouvoir découvrir sinon acheter ce qui y est entreposé. Pour les motards, des interfaces translucides permettront notamment de voir de nuit ou encore d’anticiper les risques d’accident. Aussi, des voitures « intelligentes » qui s’adaptent à l’état du conducteur, en améliorent ses réactions, quitte à prendre le contrôle du véhicule à sa place, seront mises sur le marché. Enfin, des vêtements et implants eux aussi « intelligents », afin de surveiller la condition physique de celui ou celle qui les portent, voire d’effectuer des diagnostics médicaux à distance, sont à l’étude. Bien sûr, il n’existe pas encore de date prévu pour une mise sur le marché, mais toutes ces innovations ont passé le cap des tests.

Attend-on des innovations en termes de téléphonie ?

L’exemple de la téléphonie est révélateur du potentiel des nanotechnologies. C’est d’ailleurs grâce aux propriétés de la spintronique que la taille des composants et l’énergie consommée par les téléphones portables va être réduite de manière drastique. Ces derniers constituent aujourd’hui l’un des principaux marchés de la nanoélectronique. Il s’agit de repenser ce qui devient en fait un véritable terminal mobile, dont le téléphone n’est alors plus qu’un des fonctionnalités parmi d’autres, afin de répondre à une meilleure autonomie et toujours plus de fonctions (multimédia, GPS…). On s’achemine petit à petit vers des terminaux que l’on pourra porter au poignet.

Quels sont les indicateurs pour le marché des nanotechnologies sur ce secteur là ?

Les chiffres portent la promesse d’une révolution. Le marché annuel de l’électronique au sens large, incluant l’ensemble des industries qui en dépendent, représente un montant de l’ordre de 5.000 milliards d’euros, montant sans cesse croissant dont une grande partie est réinvestie dans les efforts de recherche et développement. L’Europe apparaît aujourd’hui à la traîne par rapport à l’Asie, aux États-Unis et au Japon en termes de budget consacré aux nanosciences.

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En quelques décennies, les pays nordiques ont créé une économie de la connaissance, dont le développement et la compétitivité reposent sur des objectifs de créativité et d’innovation technologique des sociétés nordiques. Avec 3,63 % de son PIB consacré à la recherche et au développement, la Suède est le pays de l’OCDE qui investit le plus massivement dans la R&D, suivi par la Finlande avec 3,47 % de son PIB.

Ces acteurs ont assez logiquement compris très tôt l’immense potentiel ouvert par les nanosciences et ne veulent pas manquer la « révolution » des nanotechnologies. Les produits contenant des nanomatériaux sont déjà présents sur le marché et les nanoparticules manufacturées, qui peuvent être métalliques, céramiques, des fullerènes (un des types de nanoparticules les plus connus), des nanotubes, parmi lesquels les tubes de carbone, se répandent de plus en plus autour de nous. Les nanomatériaux ne sont d’ailleurs pas qu’un phénomène nouveau puisque nous respirons déjà chaque jour de nombreuses nanoparticules comme le noir de carbone, utilisé de longue date dans les pneumatiques, et comme les particules qui sont créées dans les processus de combustion depuis qu’ils sont utilisés industriellement.

Cependant, comme dans tous les autres pays, les interrogations sont nombreuses sur les risques que font courir les nanomatériaux aux hommes et à l’environnement ainsi que sur les enjeux éthiques. La perspective d’un nouveau problème de santé publique comparable à celui de l’amiante est présente à tous les niveaux. Malgré l’insistance des organismes publics nordiques impliqués dans le domaine du « nano » qui soulignent le besoin d’une meilleure connaissance de ces dangers, ces derniers sont encore mal connus.

En France, sur le modèle du Grenelle de l’environnement, un débat public a été lancé, pour regrouper tous les acteurs du domaine des nanotechnologies et les représentants de la société civile de façon à les faire dialoguer autour des risques qui accompagnent ces technologies.

Moins passionné qu’en France, il existe bien un débat animé dans les pays nordiques autour du développement des nanotechnologies. Ces pays ont l’habitude d’une démarche consensuelle qui repose sur la confiance du grand public. Celui-ci semble assez pragmatique et garde à l’esprit le fait que les nanotechnologies ne représentent pas seulement un important intérêt économique pour les entreprises mais également un réel espoir pour chacun, dans les domaines médicaux et environnementaux par exemple. Les Suédois, comme leurs voisins nordiques, paraissent confiants dans la capacité des pouvoirs publics, mais aussi des entreprises, à prendre les mesures nécessaires et à voir le principe de précaution s’appliquer.

L’attitude adoptée face au développement rapide du secteur des nanotechnologies demeure cependant hétérogène dans la région. S’il ne prétend pas à l’exhaustivité, ce rapport propose quelques clés pour comprendre ces spécificités nordiques.
Ce qui ressort des différentes études et rapports publiés sur les nanotechnologies, c’est avant tout la nécessité de développer une expertise scientifique qui permettra de lever les incertitudes sur les risques et d’adopter les mesures de contrôle qui conviennent. Les pays nordiques se basent sur une coopération internationale intense pour réaliser l’immense chantier que représente l’exploration des nouvelles propriétés des nanomatériaux et des conséquences qu’ils peuvent avoir sur la santé et l’environnement tout au long de leur cycle de vie.

Il existe une intense activité des ministères responsables, ainsi que de divers organismes publics ou des agences de recherche impliqués dans le domaine des nanotechnologies, pour prévenir les risques liés à ces technologies. Le dialogue entre les acteurs économiques, les scientifiques, les autorités et le public est justement une démarche courante dans le modèle nordique. De ces mécanismes de concertation, il ressort certaines propositions pour encadrer l’essor des technologies avec les principales précautions suivantes :

• stimuler le plus possible la recherche scientifique sur les risques, notamment grâce à un effort international coordonné à la fois par l’Europe, où la Commission joue déjà un rôle central, et par des organisations comme l’OCDE ou le Conseil des pays nordiques ;

• développer des méthodes de mesures qui permettront de mieux évaluer les risques et également de mettre en place les mesures adaptées et normalisées de contrôle de l’exposition des travailleurs et des utilisateurs ;

• recenser les produits contenant des nanomatériaux pour en assurer la traçabilité et pour informer les utilisateurs ;

• renforcer la responsabilité des entreprises productrices afin qu’elles appliquent, le plus systématiquement possible, le principe de précaution. La réglementation européenne n’est pas en reste avec l’Agence Européenne des Produits Chimiques (ECHA) implantée à Helsinki et chargée de mettre en oeuvre la directive REACH qui devra, à terme, couvrir les risques liés aux nanoparticules.

Ainsi, les pays nordiques se positionnent-ils pour saisir les opportunités de nouveaux marchés représentées par les nanotechnologies. Pour autant, les différents acteurs se prononcent aux niveaux national, européen et international en faveur de l’élaboration d’une réglementation pertinente et responsable.

Téléchargez gratuitement ce rapport au format pdf : http://www.bulletins-electroniques.com/rapports/smm10_003.htm