C’était en décembre 1989. Une petite équipe de physiciens des surfaces du laboratoire de recherche d’IBM à Almaden en Californie démontrait comment écrire avec des atomes, en les poussant un par un à la surface d’un métal avec la pointe d’un microscope à effet tunnel. La pointe de ce tout nouveau microscope dont les inventeurs venaient juste de recevoir le Prix Nobel de Physique en 1986, devenait le prolongement technique du doigt de l’expérimentateur.Depuis, quelles nouvelles du monde matériel d’en bas ? Presque chaque année, les revues scientifiques prestigieuses comme Nature ou Science nous rapportent quelques « premières » comme ici un interrupteur électrique réalisé avec un seul atome ou une seule molécule, là un amplificateur dont le gain est assuré également par une seule molécule. On fait de la mécanique avec une seule molécule, on construit avec le microscope à effet tunnel des machineries moléculaires comme une crémaillère dont le pignon est fait d’une seule molécule de 1,2 nm de diamètre et on étudie même comment roule une molécule brouette de 1.5 nm d’envergure. Mais il n’y a pas vraiment d’avalanche de résultats ni même de développement d’une technologie nouvelle qui serait basée sur des constructions atome par atome de structures ou de machines, chaque atome ayant été placé au bon endroit par l’ingénieur et sa machine d’assemblage. Quand on lit sur les nanotechnologies, on rencontre surtout de la nano-fabrication, des nano-biotechnologies, des nano-matériaux et de la nano-médecine. Tous ces nano-Y s’appuient sur de bien jolis instruments comme le microscope électronique ou les diffractomètres à rayons X. Mais ces instruments ne sont pas nés d’hier. Dans la littérature, le glissement est parfois plus radical. Tous ces nano-Y sont embarqués en nanosciences comme pour donner un vernis de modernité à l’utilisation de la lithographie électronique ou de la chimie des matériaux. Ce glissement provient d’une confusion entretenue entre la précision de fabrication d’une pièce entrant dans la composition d’une machine et les dimensions hors tout de cette machine. Par exemple, la distance source-drain d’un transistor frôlera certainement un jour les 10 nm. L’isolant de grille aura une épaisseur de quelques nanomètres. C’est très bien pour l’industrie de la micro-électronique. Pourtant, le transistor lui-même aura des dimensions latérales gigantesques, proches des 50 nm, par rapport au diamètre d’un atome. Pourquoi cette absence technologique en provenance de la manipulation d’atome à l’unité ? D’abord, les expériences de manipulation ou de contact électrique sur un seul atome ou sur une seule molécule sont très délicates. Très peu de laboratoire de part le monde en possède la technologie même si des microscopes à effet tunnel ultra stable garantits « manipulateur d’atomes » sont maintenant en vente. Il faut parfois plusieurs années pour faire le tour d’une molécule depuis sa conception, sa synthèse, sa mise en route sur une surface et la compréhension de son fonctionnement en situation. Enfin, l’histoire des sciences nous enseigne qu’une nouvelle microscopie (optique, électronique, à effet tunnel) ne marque son époque que sur le long terme. Par exemple, la microscopie électronique née en 1932 fait encore des progrès de nos jours. Les nano-Y vont donc continuer à se développer car notre économie dépend de la fabrication de machines ou de matériaux avec une précision nanométrique depuis les puces électroniques, les détergents et les lessives jusqu’à l’enrobage des bonbons, les revêtements des poêles à frire ou la lutte contre les maladies. Mais ne gâchons pas l’ère nouvelle qu’à ouverte l’écriture atome par atome de décembre 1989. On a souvent l’impression que notre admiration légitime pour les prouesses des machineries macromoléculaires de la vie nous empêche de penser à des machines non vivantes fonctionnant à une échelle encore plus petite où la précision de construction serait de l’ordre de la dizaine de picomètre et non plus de l’ordre du nanomètre. Certains clament même qu’en poussant cet atome ci, l’expérimentateur l’aurait dérangé dans sa quiétude universelle. Dans un gigantesque effet « papillon », ce serait alors toute la création, ses mythes et ses valeurs de l’Eucharistie à la construction de l’âme qui seraient en danger. Ce n’est pas parce qu’une technologie n’a pas d’applications visibles à 20 ou 30 ans qu’il faut arrêter de remplir nos bibliothèques des savoirs et des savoir-faire qui en découlent. Par Christian Joachim, CNRS Toulouse En savoir plus

Il est également l’auteur, en collaboration avec Laurence Plévert, du livre « Nanosciences : la révolution invisible », publié aux éditions du Seuil en janvier 2008.Par ailleurs, il contribue aussi aux éditions Techniques de l’ingénieur pour lesquelles il a écrit, en collaboration avec Xavier Bouju et André Gourdon, un article sur les Picotechnologies.

L’échelle nano se situe au milliardième de l’unité de base, mais le marché des nano se compte lui en milliards. Entre 750 et 3.000 milliards de dollars en 2015. Le marché de l’infiniment petit a de quoi donner le vertige. Bien sûr les chiffres varient fortement d’une source à l’autre, mais tous les analystes sont d’accord sur un point : nous allons assister à un boom des nanotechnologies. D’après une étude des Entreprises du médicament (Leem), qui s’appuie sur des données du cabinet Cientifica, de la Commission européenne et du Nanoforum, le marché des nanotechnologies va connaître une accélération de la croissance à partir de 2010. Selon l’hypothèse basse, alors qu’il représente 3 milliards de dollars en 2008, il pèsera 750 milliards de dollars d’ici à 2015. Les plus optimistes avancent le chiffre de 3.000 milliards de dollars. Ces chiffres varient notamment à cause de la prise en compte ou non du coût total du produit qui intègre des nanoparticules. En 2008, les Etats-Unis représentaient les deux tiers du marché et l’Europe un cinquième. Rappelons que le Fonds fédéral américain pour les nanotechnologies aura investi 1,5 milliards de dollars en 2009. Quant à l’Union européenne, elle y consacre 3,5 milliards d’euros (5 milliards d’euros) dans le cadre du 7e PCRD (programme cadre de recherche et développement). Ce chiffre n’inclut donc pas les programmes nationaux comme Nano-Innov (70 millions d’euros) ou Nano 2012 (2,5 milliards d’euros sur cinq ans) en France. D’un point de vue sectoriel, le marché des nanotechnologies reste pour l’instant largement dominé par les produits chimiques, qui représentent plus de la moitié du marché en 2007. Ils sont suivis des semi-conducteurs (35%). Cependant, dans les années à venir, les produits chimiques vont perdre de leur importance en proportion, avec 9% de parts de marché en 2015. Les semi-conducteurs devraient perdre 4 points. Cette évolution se fera au profit de l’électronique (28%), de la médecine (17%), de l’aéronautique et de la défense (6%), et enfin de l’automobile (4%). L’enquête des Entreprises du médicament (Leem)Nanotechnologies appliquées à la médecine – Etat des lieux et recommandations pour l’attractivité de la France

Journaliste scientifique, Dorothée Benoit Browaeys est déléguée générale de Vivagora, une association pour l’engagement citoyen dans la gouvernance des technologies. Elle vient de publier Le meilleur des nanomondes, aux éditions Buchet Chastel.

Techniques de l’ingénieur : Quelle est la définition des nanotechnologies ?

Dorothée Benoit Browaeys : On arrive aujourd’hui à une stabilisation de cette définition avec les travaux de normalisation de l’Afnor et de l’ISO. Les nanotechnologies sont toutes les technologies qui conçoivent des objets dont au moins une dimension est inférieure à 100 nanomètres. Les nanomatériaux sont des produits intentionnellement fabriqués.

Les nanoparticules sont-elles des particules comme les autres ?

Non, sinon elles n’auraient pas d’intérêt ! Elles ont des propriétés nouvelles, qui impliquent des toxicités nouvelles. Avec une surface supérieure, on augmente la réactivité. Par ailleurs, les nanoparticules peuvent se diffuser dans les tissus profonds de l’homme. On entend souvent dire que les nanoparticules ont toujours existé, mais cela change la donne de les produire à grande échelle. Il faut également étudier l’usage que l’on en fait.

Le Grenelle de l’environnement va-t-il introduire plus de contrôle des nanotechnologies ?

Dans le cadre du Grenelle 1, un débat national sera mis en place à partir d’octobre 2009 et jusqu’en février 2010. La déclaration des nanomatériaux deviendra obligatoire. Cependant, d’après les juristes, les déclarations risquent de rester marginales dans la pratique.

Dans ces conditions, le contrôle est-il suffisant ?

Le Parlement européen a alerté la Commission européenne sur le fait que les conditions réglementaires ne sont pas suffisantes. Le risque porte notamment sur la santé des travailleurs.

Comment le nanoforum se positionnera-t-il par rapport au débat national ?

Le nanoforum a été voulu par un groupe interministériel en 2007. La prochaine séance aura lieu le 10 septembre 2009. Il s’arrêtera ensuite quelques temps pour laisser place au débat national. Le nanoforum apportera une contribution pour le document d’initialisation, à partir des études de cas au sujet de la nanocosmétique, du nanociment, de la nanofood et du nanoargent. Comme d’autres associations, Vivagora va publier un cahier d’acteur pour préciser son point de vue sur la gouvernance.

Quelle est la position de Vivagora sur la gouvernance ?

Pour que les projets soient développés de manière respectueuse, il faut proposer une information pluraliste et pertinente pour les différents acteurs, dont la société civile. Vivagora a depuis six mois mis en place une alliance citoyenne pour créer un portail d’informations issues d’ONG partenaires comme WWF, Attac, la Ligue des droits de l’homme ou encore l’Association santé environnement France (Asef).

Il faut aussi animer un débat public permanent, de type Grenelle, qui permette aux parties prenantes de contribuer aux choix scientifiques et technologiques. Enfin, il faut travailler sur une démarche d’innovation ascendante, qui ne soit pas strictement pilotée par les industriels et les intérêts économiques mais traversée par une demande sociétale. Cela correspond au concept d’innovation ouverte, qui suppose un changement structurel.

Ne faut-il pas organiser une gouvernance à l’échelle internationale ?

Il faut agir dans le sens d’une instance internationale, mais il faut aussi se positionner à des échelles très variées. On arrive à des solutions pragmatiques au niveau des territoires.

Le débat ne risque-t-il pas d’être instrumentalisé ?

Le dialogue implique un enjeu de manipulation permanent. Il existe des intérêts économiques et politiques colossaux. Il faut atteindre un équilibre entre les différents intérêts. Je ne crois pas en l’information indépendante par exemple, mais en l’information pluraliste.

La recherche sur les risques est-elle suffisante ?

Des rapports d’une grande expertise ont été rendus par l’Afsset, un autre est en cours sur l’exposition de la population en général. Cependant, les industriels avaient peu participé à la première étude, seuls 16 % avaient répondu aux demandes d’informations. Par ailleurs, il existe peu d’équipes de toxicologues, elles sont saturées de projets. L’investissement sur les risques reste très faible par rapport à l’investissement total en faveur des nanotechnologies.

Qu’est-ce qui vous a étonnée durant le nanoforum ?

Il existe un problème d’incompétence au sens de l’attribution d’un organisme. Par exemple, on ne se préoccupe pas des échéances. L’OCDE va présenter des travaux d’investigation sur un certain nombre de produits dans seulement cinq ans. On déplore aussi de nombreux points aveugles dans tous les champs. Que peut-on faire pour éviter que le nanoargent ne se retrouve dans les stations d’épuration ? Personne ne sait répondre à cette question. On constate des manipulations dans certains groupes de travail. Par exemple, tout est fait pour que l’on n’aborde pas la question de la nanofood. Il s’est avéré très difficile de faire participer aux débats des industriels comme Danone ou l’Oréal, qui n’ont pas répondu à nos invitations.

Si vous aviez des responsabilités politiques, quelles mesures prendriez-vous ?

J’ai travaillé auprès de Corinne Lepage au sein de la commission sur la gouvernance écologique. C’était un très beau groupe de travail, avec une expertise indépendante et pluraliste. Le constat le plus important est qu’il va falloir apprendre à gouverner en situation d’incertitude. Les rapports d’experts ne suffisent plus, il faut s’appuyer sur les parties prenantes et étudier les priorités, les bénéfices et les risques, les finalités… Les nanomatériaux répondent-ils à nos besoins ou à ceux de la grande distribution par exemple ? Il faut instaurer un dialogue permanent et trouver des procédures pour que l’innovation ne soit pas déconnectée de la demande sociale.

Finalement, êtes-vous optimiste ou pessimiste ?

Les urgences environnementales montrent combien on s’est mis dans l’impasse. Nous n’avons plus beaucoup de marge de manœuvre pour changer vite. Il faut trier les technologies utiles. Il faut donner la faveur aux nano vertes, ce qui n’est pas le cas aujourd’hui. Les instances publiques ne me donnent pas confiance. Mais, avec les nanotechnologies, on va peut-être enfin interroger le système dans son ensemble.

Propos recueillis par Corentine Gasquet

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/60137.htm

Les ventouses des calmars sont composées d’un matériau unique à la fois souple et extrêmement dur. Une étude menée par le professeur Henrik Birkedal du centre interdisciplinaire INano de l’Université d’Aahrus en collaboration avec l’Université de Californie à Riverside révèle qu’il s’agit en fait d’une nanostructure formée uniquement de protéines. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de matériaux commercialisables à grande échelle. Les résultats de cette étude ont fait la couverture de la prestigieuse revue Advanced Materials.

C’est au large de la Californie qu’est apparue à James Weaver (Université de Californie) l’idée d’étudier les structures architecturales et mécaniques des ventouses. Celui-ci participait à une expédition de capture de calmars lorsque les tentacules de l’un d’eux se sont enroulées autour de ses bras. Les dégâts causés par les ventouses du céphalopode fermement agrippé ont conduit le jeune chercheur à s’interroger sur les pouvoirs de cette structure si rigide.

Un nanomatériau protéinaire aux propriétés étonnantes

Chacune des ventouses des calmars se compose d’un disque rigide surmonté de dents triangulaires dont le pouvoir agrippant augmente considérablement pendant la chasse. L’étude qui a révélé leur composition a réservé aux chercheurs de nombreuses surprises. Jusqu’à présent, les biologistes pensaient en effet que les structures les plus dures du règne animal étaient soit minérales, comme nos propres dents, soit composées de chitine, que l’on retrouve notamment dans la carapace des invertébrés. Mais à la place de ce qu’ils s’attendaient à trouver, les chercheurs ont découvert un nanomatériau protéinaire aux propriétés étonnantes, maintenu grâce à des liaisons hydrogène et hydrophobes.

La structure tridimensionnelle est composée d’un réseau de nanotubes poreux qui confère aux ventouses leurs propriétés de résistance et de souplesse. Plus étonnant encore, les nanotubes situés parallèlement à l’axe principal des dents sont coniques et leur diamètre diminue de 250 à 150 nanomètres le long de la dent. Ils prennent cette forme grâce à une simple altération locale de leur porosité, sans modification du matériau qui compose le reste de la ventouse. Si les chercheurs parvenaient à reproduire industriellement ce matériau, il pourrait trouver des applications dans de nombreux secteurs.

Mais la route est encore longue car il reste aux chercheurs à identifier la composition des protéines nanoscopiques et à comprendre la manière dont les tubes deviennent poreux. Ils pourraient alors développer des matériaux beaucoup plus légers, souples et résistants, que par exemple ceux qui composent aujourd’hui les ailes des avions, les mains des premiers robots androïdes ou les carcasses de nos voitures. La découverte du premier matériau solide uniquement composé de matière organique pourrait ainsi ouvrir la voie à de nombreuses innovations.