Toxicité des nanoparticules PDF - Université Mohamed Khider de Biskra

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des sciences exactes et des sciences de la nature et de la vie Département des sciences de la nature et de la vie Filière : Sciences biologiques Référence …………………………... / 2018 Spécialité : Biochimi...

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des sciences exactes et des sciences de la nature et de la vie Département des sciences de la nature et de la vie Filière : Sciences biologiques Référence …………………………... / 2018 Spécialité : Biochimie Appliquée Groupe : 02 Présenté et soutenu par : Aya Djouama et Rihab Bambra Le : mardi 22 octobre 2024 Toxicité de nanoparticules Année universitaire : 2024/2025  Sommaire Introduction................................................................................................................................ 1 1.Généralités sur les nanoparticules....................................................................................... 2 1.1.Définition de nanoparticule:............................................................................................. 2 1.2.Les types de nanoparticules :............................................................................................ 3 1.3.Sources de nanoparticules :.............................................................................................. 4 2.Mécanisme de toxcite des nanoparticules :........................................................................ 5 2.1. Les paramêtres qui influançent la toxicité des NPs:........................................................ 5 2.2.Exposition et devenir des nanoparticules dans l’organisme :........................................... 5 2.3.Voies respiratoires et cutanées :....................................................................................... 6 2.4.Gastro-intestinal, circulatoire et Voie immunologique:................................................... 6 2.5.Tractus neurologique........................................................................................................ 7 3. Dans la toxicité des nanoparticules étiologie et mécanismes............................................ 8 3.1 Stress oxydatif.................................................................................................................. 8 3.2.génotoxicité...................................................................................................................... 9 4.Les effets toxiques des nanoparticules............................................................................... 10 4.1.Les effets sur la faune..................................................................................................... 10 4.2.Les effets sur la flore...................................................................................................... 11 5.Examples de Toxcicté des certains nanoparticules sur l’organisme ( TiO2) et l’environement (NTC)............................................................................................................ 11 5.1. Dioxyde de Titane (TiO2) :........................................................................................... 11 5.1.1. Principales caractéristiques du dioxyde de titane................................................... 11 5.1.1.1.Histoire et développement du TiO2.................................................................. 11 5.1.1.2. Propriétés structurales...................................................................................... 11 5.1.2. Mécanisme de la toxicité......................................................................................... 11 5.1.3.Expositions au dioxyde de titane et effets sur la santé............................................. 12 5.1.4.Effet du TiO2 sur la santé........................................................................................ 13 5.1.4.1.Dioxyde de titane et cancer............................................................................... 13 5.1.4.2. Poumon............................................................................................................. 13 5.1.4.3. Peau.................................................................................................................. 14 5.1.4.4. Colon................................................................................................................ 14 5.1.4.5. Effets des nanoparticules de Ti02 sur les cellules............................................ 14  5.2. nanotubes du carbone:................................................................................................... 15 5.2.1.I’nfluence des caractéristiques morphologiques et physico-chimiques:.................. 15 5.2.2.Impact environnemental sur compartiment terrestre.............................................. 16 5.2.2.1.Interactions avec les microorganismes du sol................................................... 16 5.2.2.2. Interactions avec les macro-organismes du sol................................................ 17 5.2.2.3.Interactions avec les végétaux terrestres........................................................... 17 5.2.3. Impact environnemental sur la compartiment aquatique...................................... 18 5.2.3.1.Interactions avec les microorganismes (algues et bactéries)............................. 19 5.2.3.2. Interactions avec les invertébrés aquatiques.................................................... 20 5.2.3.3. Interactions avec les vertébrés aquatiques........................................................ 20 Conclusion................................................................................................................................ 21  Liste des Figures Figure1.Echelle comarative des NPs....................................................................................... 3 Figure2.Source des nanoparticules et leurs voies d’entrée dans le corps humain............. 6 Figure3.les différentes voies d’entrée des NP dans organisme............................................. 8 Figure4.Mécanisme de toxcité des nanoparticules par la generation d’espèces réactives de oxygène (ROS).................................................................................................................... 9 Figure5.Perturbation de la balance redox cellulaire par l’exposition à des nanoparticules.................................................................................................................................................... 9 Figure6. Représentation schématique de l’accumulation et de la répartietion de nanoparticules dans des cellules........................................................................................... 10 Figure7.Trasnsfert et distribytion des NTC dans les plantes............................................. 18 Figure8.illustration des interactions potentielles entre les nanoparticules et les différents compartiments biologiques des milieux aquatiques............................................................ 19  Liste des Abréviations ADN: acide désoxyribonucléique ADME: adsorption, distribution, métabolisme, excrétion ARN : acide ribonucléique Anses: l'agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail. BET: Brunauer, Emmett et Teller method BTP: bâtiment et travaux publics CdSe: séléniure de cadmium CIRC: le Centre international de Recherche sur le Cancer COVID: corona virus disease EFSA: l'autorité européenne de sécurité des aliments (European food safety authority) Np: nanoparticules NTC: nanotube de carbone ROS: réactive oxygène Species SiO2: dioxyde de silicium SLN : nanoparticules lipidique solides TiO2: dioxyde de titane UV: ultra violet VTR: valeurs toxicologiques de référence ZnO: oxyde de zinc ZrO2: dioxyde de zirconium  Introduction Les nanoparticules (NP) sont des structures constituées de quelques centaines à quelques milliers d'atomes, avec une taille variant entre 1 et 100 nanomètres. À cette échelle, la matière acquiert des propriétés physiques et chimiques inattendues, souvent très différentes de celles des matériaux conventionnels de plus grande taille. Cette singularité rend leur toxicité incertaine et nécessite des études approfondies pour en comprendre les implications.. Les nanoparticules représentent un danger particulier en raison de leur capacité à pénétrer les membranes cellulaires et à atteindre facilement les cellules, ce qui peut entraîner des effets toxiques imprévus, tels que des interactions avec l’ADN et les protéines cellulaires. De plus, la toxicité varie selon les différents types de nanoparticules, qu'elles soient organiques, telles que les nanotubes de carbone et les fullerènes, ou inorganiques, comme l'oxyde de fer magnétique. Cette diversité complique l'étude de leurs effets et nécessite davantage de recherches pour identifier les risques spécifiques associés à chaque type. Ce travail de recherche vise à explorer la toxicité des nanoparticules et leurs impacts sur la santé humaine et l'environnement. À mesure que l'utilisation des nanoparticules se généralise dans divers secteurs, y compris la médecine, l'électronique et l'industrie, il devient crucial de comprendre les risques potentiels associés à leur exposition. Cette étude se concentrera sur les mécanismes d'action des nanoparticules au niveau cellulaire et mettra en lumière les normes de sécurité nécessaires pour minimiser leurs effets nocifs. 1  1.Généralités sur les nanoparticules 1.1.Définition de nanoparticule: Une nanoparticule, également appelée particule ultrafine, est définie comme un nano- objet dont les trois dimensions sont à l’échelle nanométrique ; c’est donc une particule dont le diamètre est inférieur à 100 nanomètres. Une autre définition plus large existe, qualifiant de nanoparticule un assemble d’atomes dont au moins une dimension se situe à l’échelle nanométrique. Le terme fait donc référence à plusieurs classes de nano-objet : Les fullerènes, qui ont leurs trois dimensions dans le domaine nanométrique Les nanotubes qui ont deux dimensions nanométriques Les films minces qui n’ont qu’une dimension nanométrique A titre de comparaison, il existe le même rapport de taille entre la planète Terre et une orange qu’entre une orange et une nanoparticule. Ces caractéristiques dimensionnelles permettent à ces matériaux d’avoir des propriétés physiques particulières, en termes de solidité par exemple. En effet, l’augmentation importante de la proportions d’atomes en surface provoque une augmentation de l’activité surfacique. Pour le même métal, les propriétés obtenues sont ainsi très différentes selon qu’il s’agit d’une forme macro ou d’une forme nano. Les nanomatériaux peuvent être fabriqués à partir d’éléments chimiques tels que des métaux, des sulfites ou des sélénites, du carbone, des polymères, et des molécules biologiques telles que des lipides, des hydrates de carbone, des peptides ou des acides nucléiques. Il en existe donc une grande diversité. 2  Figure1.Echelle comarative des NPs. 1.2.Les types de nanoparticules : Nanoparticules métalliques :comme nanoparticules d'or et d'argent sont utiliseés dans la délivrance de médicaments, agents antibactériens, imagerie médicale. Nanoparticules céramiques: telles que Oxyde de titane (TiO₂), oxyde de zinc (ZnO), sont employées pour la protection contre les UV Nanotubes de carbone (CNT) :qu’ils soient à paroi simple et multi-paroi, trouvent des applications dans électronique, matériaux composites et les batteries. Nanoparticules polymériques :Comme Nanoparticules de PLGA, chitosane,sont largement utilisées dans systèmes de délivrance de médicaments et pour la applications biologiques. Nanoparticules lipidiques :telles que Nanoparticules lipidiques solides (SLN) sont utilisées pour la livraison de médicaments et vaccins à ARN messager (comme les vaccins COVID-19). Points quantiques (Quantum Dots) : comme points quantiques de séléniure de cadmium (CdSe) , sont employés dans les écrans d'affichage et imagerie médicale biomédicale. Nanoparticules de silice mésoporeuse :comme nanoparticules de silice mésoporeuse utilisées pour le stockage et libération de médicaments ainsi que pour le traitement des eaux. Nanoparticules composites :telles que les nanoparticules composites polymère-métal , sont utilisées dans les capteurs et les applications médicales. 3  1.3.Sources de nanoparticules : Les nanoparticules sont constituées de plusieurs atomes métalliques. La plupart des nanoparticules sont des agrégats de petites molécules ou d’atomes Elles sont utilisées dans divers domaines: Les peintures et revêtements :nanoparticules constituent un outil de plus pour les producteurs de peintures et de revêtements. Intégrées comme additifs L’alimentation:Elles sont utilisées pour modifier la couleur, l’odeur, le goût, la fluidité, la texture ou la conservation des aliments. Par exemple, les nanoparticules d’oxyde de silice (E5551) améliorent les émulsions. Elles sont ajoutées dans le sel, les soupes, les laits, le chocolat... Quant au dioxyde de titane utilisé comme agent blanchissant pour le glaçage, mais aussi pour l’enrobage des bonbonsLes Cosmétiques: telles que le dioxyde de titane et l’oxyde de zinc, sont couramment utilisées dans les produits cosmétiques, notamment les écrans solaires, les crèmes, les émulsions, les maquillages et les dentifrices. Les textiles : C’est le cas de certains vêtements de sport et de certaines chaussettes dont des nanoparticules métalliques, d’argent notamment Le domaine médical :Les nanoparticules d'or représentent un exemple de nanoparticules. 4  2.Mécanisme de toxcite des nanoparticules : 2.1. Les paramêtres qui influançent la toxicité des NPs: Les « trois D » (dimension, dose et durabilité) sont les paramètres les plus importants dans détermination des effets néfastes des NPs sur la santé.Suite au contact avec le direct cellules, il existe trois indications de toxicité des nanopartcules: toxicité chimique, petite taille et forme.De plus, la masse, le nombre, taille, masse ou chimie de surface, agrégation et la stabilité influencent la toxicité des NPs. En plus- mode d'administration et temps d'exposition affectent la sévérité de la toxicité des NPs. 2.2.Exposition et devenir des nanoparticules dans l’organisme : Les nanoparticules dans l’organisme suivent le processus ADME (Absorption, Distribution, Métabolisme, Excrétion), qui permet d’étudier leur toxicité. Leur devenir dépend de leurs propriétés physico-chimiques (taille, forme, solubilité, etc.), mais leur comportement diffère de celui des substances chimiques classiques. Bien que certaines voies d'absorption et de translocation aient été identifiées, les taux de transfert, d'accumulation et de rétention dans les organes restent en grande partie inconnus en raison de la diversité des nanoparticules. En effet, ces substances ne s’éliminent pas comme les composés xénobiotiques (étrangers à l’organisme) traditionnels. On peut néanmoins distinguer deux voies d’élimination : L’élimination chimique : c’est-à-dire la dissolution des nanoparticules dans les fluides biologiques. L’élimination physique : consiste en le transport des nanoparticules vers d'autres sites de l’organisme, notamment la bouche et le nez. Les nanoparticules insolubles sont principalement éliminées par le transport muco-ciliaire de l'arbre bronchique vers les voies respiratoires supérieures, où elles peuvent être rejetées à l'extérieur (par éternuement ou mouchage) ou accéder au système digestif par déglutition. Au niveau des alvéoles pulmonaires, les nanoparticules peuvent être phagocytées par les macrophages du système immunitaire, mais uniquement si elles sont agglomérées. La principale voie d'exposition est pulmonaire, en raison de la présence abondante des nanoparticules dans l'environnement. Cependant, les voies cutanée, gastro-intestinale et parentérale deviennent également importantes avec l'utilisation croissante des nanoparticules dans les domaines cosmétique, alimentaire et médical. 5  Figure2.Source des nanoparticules et leurs voies d’entrée dans le corps humain. 2.3.Voies respiratoires et cutanées : Les nanoparticules (NPs) ont des effets significatifs sur la santé, en particulier dans les voies respiratoires et la peau. Elles se déposent des voies nasales aux poumons, où les plus petites NPs (10-20 nm) sont plus toxiques, provoquant une inflammation et compromettant la fonction des macrophages. Cela peut entraîner des problèmes de santé tels que la fibrose, l'emphysème et des tumeurs. Certaines NPs, comme le ZrO2, augmentent la réactivité des macrophages aux infections virales, tandis que d'autres, comme le SiO2 et le TiO2, peuvent diminuer la résistance aux infections. En ce qui concerne la peau, bien que la capacité des NPs à la pénétrer reste débattue, des études montrent qu'elles peuvent atteindre la couche cornée ou les follicules pileux. Par ailleurs, l'argent possède des propriétés antibactériennes mais peut être toxique pour les cellules humaines à des concentrations élevées. Ainsi, les NPs présentent des risques potentiels pour la santé, tant par inhalation que par contact cutané. 2.4.Gastro-intestinal, circulatoire et Voie immunologique: La consommation alimentaire de nanoparticules dans les pays développés est estimée à environ un trillion de particules par personne et par jour. Leur absorption dans le tractus gastro- intestinal est influencée par la taille, favorisant les particules plus petites. La barrière gastro- intestinale semble inefficace pour les particules de moins de 20 µm. La cinétique des particules dans le tractus dépend également de leur charge. Les particules chargées positivement sont retenues dans le mucus chargé négativement, tandis que celles chargées négativement se diffusent plus facilement et peuvent interagir avec les cellules 6 épithéliales. Des conditions telles que le diabète peuvent entraîner une absorption plus élevée de particules dans le tractus gastro-intestinal. En général, la majorité des nanoparticules est rapidement éliminée par les matières fécales, et seules de petites quantités sont absorbées dans le système lymphatique intestinal et redistribuées vers d'autres organes. Par exemple, certaines nanoparticules radioactives ne montrent pas d'absorption significative dans le tractus gastro-intestinal, contrairement aux particules hydrosolubles. 2.5.Tractus neurologique Les nanoparticules (NPs) peuvent pénétrer dans l'organisme par plusieurs voies, notamment le tube digestif et les nerfs sensitifs ou olfactifs. Une fois transloquées dans les organes, elles peuvent potentiellement endommager le système nerveux central (SNC) et provoquer des effets neurotoxiques. Bien que diverses barrières physiologiques, comme la barrière hémato-encéphalique (BHE) et les protéines de transport d'efflux, limitent l'accès des substances au SNC, les NPs peuvent tout de même atteindre le cerveau, où elles sont captées par les neurones et les cellules gliales. Les NPs peuvent être transportées vers le SNC par translocation à travers le système lymphatique et circulatoire, via l'escalator mucociliaire, par exposition orale, ou par les nerfs olfactifs et le nerf trijumeau. Par exemple, les nanoparticules de manganèse peuvent être transportées par les axones des neurones olfactifs de l'épithélium nasal jusqu'au bulbe olfactif, causant ainsi des dommages au fonctionnement du SNC. La perturbation des membranes des cellules neuronales par les NPs permettrait également leur entrée dans le cerveau. Des études ont montré que l'administration intraveineuse, intrapéritonéale ou intracérébrale de nanoparticules d'argent (Ag), de cuivre (Cu) ou d'aluminium (Al) de taille comprise entre 50 et 60 nm peut perturber la BHE, indiquée par la coloration au bleu Evans liée à l'albumine. Les mécanismes d'absorption des NPs par les cellules incluent la pinocytose, l'endocytose indépendante des cavéoles et des clathrines, ainsi que la phagocytose. Une fois à l'intérieur des cellules, les NPs peuvent diffuser dans d'autres régions du cerveau, en suivant le flux des fluides interstitiels et céphalorachidiens. 7  Figure3.les différentes voies d’entrée des NP dans organisme. 3. Dans la toxicité des nanoparticules étiologie et mécanismes 3.1 Stress oxydatif La génération de ROS et le stress oxydatif induits par la fonctionnalité à la surface des NPs constituent le paradigme le mieux développé de la nanotoxicité.Le stress oxydatif induit par les nanoparticules peut avoir plusieurs sources,Les espèces réactives de l'oxygène peuvent être générées directement à partir de la surface des particules lorsque des oxydants et des radicaux libres sont présents à la surface des particules. Les nanoparticules peuvent pénétrer dans les mitochondries et altérer leur fonction, conduisant à la production de ROS. L'ADN mitochondrial semble être plus sujet aux mutations induites par les ROS en raison du manque d'enzymes de réparation de l'ADN. L'oxydation des protéines peut produire une agrégation de protéines insolubles, nécessaire comme base moléculaire pour certaines pathologies, notamment les maladies neurodégénératives. 8  Figure4.Mécanisme de toxcité des nanoparticules par la generation d’espèces réactives de oxygène (ROS). Figure5.Perturbation de la balance redox cellulaire par l’exposition à des nanoparticules. 3.2.génotoxicité L'effet génotoxique des nanoparticules est l'effet du stress oxydatif. La génération d'espèces oxydatives entraîne une augmentation de l'inflammation et augmentation de la production d'antioxydant En fin de compte, l'interaction des nanoparticules avec les cellules peut entraîner des modifications de l'ADN, des lésions cellulaires et des maladies. 9  Les effets épigénétiques de la chromatine (en particulier les effets sur l'acétylation et la méthylation des histones), les dommages promutagènes à l'ADN et l'altération du mécanisme de réparation de l'ADN peuvent faire partie de la machinerie responsable de l'activité cancérigène reconnue des particules de Ni(II). Figure6. Représentation schématique de l’accumulation et de la répartietion de nanoparticules dans des cellules. 4.Les effets toxiques des nanoparticules 4.1.Les effets sur la faune Aujourd’hui, une majorité d’études montrent les effets cytotoxiques des nanoparticules. Plus ces particules sont petites, plus elles sont capables de synthétiser des radicaux libres et ainsi d’endommager les membranes cellulaires et les chromosomes. Par exemple, les fullerènes C60, des nanosphères composées de 60 atomes de carbone, libèrent une quantité importante de radicaux libres lorsqu’ils sont en suspension dans l’eau. Quant aux nanoparticules d’argent inférieures à 10 nanomètres, elles libèrent des ions argent qui interagissent avec les atomes de soufre dans les protéines des membranes cellulaires et avec les atomes de phosphore de l’ADN. Les nanotubes de carbone, eux, bloqueraient l’activité respiratoire et la digestion de certains amphibiens. Les nanoparticules d’argent se sont avérées toxiques pour les poissons, chez les embryons et les adultes. Une contamination chronique aux nanoparticules d’argent entraîne ainsi une 10 perturbation du développement embryonnaire avec des retards de développement. Le taux d’éclosion chez les populations exposées est également diminué de 38%. 4.2.Les effets sur la flore Les nanoparticules peuvent avoir différents effets sur les plantes et toucher plusieurs étapes du développement. Plusieurs nanoparticules sont absorbées par les racines et transportées dans l’organisme végétal via le système vasculaire ; d’autres nanoparticules restent attachées aux racines. Des études ont montré que certaines nanoparticules pouvaient affecter la croissance de végétaux et provoquer une inhibition complète de la germination. 5.Examples de Toxcicté des certains nanoparticules sur l’organisme ( TiO2) et l’environement (NTC) 5.1. Dioxyde de Titane (TiO2) : Dans l'ombre des coulisses réglementaires, une substance a longtemps teinté notre alimentation : le dioxyde de titane, ou TiO2 , connu sous le code E171. Une couleur, un additif, un acteur silencieux dans l'industrie alimentaire. 5.1.1. Principales caractéristiques du dioxyde de titane 5.1.1.1.Histoire et développement du TiO2 A l’heure actuelle, le dioxyde de titane est le semi-conducteur le plus utilisé dans de nombreux secteurs de l’industrie tels que l’automobile, l’alimentaire, la cosmétique.cet élément est présent comme composant de l’ilménite de formule Fe2+TiO3. 5.1.1.2. Propriétés structurales Le dioxyde de titane TiO2 peut être trouvé dans la nature sous trois différentes formes cristallographiques qui, sont dans l’ordre de leur découverte, l’anatase , le rutile et la brookite. Ces trois polymorphes sont constitués d’une brique octaédrique qui se reproduit pour former la structure cristallographique. 5.1.2. Mécanisme de la toxicité L’une des caractéristiques de la toxicité du dioxyde de titane est sa capacité à s’accumuler dans le corps de la personne. Parmi les organes exposés la rate, le foie ou les poumons.. Toutefois, les études menées qui montrent une accumulation de TiO2 soulignent également la faible biodisponibilité de cette substance par voie orale. Ainsi la question de l’accumulation 11  dans le corps semble relative étant donné le faible taux d’absorption par le corps humain et une demi-vie à l'échelle d’une vie humaine plutôt courte mais probablement suffisante pour causer des lésions au sein de l’ADN d’une cellule.Le fait qu’il puisse y avoir une accumulation dans le corps humain du TiO2 est dû en grande partie au fait que la particule puisse passer les barrières de notre corps. Plusieurs études se sont penchées sur le sujet, démontrant le passage de la particule au niveau pulmonaire , buccal , placentaire et gastro-intestinal. La multiplicité des passages du TiO2 dans notre organisme à travers ces différentes barrières pourraient alors favoriser l’accumulation de cette particule dans notre organisme. Selon les scientifiques, le passage du TiO2 par de nombreuses portes d’entrée au sein de notre organisme pourrait être favorisé par la fraction non négligeable sous laquelle il se trouve sous forme nanoparticulaire. En effet, l’EFSA prend en compte à partir de 2016 les impacts de la présence de particules nanos dans le matériau TiO2 pour sa toxicité. Il apparaît alors important de comprendre comment ce caractère a une influence sur la toxicité du matériau en lui-même. En définitive, plusieurs mécanismes peuvent entraîner une accumulation dans le corps du dioxyde de titane. Toutefois, il n’y a pas de certitudes quant à un potentiel effet indésirable de cette accumulation. Le risque ne semble pas nul mais reste faible, ce qui conduit à des tensions entre les différents protagonistes au sujet de son interdiction dans les produits que l’on utilise et en particulier dans les médicaments. 5.1.3.Expositions au dioxyde de titane et effets sur la santé Le TiO2 entre dans la composition d’une grande variété de produits finis tels que des peintures, des cosmétiques (crèmes solaires, dentifrices…), mais aussi des médicaments, des produits alimentaires ou des produits de construction (bâtiment et travaux publics). Cosmétiques Sous forme micrométrique, les poussières de dioxyde de titane sont source d’irritations oculaires et d’irritations mécaniques des voies respiratoires. Sous forme nanométrique, le TiO2 ne semble pas allergène sur la couche supérieure de la peau, mais il peut potentialiser un autre allergène Alimentation, le cas de l’additif alimentaire E171 :est un colorant alimentaire sous forme de poudre, constitué de particules de dioxyde de titane (TiO2), utilisée pour sa couleur blanche et ses propriétés opacifiantes. Le E171 contient majoritairement des particules micrométriques de TiO2, cependant une partie se présente sous la forme nanométrique ( 10 µm) perturbe leur capacité à les prendre en charge et notamment à les déplacer. La longueur des NTC va aussi influencer la manière dont ils peuvent se déplacer dans les végétaux, et plus largement dans les sols (les tubes les plus courts étant les plus mobiles). La surface spécifique est le plus souvent mesurée par adsorption gazeuse en utilisant le modèle BET. Leur chimie / charge de surface enfin joue un rôle essentiel sur la toxicité , notamment parce qu’elle influence directement la capacité des NTC à se disperser dans les liquides, et dans l'eau en particulier. Leur fonctionnalisation peut être effectuée de manière covalente ou non. En effet, la présence de fonctions chimiques polarisables ou ionisables (fonctions acides carboxyliques, amines, etc.) favorise la dispersion dans l'eau en modifiant leur charge de surface, alors que leur absence rend les NTC très hydrophobes et donc très difficiles à la fois à disperser et à stabiliser dans ce solvant. 15  Enfin, les milieux naturels (fluides biologiques, compartiments environnementaux) contiennent toujours des molécules telles que des protéines (albumine, etc.) ou des substances organiques provenant de la décomposition de la matière organique naturelle (acides humiques et fulviques) qui jouent elles-mêmes le rôle d'agents dispersants en recouvrant spontanément les NTC et en les fonctionnalisant de manière non-covalente, et donc a priori dynamique (potentiellement réversible, compétition entre différentes molécules). 5.2.2.Impact environnemental sur compartiment terrestre les études anciennes ont montré que le comportement des NTC dans le sol varie principalement en fonction de leur morphologie (diamètre, longueur), de leur chimie de surface (charge de surface et fonctionnalisation), de leur état d’agglomération dans la solution de sol, mais également en fonction de la taille des particules du sol, de sa porosité, de son hétérogénéité, de sa texture et de sa perméabilité. De façon générale, les NTC semblent être retenus dans le sol sauf dans certains cas particuliers : par exemple, les NTC multiparois chargés négativement semblent s’écouler dans la matrice du sol. En effet, une grande partie des composants du sol, tel que le complexe argilo- humique, est également chargée négativement menant à des effets de répulsion qui facilitent le transit des NTC. Ils peuvent également interagir avec d’autres polluants présents dans le sol et en modifier la biodisponibilité et la toxicité pour les autres organismes. 5.2.2.1.Interactions avec les microorganismes du sol Dans les sols, les NTC peuvent interférer avec de nombreux organismes vivants. Les effets des NTC sur l’activité microbienne du sol ont été peu documentés. L’influence des NTC mono et multiparois sur l’activité microbienne d’un sol agricole a été étudiée mettant en évidence une augmentation de la minéralisation en stimulant certains décomposeurs du sol alors que les NTC monoparoi ont eu un effet inhibiteur sur la minéralisation en diminuant l’activité microbienne du sol. Or, une diminution de la minéralisation dans le sol implique une diminution du stock de carbone utilisable par les plantes pour leur croissance. De manière générale, les NTC semblent donc perturber le fonctionnement des communautés bactériennes du sol. Des facteurs comme la structure des NTC (par exemple nombre de parois) semblent avoir une influence sur la toxicité. Cependant, les concentrations utilisées dans ces études sont très élevées comparées à la réalité environnementale (0,2 à 2000 mg.kg-1 vs.