Point de vue pour le débat sur les nanotechnologies de Claude Weisbuch Alors qu'elles étaient associées au départ à des espoirs de percées majeures dans la plupart des secteurs scientifiques, technologiques et économiques, les nanotechnologies deviennent l'objet de critiques radicales, certains en appelant même à un moratoire sur ces recherches. Il convient d'en débattre publiquement, en commençant par rappeler certains faits de base: 1. Le concept de nanotechnologie a pris son essor a cause du programme américain conçu pour redonner un élan aux disciplines physico-chimiques, laissées en plan aux USA par la priorité donnée à la biologie par le parlement américain. 2. Il faut rappeler la différence entre nanosciences et nanotechnologies. La nanoscience vise à l'exploration des phénomènes nouveaux apparaissant aux dimensions nanométriques, les nanotechnologies à leur mise en oeuvre dans des produits, ces phénomènes nouveaux ayant des origines physiques très variées. Une différence majeure apparaît immédiatement: alors qu'en nanoscience l'objet nanométrique est tout a fait digne d'intérêt, pour les applications il faut ramener ces propriétés nouvelles à l'échelle humaine pour l'utilisateur. Par exemple, une molécule unique peut être passionnante et faire l'objet de nombreux travaux de recherche, elle ne sert à rien toute seule. 3. Il n'y a pas de nanotechnologie définie en tant que telle, mais un patchwork de technologies très disparates suivant les domaines, et l'impact de l'échelle du nanomètre peut être très général ou très spécialise. Ayant défini très rapidement les nanotechnologies, on peut alors essayer d'analyser les incertitudes et risques associés aux nanotechnologies. Un premier point: en général, les risques associés aux aspects nouveaux des nanotechnologies sont bien sûr à traiter de la même manière que toute les autres activités scientifiques, technologiques, industrielles (qui ne sont pas en butée par rapport a ce qu'il conviendrait de faire, on peut en convenir !):protection des opérateurs lors de l'élaboration, identification des risques (dangerosité et exposition) des utilisateurs, recyclage des objets en fin de vie. La polémique sur la nanotechnologie/les nanotechnologies vient de ce que les critiques radicaux disent qu'elles ne sont pas de même nature que les autres, et n'exposent pas aux mêmes risques, et que le paragraphe ci-dessus ne s'applique pas: 1. on ne voit pas les objets des nanotechnologies. Dans la plupart des cas, en fait, ces objets ne seront pas accessibles sous leur forme divisée, nanométrique, mais dans un matériau système a l'échelle humaine, bien visible: circuit intégré en nanoelectronique, matériau composite à très haute résistance, matériau pour turbines à haute température, matrice nanométrique pour purification ou dessalement de l'eau, biopuces pour diagnostic médical, ... 2. Les éléments nanométriques vont partout, et donc dans des endroits ou ils sont dangereux, par exemple les organes du corps humain. Ceci n'est vrai lors de l'utilisation que pour les médicaments et les cosmétiques ou l'efficacité nouvelle est apportée par l'utilisation de la matière divisée. En ce qui concerne les médicaments, on est dans une situation ou il faut effectivement étudier ce qui serait des effets secondaires, puisque le médicament irait ailleurs que la ou on souhaite qu'il aille. Ceci est la définition même des effets secondaires des médicaments, et la longue procédure habituelle de validation des médicaments est tout à fait adaptée à prendre en compte la spécificité des nanomédicaments. En ce qui concerne les cosmétiques, les tests habituels sont certainement à faire évoluer, avant la mise sur le marché. Les académies britanniques, poursuivant les travaux de leur remarquable rapport sur les potentiels et risques de nanotechnologies, appelent de leurs voeux une publication transparente des tests effectués par et pour les industriels. C'est certainement une excellente recommandation (on pourrait aussi le réclamer pour d'autres produits....). D'autres possibilités d'exposition à des nanoparticules existent lors de l'élaboration et de la dégradation. Lors de l'élaboration, avant la mise en oeuvre dans des objets macroscopiques, il faut savoir que l'on sait manipuler des substances autrement plus dangereuses dans l'industrie. Le problème sera là de mettre en oeuvre des nouvelles réglementations adaptées tenant compte de la dangerosité et du risque d'exposition, avec aussi des moyens de mesure et de contrôle. Pour ce qui est de la dégradation, on entre ici dans un problème important, urgent, pour tous les secteurs industriels existant. Nous avons de fortes lacunes dans l'analyse du cycle de vie des matériaux. Les critiques radicaux nous affirment que les nanomatériaux ne se dégraderont pas dans l'environnement. Rien ne permet de l'affirmer, ni le contraire d'ailleurs (comme pour beaucoup de produits fabriques de manière massive aujourd'hui). Ce que la nature nous montre, par contre, c'est que la dégradation de nombreux matériaux minéraux ou biologiques n'aboutit pas à des nanostructures se promenant librement. Il y a dans ce domaine de la dégradation des matériaux (nanos ou non) un grand domaine scientifique à maîtriser. 3. Les nanotechnologies permettront d'entrer dans des domaines ou il ne faut pas aller ( la maîtrise du vivant et le rêve/cauchemar de l'immortalité, le contrôle de l'individu par des nanorobots qu'on lui injecte à son insu), ou peuvent permettre in-fine la destruction de la planète par l'émergence d'une intelligence collective de nanoobjets auto reproducteurs qui échapperaient au contrôle de leurs créateurs dans une furie destructrice. On est la en pleine science fiction, avec zéro science et 100% de fiction. Ces phantasmes viennent de non scientifiques (romanciers, princes héritiers, ...) ou de scientifiques non-spécialistes (extrêmement souvent des informaticiens et roboticiens)ne connaissant pas les bases de la biologie, de la neurologie, de la chimie, de la physique, de la théorie de l'information, qui permettent de montrer simplement l'impossibilité de telles réalisations. Les nanotechnologies permettront plus sérieusement d'accéder à des connaissances qui poseront des problèmes accrus en matière de protection des libertés individuelles, en facilitant très largement des techniques aujourd'hui encore limitées: empreintes génétiques des individus, fichage informatique, ... Ces dangers existent déjà aujourd'hui, et il faudra d'une part veiller a la bonne application des protections individuelles prévues, d'autre part à la définition de nouvelles protections lorsque des risques nouveaux apparaîtront (à ce sujet le comite national d'éthique montre que l'on ne peut émettre de recommandations que sur des questions bien identifiées, et pas sur des sujets généraux). Il est certainement utile d'en débattre. Résumé de Claire Weill Le risque de ne pas savoir de quoi on parle Il y a une quinzaine d'années, l'apparition de la microscopie à champ proche a permis de « voir » et manipuler des atomes individuels. Depuis, l'industrie de la microélectronique a poursuivi sa démarche de miniaturisation conduisant à la fabrication de matériaux structurés à des échelles inférieures au millième de millimètre (micron). Ces approches respectivement ascendantes et descendantes pour l'étude de la matière ont légitimement ouvert de nouvelles voies pour la recherche scientifique à l'échelle du nanomètre, le millionième de millimètre. Parallèlement des développements industriels ont mis à profit ces deux approches. Dès lors, plusieurs facteurs concourent à la très grande instabilité des discours sur les « nanotechnologies » et les « nanosciences » aujourd'hui dans les media, voire même des informations dans des publications dans des revues spécialisées, y compris scientifiques : la science dont il s'agit est récente et une grande partie des développements industriels sont encore balbutiants et pour une grande part confidentiels. Du fait des promesses considérables formulées sur les potentialités des nanotechnologies dans les domaines de la santé, de l'énergie, de l'environnement, du traitement de l'information…, des moyens financiers très importants et en forte croissance ont été investis dans la recherche fondamentale et appliquée dans tous les pays industrialisés depuis 2000. Ces promesses sont à la mesure des impasses dans lesquelles se trouvent nos sociétés, dont l'impasse écologique (épuisement des ressources fossiles et ponction excessive des ressources renouvelables, changement climatique…). Ces promesses démesurées se sont nourries d'abus de langages, de glissements sémantiques, d'assertions peu, voire pas du tout étayées. Ainsi, pour les besoins de la cause, des pans entiers de certains champs scientifiques ont été rebaptisés « nanos ». Les sciences physiques, chimiques biologiques et de l'information investissent désormais l'échelle du nanomètre. Ceci ne signifie pas pour autant l'automaticité de synergies entre les développements technologiques issus de leurs applications éventuelles. Or, un tel argument a été largement utilisé, en regroupant les synergies annoncées sous le vocable inapproprié et trompeur de « convergence ». Celui-ci a néanmoins le mérite d'évoquer la notion de projets, ceux des différents lobbies qui ont construit puis promu le développement des nanotechnologies. Notons en outre qu'il est absurde de penser qu'un champ scientifique se définirait par une échelle de taille, or on n'hésite pas à parler de « nanoscience ». Enfin, le nanomètre n'est pas, et de loin, la plus petite échelle de la matière investie historiquement par les scientifiques, qu'il s'agisse des physiciens des particules ou des chimistes moléculaires. Le fantasme de manipuler des atomes tels les éléments d'un lego a été véhiculé par plusieurs ouvrages de science fiction aux Etats-Unis à caractère prophétique, voire apocalyptique (E. Drexler, « Engines of creation », Engins de création, 1986 ; M. Crichton, « Prey », La proie, 2002). Ceux-ci ont donné l'illusion au lecteur qu'il pouvait comprendre, voire palper par la pensée ce qui se jouait à l'échelle atomique. Ce fantasme fait fi toutefois des lois de la physique quantique, qui compliquent considérablement la donne. Il introduit également une confusion entre l'approche scientifique et celle de l'ingénieur. Il apparaît donc urgent de déconstruire un certain nombre de discours et de s'attacher à davantage de rigueur dès lors que l'on évoque la science et les développements technologiques qui se déroulent à l'échelle du nanomètre, et ce dans l'intérêt de tous : politiques, citoyens, scientifiques et industriels. Les risques sanitaires, environnementaux et éthiques des nanomatériaux Les nanomatériaux présentent pour les autorités publiques des difficultés spécifiques. Déjà commercialisés dans des produits, les nano - objets sont susceptibles de diffuser dans l'environnement de multiples manières et sous des formes variées (nanoparticules libérées par exemple lors de l'usure de matériaux renforcés comme les pneus verts) et de pénétrer dans le corps humain par les voies respiratoires ou par la peau (crèmes solaires). Or, les modes de production des nanoparticules en laboratoire tout comme en milieu industriel sont loin d'être stabilisés. En outre, on ne dispose pas aujourd'hui de méthodes satisfaisantes permettant d'avoir accès à leurs caractéristiques structurales, réactives, et par voie de conséquences à leurs propriétés toxicologiques et écotoxicologiques. Par suite, nous sommes encore très loin d'une harmonisation des normes à l'échelle internationale, pourtant nécessaire dans le contexte de la mondialisation du commerce. Le cadre réglementaire européen couvre en théorie les nanoparticules, isolées ou insérées dans des produits, sans toutefois les prendre précisément en compte. En particulier, le règlement sur les substances chimiques en passe d'être adopté en Europe, REACH, pourrait encadrer les risques liés aux nanoparticules en introduisant des critères de dangerosité tels que la forte réactivité potentielle due à leur très grand rapport surface sur volume et la diffusion potentielle dans le corps humain. Cependant, les outils juridiques resteront inefficaces aussi longtemps que des techniques de caractérisation des nanoparticules sur l'ensemble de leur cycle de vie – encore une fois, de quoi parle-t-on ? – ne seront pas accessibles aux régulateurs. L'étude, et par conséquent l'optimisation ab initio, du cycle de vie de certaines substances chimiques ou nanoparticules se heurte également à des problèmes méthodologiques majeurs. A cet égard, la production et la diffusion non contrôlée de nanoparticules pourrait être source de dommages pour lesquels l'imputation de la responsabilité est difficile, faute de tracabilité possible. Le développement industriel contrôlé et responsable des nanoparticules ne se fera donc pas sans franchir au préalable certaines étapes. Ceci exigera des efforts aussi bien des autorités publiques que des acteurs économiques, en particulier pour assurer l'existence et le maintien de ressources suffisantes en experts toxicologues et écotoxicologues dans leurs sphères respectives. Les questions éthiques associées à certains développements potentiels issus de nanotechnologies sont similaires à celles que posent des technologies existantes - en termes de protection de données privées notamment, mais aussi de brevetabilité du vivant, si l'on considère que les nanotechnologies recouvrent une partie des biotechnologies. Certes, les risques pourront être amplifiés par l'augmentation des capacités de stockage et de traitement de l'information qu'apporte la miniaturisation de la microélectronique, qui est d'ailleurs loin d'approcher l'échelle nanométrique. Cependant, l'arbre cachant souvent la forêt, certains usages de dispositifs non nanométriques mais rebaptisés « nano », comme l'utilisation de puces ADN, pourraient fragiliser les systèmes de santé des pays industrialisés, et accentuer encore s'il en était besoin les inégalités avec les pays en développement. Ainsi, l'exploitation de tests génétiques à fins de thérapies préventives personnalisées pourrait provoquer, si elle s'avérait fondée scientifiquement, l'apparition de traitements extrêmement onéreux inaccessibles au Sud et conduisant au Nord, soit à une augmentation considérable des coûts de santé publique, soit à une médecine à deux vitesses. Les nanotechnologies exemplifient une difficulté majeure pour nos sociétés technologiques : celle des rythmes différents Le développement de technologies conduisant à la mise sur le marché de nouveaux produits et systèmes s'effectue à un rythme si rapide qu'il ne permet pas aux Etats d'encadrer à temps les risques associés, lorsque cela est possible. En outre, les autorités publiques ne peuvent assumer seules la charge de développer les moyens techniques à cet effet. Par ailleurs, le paysage des risques avérés et potentiels qui résultent des activités économiques devient inextricable à un tel point que le gestionnaire de risques, en situation d'arbitrage impossible, se trouve confronté à des dilemmes sans fin. Le niveau d'indécidabilité augmentant, les gouvernements ont de plus en plus recours à des consultations de citoyens, afin d'estimer l'appréhension par la société de risques liés à des technologies émergentes. Ces nouveaux instruments de nos démocraties techniques, aussi intéressants et séduisants soient-ils soulèvent toutefois des questions difficiles. Ils ne pourront en particulier être utiles pour la progression des débats sur les questions aussi larges que disparates regroupées aujourd'hui sous le vocable de nanotechnologies qu'en sériant les problèmes. D'un autre côté, les bénéfices de technologies émergentes conduisant à des innovations radicales ne seront perceptibles bien souvent qu'à moyen ou long terme. Pour ce qui concerne les nanotechnologies, des pistes très intéressantes se dessinent dans le domaine médical, celui des économies d'énergie (lampes basse consommation, piles à combustibles, matériaux plus légers et plus résistants), du traitement des eaux et de la remédiation des sols. Il importe toutefois de garder à l'esprit que leur exploitation ne pourra survenir que dans les prochaines décennies, durant lesquelles les contraintes qu'exerce l'homme sur la planète s'intensifieront. A cet égard, un des risques politiques majeurs associé à l'engouement pour les nanotechnologies serait d'entretenir l'illusion que des solutions purement technologiques pourraient permettre de diminuer ces contraintes de manière significative à un horizon temporel pertinent.
Mot(s) clés libre(s) : biopuce, éthique, innovation technologique, miniaturisation, nanomatériaux, nanosciences, nanotechnologies, protection de l'environnement, risque sanitaire, science des matériaux

Les révolutions de l' information et des communications sont un des faits marquants du siècle et vont continuer à bouleverser dans ce nouveau siècle tous les domaines de l'activité humaine, y compris nos modes de vie. Ces révolutions sont nées du codage de l'information sous forme de paquets d'électrons (les " grains " d'électricité) ou de photons (les " grains " de lumière) (quelques dizaines de milliers de chaque pour l'élément d'information, le " bit "), et la capacité de manipuler et transmettre ces paquets d'électrons ou de photons de manière de plus en plus efficace et économique. À la base de cette capacité se trouvent les matériaux semi-conducteurs. Rien ne prédisposait ces matériaux à un tel destin : ils ont des propriétés " classiques " médiocres, que ce soit mécaniques, thermiques, optiques ou électriques. C'est justement les propriétés moyennes des semi-conducteurs qui les rendent " commandables " : par exemple, leur comportement électrique a longtemps semblé erratique, car très sensible aux " impuretés ". Cette capacité à changer de conductivité électrique, devenue " contrôlée " par la compréhension physique des phénomènes et l'insertion locale d'impuretés chimiques, permet de commander le passage de courant par des électrodes. On a alors l'effet d'amplification du transistor, à la base de la manipulation électronique de l'information. La sensibilité des semi-conducteurs aux flux lumineux en fait aussi les détecteurs de photons dans les communications optiques, et le phénomène inverse d'émission lumineuse les rend incontournables comme sources de photons pour les télécommunications, et bientôt pour l'éclairage. Les progrès des composants et systèmes sont liés aux deux démarches simultanées d'intégration des éléments actifs sur un même support, la " puce ", et de miniaturisation. Une des immenses surprises a été le caractère " vertueux " de la miniaturisation : plus les composants sont petits, meilleur est leur fonctionnement ! On a pu ainsi gagner en trente-cinq ans simultanément plusieurs facteurs de 100 millions à 1 milliard, en termes de complexité des circuits, réduction de coût (la puce de plusieurs centaines de millions de transistors coûte le même prix qu'un transistor dans les années 60), fiabilité, rendement de fabrication. Le problème des limites physiques est cependant aujourd'hui posé : jusqu'où la miniaturisation peut-elle continuer ? Combien d'atomes faut-il pour faire un transistor qui fonctionne encore ? Y-a t'il d'autres matériaux que les semi-conducteurs qui permettraient d'aller au delà des limites physiques, ou encore d'autres moyens de coder l'information plus efficaces que les électrons ou les photons ? Ce sont les questions que se pose aujourd'hui le physicien, cherchant à mettre en difficulté un domaine d'activité immense qu'il a contribué à créer. En savoir plus : http://pmc.polytechnique.fr/ weisbuch/microelectronique
Mot(s) clés libre(s) : codage de l'information, composant électronique, matériaux semi-conducteurs, micro-électronique, miniaturisation, nanotechnologies, physique quantique, stockage de données, technologies de l'information, TIC, transistor

Les révolutions de l'information et des communications vont continuer à bouleverser tous les domaines de l'activité humaine. Ces révolutions sont nées du codage de l'information sous forme de paquets d'électrons ou de photons et de la capacité de manipuler et transmettre ces paquets d'électrons ou de photons de manière de plus en plus efficace et économique. À la base de cette capacité se trouvent les matériaux semi-conducteurs. Rien ne prédisposait ces matériaux à un tel destin : ils ont des propriétés " classiques " médiocres qui les rendent " commandables " : par exemple, leur comportement électrique a longtemps semblé erratique, car très sensible aux " impuretés ". Cette capacité à changer de conductivité électrique, devenue " contrôlée " par la compréhension physique des phénomènes et l'insertion locale d'impuretés chimiques, permet de commander le passage de courant par des électrodes. On a alors l'effet d'amplification du transistor, à la base de la manipulation électronique de l'information. La sensibilité des semi-conducteurs aux flux lumineux en fait aussi les détecteurs de photons dans les communications optiques, et le phénomène inverse d'émission lumineuse les rend incontournables comme sources de photons pour les télécommunications, et bientôt pour l'éclairage. Les progrès des composants et systèmes sont liés aux deux démarches simultanées d'intégration des éléments actifs sur un même support, la " puce ", et de miniaturisation. Une des immenses surprises a été le caractère " vertueux " de la miniaturisation : plus les composants sont petits, meilleur est leur fonctionnement ! On a pu ainsi gagner en trente-cinq ans simultanément plusieurs facteurs de 100 millions à 1 milliard, en termes de complexité des circuits, réduction de coût, fiabilité, rendement de fabrication. Le problème des limites physiques est cependant aujourd'hui posé : jusqu'où la miniaturisation peut-elle continuer ? Combien d'atomes faut-il pour faire un transistor qui fonctionne encore ? Y-a t'il d'autres matériaux que les semi-conducteurs qui permettraient d'aller au delà des limites physiques, ou encore d'autres moyens de coder l'information plus efficaces que les électrons ou les photons ? Ce sont les questions que se pose aujourd'hui le physicien, cherchant à mettre en difficulté un domaine d'activité immense qu'il a contribué à créer.
Mot(s) clés libre(s) : circuit intégré, codage de l'information, conductivité électrique, matériau semi-conducteur, microélectronique, miniaturisation, physique quantique des solides, silicium, transistor

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Mot(s) clés libre(s) : bio-informatique, biotechnologie, chimie combinatoire, génomique, médicament, miniaturisation, pharmacologie, protéomique, puce ADN, recherche thérapeutique

Biopuces et nano-robots mis au point par les architectes de l'invisibleGénériqueIssaad RAMDANE 2001 Point du jour /DPA / cité des sciences et de l'industrie
Mot(s) clés libre(s) : ADN, biopuce, génétique, microbiologie, microscope à effet tunnel, miniaturisation, nano-robot, nanotechnologie, séquençage du génome, structure cellulaire

Dans le cadre de la première journée francophone de chirurgie robotique, Y. Racloz nous présente le bilan de l'utilisation du robot Da Vinci à la Clinique Générale Beaulieu (Genève). L'aventure a commencé en septembre 2002 avec la découverte du robot. Actuellement 400 centres dans le Monde en sont équipés, 68 en Europe. Les avantages sont nombreux : vision exceptionnelle en trois dimensions, qualité et facilité des gestes, sécurité accrue des patients. Le plus gros problème est la position du robot. Si la coelioscopie ne pose aucun doute, quel sera l'avenir de la robotique sinon dans sa miniaturisation.OrigineCanalU/TICE Médecine et SantéGénériqueAuteur : Racloz Y. Réalisation : CERIMES - SPI-EAO SCD médecine
Mot(s) clés libre(s) : chirurgie viscérale, colon, miniaturisation, robotique

Les Cafés des Sciences sont organisés par les Universités de Lorraine en collaboration avec l’INSERM, l’INRIA et le BGA.Résumé : Le préfixe « nano » vient du grec « nannos » qui signifie nain. Quatre lettres qui suffisent à nous faire plonger dans l’infiniment petit : le milliardième de mètre. Pour se représenter l’échelle, la différence de taille entre un atome et une balle de tennis est la même qu’entre une balle de tennis et la terre. Matériaux ultra-résistants, nano-médicaments pour une efficacité plus ciblée, miniaturisation électronique sont autant de domaines d’application possibles des nanosciences et des nanotechnologies. Un défit intellectuel et économique de taille pour la recherche qui s’approprie petit à petit un monde où les lois de la physique classique sont bouleversées. Quel est l’état actuel de nos connaissances ? Les nanos vont-elles révolutionner le monde industriel ? quels sont les risques encourus ?Intervenants : Olivier Joubert, PhD, Cibles Thérapeutiques, Formulation et Expertise préclinique du Médicament Dr François Montaigne, Institut Jean LamourEmmanuel Lamouroux, maître de conférences, Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes (SRSMC)SCD Médecine.
Mot(s) clés libre(s) : Cafés des Sciences Nancy 2010, cible, expertise, matériaux, médicaments, miniaturisation, nanoscience, nanotechnologie, SRSMC