Longtemps présenté comme un matériau miracle capable de révolutionner l’électronique, la médecine et l’énergie, le graphène suscite aujourd’hui des questions plus prudentes de la part de la communauté scientifique. Ce cristal de carbone, aussi fin qu’une seule couche d’atomes, a conquis les laboratoires du monde entier avant que l’on s’interroge réellement sur sa toxicité potentielle et son impact sur la santé humaine et l’environnement.
En bref
- Le graphène, matériau aux propriétés exceptionnelles, fait l’objet d’une vigilance scientifique accrue concernant sa toxicité potentielle pour la santé humaine et l’environnement.
- La structure nanométrique et la réactivité chimique du graphène rendent difficile l’évaluation de ses effets biologiques par rapport aux matériaux à l’état massif.
- La multiplication des applications industrielles du graphène augmente les risques d’exposition humaine par inhalation ou contact, particulièrement pour les travailleurs du secteur.
- L’oxyde de graphène fait l’objet d’études spécifiques suite à des préoccupations sur sa toxicité pulmonaire et ses potentiels dommages à l’ADN après inhalation.
- Bien que de nombreuses recherches n’aient pas encore démontré de toxicité majeure in vitro, la prudence reste de mise au regard des effets négatifs observés sur certains écosystèmes et organismes vivants.
- L’Union européenne encadre l’utilisation du graphène via les règlements REACH et CLP, imposant un suivi strict de la sécurité pour protéger les utilisateurs professionnels.
Qu’est-ce que le graphène et pourquoi suscite-t-il des inquiétudes sanitaires
Le graphène est composé d’atomes de carbone organisés en nid d’abeille, formant une structure bidimensionnelle d’une résistance et d’une conductivité exceptionnelles. C’est justement cette architecture atypique, combinée à une taille nanométrique, qui interroge les chercheurs travaillant sur les nanomatériaux et leurs effets biologiques. Comme d’autres substances suivies de près par les autorités sanitaires, à l’image du dioxyde de titane ou des nanotubes de carbone, le graphène fait partie de cette nouvelle génération de matériaux dont les promesses technologiques s’accompagnent d’un besoin urgent de comprendre les risques associés.
Les propriétés physiques et chimiques du graphène
Ce qui rend le graphène si particulier, c’est sa capacité à se décliner sous plusieurs formes, dont l’oxyde de graphène, une variante oxydée davantage utilisée dans certaines applications industrielles et médicales. Sa structure en feuillet, son extrême légèreté et sa surface réactive en font un matériau à part, mais ces mêmes caractéristiques posent la question de son comportement une fois en contact avec les tissus vivants. Les particules de carbone à l’échelle nanométrique ne se comportent pas comme le matériau à l’état massif, ce qui complique l’évaluation classique de la toxicité.
Les secteurs d’application et l’exposition humaine potentielle
Les applications potentielles du graphène touchent des domaines aussi variés que la médecine, l’électronique et l’énergie, ce qui démultiplie les scénarios d’exposition pour les travailleurs comme pour les consommateurs. Le programme européen Graphene Flagship, doté d’un budget d’un milliard d’euros dès 2013, illustre l’ampleur des investissements consacrés à ce matériau, avec un réseau de 142 partenaires répartis dans 23 pays. Cette diffusion massive dans l’industrie augmente mécaniquement les risques d’inhalation ou de contact cutané, notamment chez les professionnels manipulant ces nanoparticules au quotidien.
Les risques sanitaires identifiés par la recherche scientifique
Dès 2015, un article signé Vahé Ter Minassian abordait déjà la question de la toxicité du graphène, posant les bases d’un débat scientifique qui perdure encore aujourd’hui. Depuis, de nombreuses études sont en cours pour évaluer son innocuité pour la santé et l’environnement, avec des résultats parfois rassurants, parfois plus nuancés selon la forme du matériau étudié.
Toxicité pulmonaire et pénétration dans les voies respiratoires
L’inhalation reste la voie d’exposition la plus surveillée par les chercheurs. Les expérimentations portent notamment sur l’exposition des poumons et du cerveau au graphène, afin de déterminer si ces nanoparticules peuvent franchir les barrières biologiques naturelles. Un sujet d’inquiétude particulier a émergé depuis 2021 concernant l’oxyde de graphène, en raison de son utilisation controversée dans certains masques de protection contre la COVID-19. Des études sur cette forme spécifique ont montré un potentiel de toxicité par inhalation et des dommages à l’ADN, relançant le débat sur la sécurité de ce composé dans les produits destinés au grand public.
Effets sur les cellules et risques à long terme pour l’organisme
Des tests in vitro sont réalisés sur des cellules immunitaires et neuronales afin de mieux cerner les mécanismes d’action du graphène au niveau cellulaire. Jusqu’à présent, aucune toxicité alarmante n’a été constatée dans la majorité de ces travaux, ce qui contraste avec les résultats obtenus pour les nanotubes de carbone, dont certaines variétés ont montré des risques avérés pour la santé. Des recherches sur la génotoxicité sont également menées, notamment sur des xénopes, sans qu’aucun effet délétère sur le matériel génétique n’ait été démontré à ce jour. Toutefois, la prudence reste de mise puisque des études antérieures sur d’autres nanomatériaux ont révélé des effets négatifs à fortes doses, y compris sur des organismes vivants comme les cultures de chou, de tomate et d’épinard, où une diminution du nombre de feuilles a été observée en présence de fortes concentrations de graphène. Ces résultats posent la question plus large de l’impact sur la biodiversité et les écosystèmes.
Réglementation et mesures de précaution face au graphène
Face à ces incertitudes scientifiques, les autorités européennes ont progressivement renforcé leur cadre réglementaire. En 2017, déjà 37% des Français estimaient que les risques liés aux nanoparticules étaient élevés, contre seulement 20% en 2010, traduisant une prise de conscience croissante du public sur ces enjeux sanitaires et environnementaux.
Cadre législatif et évaluation des nanomatériaux en Europe
Le graphène est aujourd’hui soumis aux règles REACH, portant le numéro 1907/2006, ainsi qu’au règlement CLP numéro 1272/2008, qui encadrent la classification, l’étiquetage et l’emballage des substances chimiques. Son importation requiert l’enregistrement des substances ainsi que la fourniture de fiches de données de sécurité, appelées FDS, indispensables pour informer les utilisateurs professionnels des dangers potentiels. En 2021, l’ECHA a lancé un appel d’offres spécifique pour étudier l’impact du graphène et de son oxyde sur la santé et l’environnement, une démarche qui s’inscrit dans la continuité des travaux menés sur d’autres substances préoccupantes comme le dioxyde de titane, classé cancérigène par le CIRC en 2006, ou l’additif alimentaire E171, dont la mise sur le marché est suspendue en France depuis 2020. Les prochaines actualités réglementaires incluent la mise à jour des dossiers de l’ECHA pour le CoRAP 2025-2027 ainsi qu’une étude approfondie sur les substances classées SVHC, particulièrement préoccupantes pour la santé humaine.
Recommandations pour limiter l’exposition professionnelle et domestique
En France, la vigilance passe aussi par des outils de traçabilité concrets. À partir de 100 grammes par an de graphène sous forme nanoparticulaire, une déclaration devient obligatoire dans le registre R-Nano, permettant aux autorités de suivre la circulation de ces substances sur le territoire national. Les entreprises manipulant ces matériaux doivent également assurer une gestion rigoureuse des fiches de données de sécurité, une traçabilité complète des substances utilisées et une veille réglementaire constante pour anticiper les évolutions législatives. Ces précautions s’inscrivent dans un contexte plus large où le rapport sur l’état de l’environnement en France, publié tous les 4 ans par le CGDD, rappelle que la pollution des milieux et le changement climatique figurent parmi les grands défis environnementaux actuels, aux côtés de l’épuisement des ressources et du déclin de la biodiversité. Dans ce paysage où la France abrite 10% des espèces connues sur la planète tout en figurant parmi les 10 pays comptant le plus d’espèces menacées, la question des nanomatériaux comme le graphène ne peut être dissociée d’une réflexion plus globale sur les risques technologiques et leur gestion responsable, à l’image de ceux posés par les installations industrielles, nucléaires ou le transport de matières dangereuses.
