Dioxyde de titane, additif E171

Expositions en population générale

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). 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.

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.

Dans les crèmes solaires et produits de beauté, les nanoparticules de TiO₂ (Cl 77891) ont été évaluées par le Comité scientifique pour la sécurité des consommateurs (CSSC) (cf rapport d’avril 2014 intitulé « Opinion on Titanium Dioxide (nano form) COLIPA n° S75 (SCCS /1516/13) », qui a approuvé leur utilisation comme anti-UV, avec une autorisation d’une concentration maximale de 25% (les applications sous forme de spray ne sont pas autorisées).

Depuis août 2016, la forme nano des particules de dioxyde de titane est inscrite à l’annexe VI du Règlement européen relatif aux cosmétiques. Elles sont autorisées sous formes micrométrique et nanométrique (concentration de 25% du total de la préparation prête à l’emploi, sauf pour les sprays pouvant donner lieu à une exposition des poumons par inhalation). Le plus souvent les produits solaires contiennent entre 2 et 10 % de TiO₂. Utilisées principalement sous forme rutile (ou mélange anatase/rutile), les nanoparticules de TiO₂ sont enrobées d’une couche protectrice faite d’alumine, d’hydroxyde d’aluminium ou de silice devant empêcher la formation de radicaux libres (qui provoquent le vieillissement cutané). Cet enrobage est lui-même enrobé par un agent tensioactif à base de silicium afin d’assurer la dispersion des nanoparticules dans le produit final. Il a été observé que le chlore des piscines peut dégrader ce revêtement, or au contact de l’eau et sous l’effet de la lumière, le nanoTiO₂ pourrait alors libérer des radicaux libres, potentiellement néfastes pour les baigneurs (Sharifan, 2016). En 2010, des travaux de recherche sur le vieillissement d’un filtre nano-TiO2 SERENADE Projet Eco-SUN 2015-2018 – Document Scientifique Serenade ECO SUN, ont montré que cet enrobage pouvait être altéré, il convient donc de respecter les dates limites de consommation (en général 12M, pour 12 mois après ouverture) pour s’assurer d’une photo passivation efficace du TiO₂.

Le 18 février 2020 a été publié au Journal officiel que parmi six ingrédients utilisés dans les produits cosmétiques, le dioxyde de titane (Titanium dioxide) devient officiellement un cancérogène de catégorie 2 par inhalation. C’est la 14ème ATP (Adaptation au progrès technique et scientifique) du règlement CLP (Classification, étiquetage et emballage des substances).

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32020R0217&from=EN

Alimentation, le cas de l’additif alimentaire E171

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 (<100 nm).

D’une étude à l’autre, la proportion de particules nanométriques varie, mais reflète plutôt une variabilité d’un échantillon à l’autre. Ainsi, l’étude américaine de Weir rapporte que des particules dites fines peuvent être présentes à hauteur de 36%, d’autres études rapportent plutôt une proportion de 10 à 15 % (Weir, 2012 ; Peters, 2014 ; Yang, 2014).

Le 17 avril 2019 un arrêté paru au Journal officiel a prévu la suspension de la mise sur le marché des denrées alimentaires contenant l’additif E171 (dioxyde de titane) à compter du 1er janvier 2020.

Cette nouvelle restriction fait partie de la loi pour l’équilibre des relations commerciales dans le secteur agricole et Alimentaire (EGalim). Cette mesure d’interdiction ne concerne pas les cosmétiques (dont le dentifrice) et les médicaments. Le bénéfice apporté par les médicaments est estimé supérieur aux risques liés au dioxyde de titane et ne justifie pas la mise en place d’un principe de précaution.

L’Anses a établi un état des lieux de l’utilisation des nanomatériaux dans l’alimentation sur le territoire national. En dépit des difficultés d’identification et de traçabilité des nanomatériaux dans le domaine de l’alimentation, ces travaux d’expertise ont permis d’identifier une liste de substances nanoparticulaires utilisées en tant qu’additifs ou ingrédients alimentaires parmi lesquels l’additif E171, mais aussi les catégories alimentaires les plus concernées par ces nanomatériaux (https://www.anses.fr/fr/system/files/ERCA2016SA0226Ra.pdf). Ce recensement a été effectué avant la suspension en France du E171. Ces données seront utilisées pour l’étape suivante consistant à étudier les risques sanitaires que pourraient représenter ces substances pour les consommateurs. En attendant, dans cet avis, l’Anses réitère les recommandations de ses précédentes expertises sur le sujet, notamment elle incite à limiter l’exposition des consommateurs en évitant les usages superflus de nanomatériaux dans l’alimentation.

En 2021, dans le cadre d’une mise à jour de l’évaluation du risque sur base de nouvelles données, l’EFSA estime que l’emploi du dioxyde de titane ne peux plus être considéré comme sûr en tant qu’additif alimentaire, notamment parce que des effets génotoxiques ne peuvent être exclus. https://www.efsa.europa.eu/en/news/titanium-dioxide-e171-no-longer-considered-safe-when-used-food-additive

Expositions professionnelles

Les travailleurs particulièrement exposés sont ceux qui exercent dans les secteurs de la chimie, du bâtiment, de l’automobile, de la formulation des encres, peintures et vernis, des cosmétiques, de la pharmacie ou de l’alimentaire (INRS, 2017).

Dans le secteur du BTP, la présence de TiO₂ sous forme pigmentaire se retrouve principalement dans les formulations de peintures et d’enduits de signalisations de la route. La forme nanométrique a été introduite pour exploiter ses propriétés photocatalytiques transférables au produit dans lequel il est incorporé. Ainsi il est utilisé comme agent dépolluant de l’air ou d’auto-entretien de la structure considérée (verre, béton, bitume, céramique..). Les métiers associés à ce type d’activités sont par exemple les fabricants de colorants et de pigments, fabricants de peintures, vernis, chaux, plâtres, béton, verres, les peintres, enduiseurs, ravaleurs, maçons… L’exposition la plus forte au TiO₂ nanométrique du salarié est celle liée à la manipulation de produits pulvérisés ou de suspension liquide lors de diverses activités professionnelles, comme des opérations de pulvérisations, de ponçages (vernis, peintures). La voie d’exposition est celle de l’inhalation d’aérosols.

Ces expositions ont été ou sont encore ignorées par les salariés concernés alors que ces professionnels devraient faire l’objet d’une sensibilisation et d’une surveillance ciblée. Des efforts se sont développés notamment en 2014, à travers les données recueillies dans le cadre de la déclaration obligatoire R-nano. Les données relatives aux nanoparticules de dioxyde de titane issues de cette déclaration ont été communiquées à l’Institut national de Veille Sanitaire (InVS, aujourd’hui Santé Publique France) dans le cadre du projet Epinano mis en place pour le suivi de cohortes de travailleurs exposés aux nanomatériaux.

L’Anses a été chargée de définir une VTR (Valeur de Toxicologie de Référence) chronique par inhalation pour le TiO2-NP (exposition par voie respiratoire). Suite à une analyse approfondie de l’ensemble des données de toxicité disponibles, l’Agence en avril 2019 recommande une VTR chronique par inhalation pour la forme P25 du TiO2-NP de 0,12 µg.m-3. Il s’agit par ailleurs, de la première VTR élaborée pour un nanomatériau en France.

Nouvelle recommandation de valeur limite d’exposition professionnelle de l’Anses 2021 :

Chez les personnes exposées par voie respiratoire, le dioxyde de titane sous forme nanoparticulaire (TiO2-NP ) peut engendrer une inflammation pulmonaire susceptible d’entraîner dans certains cas la cancérogénèse. L’Anses recommande des valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP) pour renforcer la prévention des risques pour les travailleurs et préconise une VLEP-8h de 0,80 microgramme par mètre cube sur une durée de 15 minutes. Le respect de cette valeur permet de prévenir l’inflammation pulmonaire, effet survenant aux concentrations d’exposition les plus faibles (Anses, 2021).

En 2006 le Centre international de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé le dioxyde de titane (TiO₂) comme cancérogène possible pour l’homme (Groupe 2B) et ce, toutes tailles confondues : l’échelle nanométrique est donc concernée mais pas plus ni moins que le TiO₂ non nanométrique. Les études considérées pour cette classification portaient sur le TiO₂ sous forme de poudre avec la présomption de risques par inhalation qui concernent d’abord les travailleurs potentiellement exposés.

Poumon

Des études sur les effets toxicologiques à long-terme montrent une toxicité pulmonaire chez le rat, associant une inflammation pulmonaire chronique, une diminution des mécanismes de défense (antioxydants), une altération des cellules, une prolifération cellulaire et une fibrose.

Les données actuellement disponibles, telles qu’analysées par l’Anses (Anses, 2019), démontrent que le TiO2 peut entraîner des tumeurs malignes chez le rat après une exposition par inhalation. Un niveau de preuve suffisant permet de considérer le TiO2 comme cancérogène avéré chez l’animal au vu des données expérimentales. Chez l’Homme, le caractère cancérogène reste débattu du fait de limites méthodologiques des études épidémiologiques disponibles.

Peau

Pour les produits cosmétiques de protection solaire la peau reste la voie d’exposition majoritaire. En absence de ces informations, il convient de recommander de ne pas utiliser sur une peau lésée les produits cosmétiques contenant les nanomatériaux de TiO₂.

Pour tous ces produits cosmétiques, l’utilisation de « sprays » aérosol est courante et il convient donc de considérer la voie aérienne comme une voie d’exposition possible.

L’ANSM recommande également de ne pas utiliser les produits contenant ces nanomatériaux en « sprays » aérosol ou en poudre sur le visage mais également quand les produits précités sont utilisés dans des locaux fermés.

Colon

En septembre 2016, l’Agence Européenne de Sécurité des Aliments (EFSA) avait conclu que les expositions actuelles des consommateurs à l’additif E171 via l’alimentation ne constituaient pas un risque sanitaire. Toutefois, elle indiquait la nécessité d’études complémentaires, pour définir une dose journalière admissible (dose pour laquelle le consommateur n’encourt aucun risque pour sa santé).

En 2017, une équipe de recherche française a mené des études in vivo chez le rat, afin d’évaluer l’absorption gastro-intestinale et l’impact possible de l’additif E171 contenant une fraction nanométrique de dioxyde de titane par rapport à du TiO2 nanoparticulaires purs (Bettini, 2017).

Cette étude menée par l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) a mis en évidence que l’exposition chronique de rats à l’additif E 171 par voie orale serait susceptible d’entraîner des lésions colorectales précancéreuses. Dans son avis en 2017, l’Anses souligne que, si les résultats présentés dans la publication ne permettent pas, à ce stade, de remettre en cause l’évaluation du E171 menée par l’EFSA, elle met en évidence des effets qui n’avaient pas été identifiés auparavant, notamment des effets promoteurs potentiels de la cancérogenèse.

En 2018, trois publications de Proquin et al. (Proquin, 2018) ont été rédigées à partir des résultats issus d’une étude in vivo qui s’est intéressée à l’analyse transcriptomique du côlon distal de souris après administration répétée de E171. Les auteurs concluent que le E171 agit sur le côlon par différents mécanismes (réponse immune, inflammation, récepteurs olfactifs et aux protéines G, cycle cellulaire, réparation de l’ADN, métabolisme, récepteurs à la sérotonine, gènes liés au cancer). Certains de ces mécanismes pourraient expliquer comment le E171 pourrait agir sur le développement de cancer colorectal. Les éléments rapportés dans les études de Proquin et al. corroborent les questionnements du E171 soulevés par l’Anses (Anses, 2017) lors de son analyse de l’étude de Bettini et al., notamment autour des effets promoteurs (Bettini, 2017).

Dans son avis de 2019, l’Anses a émis les recommandations suivantes : l’effet promoteur potentiel du E171 observé au niveau du côlon nécessite d’être confirmé par des expérimentations intégrant l’utilisation de biomarqueurs supplémentaires et/ou portant sur des durées d’expositions plus longues afin d’évaluer l’induction tumorale. Un groupe supplémentaire composé d’un plus grand nombre d’animaux est nécessaire afin de confirmer ou d’infirmer un possible effet initiateur du E171.

D’autres études, financées par l’Anses sont en cours de publication et décrivent d’autres effets potentiels du TiO2. Ces études portent sur le passage de la barrière hémato-encéphalique du TiO2. L’ensemble de ces résultats devra faire l’objet d’un examen par l’Efsa dans le cadre de son travail d’évaluation des additifs alimentaires.

On peut noter des travaux récents très pertinents par Kreyling et al. publiés dans la revue Nanotoxicology sur la biodistribution et la rétention du nano TiO2 administré en une seule fois à des rats selon trois voies d’exposition : intraveineuse (IV), voie orale par gavage, ou voie intratrachéale (IT) (Kreyling, 2017). Ces travaux quantifient très précisément la fraction de nano TiO2 pouvant être retenue dans l’organisme après 1, 2, 4, 24h et 7 jours. La quasi-totalité du TiO2 est excrété, mais des différences existent en fonction de la voie d’administration des NP, notamment les organes secondaires de rétention ne sont pas les mêmes. A titre d’exemple, pour la voie orale, après un pic de rétention maximal observé à 1h (où seuls 0,6% des NP administrées franchissent la barrière intestinale pour rejoindre le compartiment sanguin), une décroissance lente de la rétention des NP s’installe ; elle représente à 4h, environ 0,2% de la quantité totale de NP administrée et plus que 0,05% à 7 jours. Même si les quantités détectées sont extrêmement faibles à 7 jours les auteurs rapportent une possible rétention à long terme après administration orale et pulmonaire et démontrent l’importance d’études de ce type pour répondre aux défis de l’évaluation de risques liés à l’exposition chronique de NP. Il convient  de rappeler qu’en l’état actuel des connaissances il n’existe pas de transposabilité des résultats chez l’homme.

Chez l’homme, la présence de nanoparticules de TiO₂ a pu être récemment objectivée dans divers compartiments biologiques tel que l’urine (https://doi.org/10.1007/s00216-020-02989-8), les intestins et dans une moindre mesure , les reins, la rate et le foie  (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/17435390.2020.1718232?needAccess=true)) mais aussi dans le placenta (https://doi.org/10.1186/s12989-020-00381-z). Les études effectuées sur ces placentas humains indiquent le passage possible des nanoparticules de TiO2 à travers le placenta et l’exposition du fœtus. Ces travaux qui restent descriptifs n’indiquent pas pour autant l’origine de ces nanoparticules de TiO₂, qui pourrait aussi bien résulter d’une exposition par voies alimentaire, respiratoire ou cutanée, de même il ne ciblent pas les effets potentiels qui restent à étudier.

Les nanomatériaux sont réglementés en fonction de leurs usages. En 2018, la Commission européenne a adopté la révision des annexes des dossiers d’enregistrements des substances sous formes nanoparticulaires. Cette révision clarifie les exigences à fournir en matière d’information et d’identification des substances nanoparticulaires. Ces nouvelles règles sont entrées en vigueur le 1er janvier 2020.

Les règlements relatifs aux cosmétiques, aux biocides et à l’alimentation (INCO10 et novel food11) stipulent l’obligation d’étiquetage des produits contenant des nanomatériaux avec la mention [nano].

Dans un nouvel avis publié en 2019, l’Anses a fait le point des études les plus récentes, parues entre 2017 et 2019, sur la toxicologie par voie orale de l’E171. L’agence conclut qu’elle ne dispose pas d’éléments nouveaux par rapport à ses conclusions de 2017, permettant de lever les incertitudes sur l’innocuité de l’additif E171. Dans l’attente d’une meilleure caractérisation du danger et des risques du E171, l’Anses réitère ses recommandations générales sur les nanomatériaux visant notamment à limiter l’exposition des travailleurs, des consommateurs et de l’environnement, en favorisant des alternatives sûres et équivalentes en termes d’efficacité.

Dispositif national de déclaration des substances à l’état nanoparticulaire

Afin de mieux connaître la réalité de la production et de l’utilisation de ces substances, la France a mis en place un dispositif national de déclaration des substances à l’état nanoparticulaire. Il s’agit d’une initiative issue du Grenelle de l’environnement (engagement n° 159), traduit à l’article 42 de la Loi Grenelle I du 3 août 2009, puis à l’article 185 de la Loi Grenelle II du 12 juillet 2010 (créant notamment les articles L. 523-1 à 5 dans le code de l’environnement).

L’article 185 de la Loi Grenelle II est venu préciser les champs de la déclaration : identité, quantité et usage des substances, ainsi que l’identité des utilisateurs professionnels à qui elles ont été cédées, dans un objectif de traçabilité. Cet article prévoit également la possibilité de demander la transmission des informations disponibles relatives aux dangers de ces substances.

La Direction générale de la santé et de la Direction générale du travail a jugé important de se mettre en état de veille sur la thématique des nanomatériaux, et ont mandaté l’ex-Institut de veille sanitaire (InVS, aujourd’hui Santé Publique France) pour mettre en place un dispositif de surveillance des travailleurs potentiellement exposés aux nanomatériaux manufacturés (EpiNano). Ce dispositif basé sur des questionnaires participatifs, souffre cependant de peu de réponses des industriels et nécessiterait un soutien politique visant à promouvoir l’adhésion des professionnels. Depuis 2016, le dispositif a été étendu à d’autres nanoparticules (SiO₂ et nanotubes de carbone).

Site r-nano https://www.r-nano.fr

L’Anses est en charge de la gestion de cette base de données, qui rassemble les informations ainsi déclarées. Ce dispositif a pour objectif de répondre au besoin d’améliorer l’information du public, des consommateurs et des professionnels, de mieux connaître les substances mises sur le marché, leurs volumes et leurs usages, de disposer d’une traçabilité des filières d’utilisation et de collecter les informations disponibles sur les propriétés toxicologiques et écotoxicologiques de ces substances. Un rapport annuel est disponible sur le site et rend compte du marché des nanomatériaux sur le territoire français.

Après huit années d’existence, l’Anses a réalisé une première évaluation de ce dispositif de déclarations (https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2019SA0157Ra.pdf). Ce bilan souligne des difficultés apparues dans le recueil des données sur le plan qualitatif affaiblissant l’exploitation de ces données par les agences de santé publique, et propose plusieurs axes d’amélioration pour fiabiliser les données du registre R-Nano, améliorer la traçabilité des nanomatériaux et optimiser l’efficacité du système.