eco-sun - eco-conception de crèmes solaires utilisant des ......• altered skin • hair follicle...

SERENADEProjetEco-SUN2015-2018–DocumentScientifique

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Eco-SUN-Eco-conceptiondecrèmesSolairesUtilisantdesNanoparticulesdedioxydedetitane.

Eco-designofSunscreenUsingtitaniumdioxideNanoparticles

ProjetdeRechercheIntégréSerenade2015-2018SerenadeintegratedResearchProject2015-2018

RésuméduprojetL’éco-conceptiondecrèmessolairesqueleprojetECO-Sunviseàdévelopperpasseparla

minimisation des risques liés aux nanoparticules intégrées dans la formulation. Toutes lesétapes du cycle de vie de la crème doivent être considérées dans cette optique, allant de safabricationàsondeveniren findevie,enpassantparsonutilisationpar leconsommateuretson impact sur l’environnement direct. Ces différents angles d’approche seront largementdéveloppésauseindeceprojet.

Le devenir des filtres UV nanoparticulaires au sein de la formulation au cours de sonvieillissement détermine leur potentiel dans l’exposition de l’environnement. Réduire lerelargagepotentielet/ou la toxicitédesnanoparticules lorsde l’utilisationde lacrèmeestuncritèredéterminantpour sonéco-conception.Celapeut interveniràdeuxéchellesqui sont lafonctionnalisationdu filtre et la formulationde la crème.C’est en jouant sur cesdeux leviersqueceprojetproposed’aborderl’éco-conceptiondelacrèmesolaire.

Eco-designofsunscreensthatECO-Sunprojectaimstodevelopcomeswiththeminimization

of the risks of nanoparticles incorporated into the formulation. All stages of the cream lifecyclemust be considered in this light, from itsmanufacture to its end of life, through its use by theconsumer and its impact on the direct environment. These different angles of approachwill bewidelydevelopedwithinthisproject.

The fate of UV filters in nanoparticulate formulation during its aging determines theirpotential exposure of the environment. Reducing the potential release and / or toxicity of thenanoparticlesusedinthesunscreenisadecisivecriterionforitseco-design.Thiscanoccurattwoscalesthatarethefunctionalizationofthefilterandtheformulationofthecream.Byplayingonthesetwolevers,thisprojectproposestoaddresseco-designsunscreen.


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OrganigrammedestâchesduprojetEco-Sun

Eco-SunTaskorganisation

T1.Fabrica+ondelacrème

Choixdufiltre• tailleduTiO2• typed’enrobage• synthèsed’hybridenanocellulose/TiO2

Caractérisa+ondeformula+on• structure/dispersionnano• indicedeprotec:onsolaire

T2.Risquetopiquepourl’u+lisateur

Pénétra+on• pré-exposi:onUV• peaulésée• folliculespileux

Réponseinflammatoire• mesuredephoto-ac:va:on• surbiopsie

T3.Risquepourl’environnementaqua+quedirect

Exposi+on• vieillissementdelaformula:on/dufiltre• devenirdanslacolonned’eau

Eco-toxicité

• coraux• oursinsdemer

T4.Risqueliéàlafindevieduproduit

Exposi+on• liéeàlages:ondesdéchets• transfertenmilieuporeux

Eco-toxicité

• plantes• bactéries

T5.Valorisa+ondesdonnées

VoletSocio-économique•  coût/bénéficedesnanodanslescrèmessolaires

Dissémina+on•  pouvoirspubliques,industriecosmé:que,consommateur,publica:ons

T1.Nanoproductfabrica2on

Filterselec2on• TiO2size• typeofcoa1ng• synthesisofhybridenano-TiO2

Characterisa2onofformula2on• structureanddispersionofnano• sunprotec1onfactor

T2.Dermalriskfortheuser

Internalisa2on• UVpre-exposi1on• alteredskin• hairfollicle

Inflammatoryresponse

• photo-ac1vatymeasurement• biopsy

T3.Riskfortheaqua2csystem

Exposi2on• agingoftheformula1on/filter• fateinthewatercolumn

Eco-toxicity

• corals• seaurchin

T4.Disposalriskattheendoflife

Exposi2on• relatedtowastedisposal• transferinsoilporoussystem

Eco-Toxicity

• plants• bacteria

T5.Datavalorisa2on

Socio-economicalstudy•  Cost/benefitsandmassassessmentofnanoinsunscreenlifecycle

Dissemina2on•  Publicstakeholders,cosme1cindustry,consumer,publica1ons

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Liste des partenaires du projet Eco-SUN - Partners list of Eco-SUNProject

Coordonnateur-Coordinator:

• AMU/CNRS/CEREGE(J.Labille)

PartenairesSerenade–SerenadePartners:• UJF/Isterre(S.Lehmann),• CEA/LEMIRE(C.Santaella),• INERIS/Ardevie(P.Hennebert),• CEA/LITEN(S.Motellier),• NovanciaBusinessSchool(A.Glaser)• INRA/BIA(I.Capron)

PartenairesexternesàSerenade–ExternalPartners:

Industriels-PrivateCompanies• LaboratoireCNB(A.Lopes)• Helioscience(J.C.Hubaud)• EthicalSkinCareSA(S.ElKadiri)

Académiques-Academics

• EPHE/CNRS/UPVD/CRIOBEPerpignan(L.Hédouin)• CNR/IBIMPalermo(A.Pinsino)• AMU/InstitutFresnel(M.Zerrad),viaNanoscreenDOC2AMUproject• LERCCO(A.-C.Roudot)

Associations-Associations

• COSMED(représentationdesindustriels)• COSMEBIO(J.Olijnyk)


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ContexteL’Industrie cosmétique a mis au point différentes innovations issues des

nanotechnologies.Ledioxydedetitanesousformenanométriqueprésenteundoubleavantage:c’estunfiltresolaireplusefficace,notammentpourabsorberlesUV,et ilestmoinsblanc,plustransparentquelaformemicrométrique.Commeilestplusagréabled’appliquerunproduitdeprotection solaire qui ne rend pas le visage ou le corps «tout blanc», son utilisation est plusfréquente et son efficacité est accrue. En complément avec d’autres filtres, notammentorganiques, le dioxyde de titane est incontournable et permet d’obtenir des indices deprotectionssolairesUVBetUVAtrèsélevés,bienéquilibrés,quijouentunrôleessentieldanslapréventiondescancerscutanés.

En matière de réglementation des nanoparticules dans les produits cosmétiques, dès2009, leRèglementCosmétiquesde1223/2009duParlementEuropéenetduConseil1statuaitsurlesnanomatériauxetexigeaitqu'àpartirdejuillet2013lesfabricantsindiquentlaprésencedesnanomatériauxdanslalistedesingrédientsdescosmétiques.Ladéfinitiondenanomatériaualors retenue est la suivante : «un matériau insoluble ou bio-persistant, fabriquéintentionnellement et se caractérisant par une ou plusieurs dimensions externes, ou unestructure interne, sur une échelle de 1 à 100 nm». Pour les produits cosmétiques, cettedéfinitionprévautdevantcellepréconiséeenoctobre2011parlaCommissioneuropéenne:«Lenanomatériauestunmatériaunaturel, forméaccidentellementoumanufacturé, contenantdesparticules libres, sous forme d’agrégat ou sous forme d’agglomérat, dont aumoins 50% desparticules, dans la répartition numérique par taille, présentent une ou plusieurs dimensionsexternes se situant entre 1 nm et 100 nm». Toutefois, ce règlement est encore en cours deréflexionversuneharmonisationéventuelleetsujetàmodificationjusqu’àl’horizon2018,carlerisqueassociéàl’utilisationdecesnanomatériauxencrèmesolaireestencoremalcontraint.

LeComitéScientifiquepourlasécuritédesconsommateurs,SCCS,apubliéunrapportenavril 2014 intitulé «Opinion on Titanium Dioxide (nano form) COLIPA n° S75 (SCCS/1516/13)»2,quiserviradebaseutiledansceprojetpourlasélectiondesfiltresUVpertinentsàétudier.Auseindecetteétude,15filtresUVàbasedenano-TiO2ontététestés,présentantdescaractéristiques contrastées en matière d’enrobage et de conditionnement. Les différentsconstituants de l’enrobage du filtre sont l’alumine, l’hydroxyde d’aluminiumou la silice d’unepartpourphoto-passiverleTiO2,etunsilaneouunacidestéariqued’autrepartpourfavoriserladispersion du filtre dans la formulation. Il ressort de cette étude qu’une photo-activation dufiltre demeure parfois malgré l’enrobage, et que tous les produits testés ne sont pasrecommandés par le SCCS pour l’utilisation en crème solaire. Une photoactivation de plus de10% par rapport au produit non enrobé est retenue arbitrairement comme limite maximumd’acceptabilité pour cette utilisation. Rappelons que la photo-activation après applicationcutanée entraine l’irritation voire même des lésions de la peau par génération d’espècesréactives de l’oxygène (ROS). Très nettement, les filtres constitués pourmajorité de la formecristallineanataseduTiO2sortentdecettegammeavec35à74%dephoto-activité.Toutefois,3filtresàbasederutileenrobéd’alumineetdestéarateprésententégalementunephoto-activitéde22%peucompatibleavecl’applicationcutanée.Unsecondcritèred’éligibilitédesfiltresestlapureté du minéral de TiO2 utilisé. Alors que la plupart des fabricants annonce une puretésupérieure à99,5%,deux filtres commercialisés avecun rutile pur à 94%ont été rejetés, parcraintedelaprésencedemétauxlourdsnotamment.

Parailleurs,ilaégalementétésoulignédanscerapportl’utilitédes’intéresseràlastabilitéchimiquede l’enrobage utilisé.Des concentrations de silice ou d’alumine jusque16-17% sontparfois utilisées. Le potentiel relargage d’espèces dissoutes dans la formulation, et son risqueassocié estunpoint à considérerdans l’éco-conception,bienquedistinctde laproblématiquenano. En effet, en 2010, des travaux de recherche sur le vieillissement d’un filtre nano-TiO2


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enrobéd’oxyded’aluminiumetdesilane(PDMS)ontétéréalisésauseindenotreconsortium.Nous avons pu mettre en évidence l’altération significative du PDMS, laissant apparaître lacouched’oxyded’aluminiumsous-jacenteavecsoncaractèrehydrophileenquelquesheuresdevieillissement dans l’eau 3, 4. Ces nouvelles propriétés acquises permettaient la dispersioncolloïdalerapidedufiltreUVenmilieuaqueux,etdoncfavorisaitsabio-accessibilité.Desétudesécotoxicologiques de ces résidus d’altération de filtre UV ont étémenées sur diversmodèlesbiologiques. Il a étémontré que l’accumulation des sous produits d’altération sur desmicro-algues aquatiques entraine leur internalisation chez le micro-crustacé Daphnia magna par lavoiealimentaireetinduitunediminutiondelareproduction5.Parailleursleurbioaccumulationaétémiseenévidencechezlesversdeterre6,7,surdeslarvesdepoisson8etsurdesracinesdeplanteterrestre9.Enfin,desessaisinvitrosursouchesbactériennesontrévélélagénotoxicité10et l’activité photocatalytique non nulle 11 de ces sous produits d’altération. En outre, cespremières études ont permis de mettre en évidence le risque très contrasté que peuventprésenterdesrésidusdenanoproduitsdelaviecouranteencomparaisonàdesnanoparticulespures largement étudiées enmatière de risque,mais peu pertinentes. Clairement dans le casprécisdesfiltresnosrésultatsmontrentqu’iln’estpaspossibled’utiliserdesdonnéesobtenuespourdesNano-TiO2‘nues’pourprédirelecomportementdesfiltresàbasedenano-TiO2.Enfin,àundegréencoreplusavancédepertinence,l’étudederisquedesfiltresUVsedoitdeprendreencomptelaformulationdecrèmesolairedanssonintégralité,afindemieuxappréhenderl’étatdedispersiondesfiltresauseindecelle-cietaucoursdesoncycledevie12.

Concernant la taille et forme des nanoparticules de TiO2 présentes dans les filtres, unetaille élémentaire de 20 à 100 nm et une anisotropie typique des bâtonnets de rutile estcommunément observée. Ces nanoparticules sont rarement individuelles mais plutôtassemblées sous forme de clusters de plusieurs centaines de nanomètres. Toutefois, laréversibilité de ces associations étant peu connue, notamment en fonction des formulationsutiliséesoudesenvironnements rencontrés, enaccordavec leRèglementCosmétique, leSCCSconsidère que c’est la taille élémentaire qui prime dans la classification nano du produit etl’étudedesonrisqueassocié,etnonlatailleducluster.


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Objectifsduprojet–ProjectobjectivesL’éco-conception de crèmes solaires que ce projet vise à développer passe par la

minimisation des risques liés aux nanoparticules intégrées dans la formulation. Toutes lesétapes du cycle de vie de la crème doivent être considérées dans cette optique, allant de safabricationàsondevenirenfindevie,enpassantparsonutilisationparleconsommateuretsonimpact sur l’environnement direct. Ces différents angles d’approche seront largementdéveloppésauseindeceprojet,selonleplandetravaildécritci-dessous.

Le devenir des filtres UV nanoparticulaires au sein de la formulation au cours de son

vieillissement détermine leur potentiel dans l’exposition de l’environnement. Réduire lerelargagepotentiel et/ou la toxicitédesnanoparticules lorsde l’utilisationde la crèmeestuncritère déterminant pour son éco-conception. Cela peut intervenir à deux échelles qui sont lafonctionnalisationdufiltreetlaformulationdelacrème.C’estenjouantsurcesdeuxleviersqueceprojetproposed’aborderl’éco-conceptiondelacrèmesolaire.

A l’échelle du filtre nano-TiO2, différents enrobages existent. L’objectif est de tester et

sélectionner différents filtres UV, en terme à la fois d’efficacité pour la filtration des UV, dephoto-passivationetd’altérabilitédel’enrobagevisàvisdesondevenirdansl’environnement.Au cours du vieillissement du produit, l’enrobage du filtre subit une altération susceptible defavoriserounonladispersiondesnanoparticulesdansl’environnement.Enoutre,concevoirunfiltreUVquin’entrepasdanslacatégoriedesnanomatériaux,maispréservelaprotectionsolaireconstitueégalementunepisteàenvisager.

Al’échelledelaformulation,lescrèmesetleslaitssolairesconstituentdeuxextrêmesentermedeviscositéetdonccertainementd’altérabilitéetdedispersionenvironnementale.Nouscompareronsnotammentlescomportementsd’émulsionshuiledanseauoueaudanshuile.Deplus, les émulsifiants, les émollients et les gélifiants entrant dans la conception doiventégalementêtreoptimiséspourl’éco-conception.Lapertinencedeceschoixserapermiseparlaforte implication de partenaires industriels (Laboratoire Biocos, Helioscience) et associatifs(Cosmed,COSMEBIO).

L’altérabilitédecrèmessolaireset/oude filtresUVaétéétudiéepar lepassé3, 4, 12,maisaucune de ces études phénoménologiques ne s’orientait vers l’éco-conception. Le caractèrenovateur de ce projet est celui du Labex SERENADE. Il repose sur l’optimisation de l’éco-conceptionduproduitdès lespremiersstadesduchoixdefiltreUVetdesonintégrationdansuneformulationcosmétique,entoutesconnaissancesdurisqueimpliquéparcechoix,risquequipourraainsiêtreminimisé.

L’ambitiondedisséminationdesdonnées issuesdeceprojetderechercheconstitueune

part importante de son succès attendu. Que ce soit dans lemilieu industriel des cosmétiquesformulateurs,chezlesconsommateurs,oubienencoreducôtédesdécideursinstitutionnelsencharge des règlementations, il existe une réelle attente à ce jour envers la communautéscientifique quant au besoin de connaissances du risque lié à l’utilisation des nano-TiO2 encrèmes solaires. Grâce à la forte implication dans ce projet de partenaires industriels etassociatifs,despasserellesdedisséminationentre cesdifférents secteurs seront facilitées.LesretombéesattenduessontunerèglementationEuropéenneetFrançaiseadaptées,unemeilleureinformationduconsommateur,etuneprisededécisionfacilitéepourlesindustriels.

ThisprojectaimstodeveloptheEco-designofsunscreensthroughtheminimizationofrisks

associatedwithnanoparticlesincorporatedintotheformulation.Allstagesofthecreamlifecyclemust be considered in this light, from its manufacture to its end of life, through its use by the


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consumerand its impacton theexposedenvironment.Thesedifferentanglesofapproachwillbewidelydevelopedwithinthisproject,accordingtotheworkplandescribedbelow.

The fate of UV filters in nanoparticulate formulation during its aging determines theirpotential exposure in the environment. Reduce the potential release and / or toxicity ofnanoparticlesintheuseofthecreamisadecisivecriterionforitseco-design.Thiscanoccurattwoscales that are the functionalization of the filter and the formulation of the cream. This projectproposestoaddresseco-designofsunscreenbyplayingonthesetwolevers.

On the scale of nano-TiO2 filter, different coatings exist. The objective is to test and selectdifferent UV filters, in terms of both efficiency for filtering UV, of photo-passivation and ofweatherability of the coating with respect to its environmental fate. During the aging of theproduct, the coating undergoes alteration likely or not to promote the dispersion of thenanoparticles in the environment. In addition, design a UV filter that does not fall within thecategoryofnanomaterials,butpreservesthesunscreenisalsoatrackconsidered.

Attheleveloftheformulation,creamsandmilksaretwoextremesintermsofviscosityandtherefore certainly to weathering and environmental dispersion. We particularly compare thebehavior of oil in water or water in oil emulsions. Moreover, emulsifiers, emollients and gellingagentsusedinthedesignmustbeoptimizedforeco-design.Therelevanceofthesechoiceswillbepermittedbythestronginvolvementofindustrialpartners(LaboratoireBiocos,Helioscience)andassociations(Cosmed,COSMEBIO).

Theweatheringof thesunscreenand/orUV filterswas investigated in thepast 3, 4, 12,butnoneofthesephenomenologicalstudieswasmovingtowardseco-design.Theinnovativenatureofthis project is that of the Labex SERENADE. It involves optimizing the eco-design of the productfromtheearlieststagesofthechoiceofUVfilteranditsintegrationinacosmeticformulationinallknowledgeoftheriskinvolvedinthischoice,riskcanthusbeminimized.

The ambition of spreading data from this research project is an important part of itsexpectedsuccess.Whetherinindustryformulatorcosmetics,amongconsumers,oreventhepartofpolicy makers in charge of regulations, there is a real expectation to date to the scientificcommunity about the need for risk knowledge related to the use of nano-TiO2 in sunscreens.Thanks to strong involvement in this project of industrial partners and associations, gatewaysspreadbetweenthesesectorswillbefacilitated.TheexpectedbenefitsareaEuropeanandFrenchregulation adapted, better information to consumers and a decision making easier formanufacturers.

Programme scientifique et technique, organisationduprojet - Scientificandtechnicalprogram,projectorganisation

Tâche1Fabricationdelacrèmesolaire-Task1SunscreenFabricationResponsable-Responsible:CEREGEPartenaires associés - Associated partners: Helioscience, Laboratoire CNB, COSMEBIO,

Isterre,LITEN,BIA,EthicalSkinCareSACettetâcheconcernel’étapedefabricationdelaformulationdecrèmesolaire.Ellerepose

surlasélectiondefiltresUVcommercialisésetdeformulationstypeslespluspertinentspourleprojet.Al’issuedecettetâchelesformulationssatisfaisantlescritèresd’éco-conceptionserontsélectionnéescommecasd’étudedanslestâches2à4liéesàl’étudedurisque.

Thistaskrelatestothestepofmanufacturingthesunscreenformulation. It isbasedonthe

selectionofmarketedUVfiltersandthefabricationofarelevantformulationfortheproject.Afterthis task sunscreens satisfying theeco-designcriteriawillbe selectedascase studies in tasks2-4riskassessment.


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T.1.1.SélectiondefiltresUV-UVfiltersselectionEnvironunequinzainedefiltresUVminérauxcommercialisés,àbasedeTiO2seronttestés

ici,enconcertationaveclepartenaireindustriel,etselondescritèresd’intérêtscientifique.Cescritères sont d’une part la pertinence du produit vis à vis dumarché des crèmes solaires, etd’autre part des caractéristiques contrastées qui laissent présager de comportement etd’impactsdifférentaucoursdesoncycledevie.

L’enrobage des nanoparticules de TiO2 constitue le paramètre principal qui sera variédans cette tâche. Des propriétés hydrophiles ou hydrophobes et des conditionnements enpoudreou endispersion colloïdale serontprioritairement sélectionnés comme cas contrastés.Lescombinaisonsentre lesdifférentescouchesdefonctionnalisationdufiltreserontélaboréesselonlamatriceproposéeenTableau1.

ApproximatelyfifteenmarketedmineralUVfilters,basedonaTiO2corewillbetestedhere,

in cooperationwith the industrial partner, and according to criteria of scientific interest. Thesecriteria are firstly the relevance of the product with respect to the sunscreen market, and alsocontrastingcharacteristicsthatsuggestdifferentbehaviorsandimpactsthroughoutitslifecycle.

The coating of TiO2 nanoparticles is the main parameter to be varied in this task.Hydrophilic or hydrophobic properties will be selected primarily as contrasting cases. Thecombinations between the different layers of the filter functionalization will be developedaccordingtothematrixproposedinTable1.

Tableau1fonctionnalisationsdefiltresUVnano-TiO2typiquementproposéessurlemarché

-Nano-TiO2UV-filtersfunctionnalisationtypicallyusedinsunscreenmarketFiltreUV-UVfilter

Agentdepassivation–passivatingagent

Agentdispersant–dispersingagent

Nano-rutile

rien-nothing Rien-nothingAl2O3 acidestéarique–stearicacidAl(OH)3 Silane,PDMSSiO2 polyacrylatedesodium–sodiumpolyacrylate

Lenano-rutilepure,doncsansenrobage,serautilisécommeréférencephotoactiveétudiée

pourcomparaison.Lesfiltresacquisdanscettepremièretâcheserontsystématiquementtestésen termede photo-activité. Ceux présentant une activation aumoins égale à 10%de celle duTiO2 pur seront classés inéligibles à l’éco-conception d’une crème, faute d’agent passivantefficace. Un test de photo-activité sera mis en œuvre pour cela. Les espèces réactives del’oxygènegénéréessousexcitationUVserontmesurées.L’efficacitédel’enrobagepassivantSiO2ouoxyded’aluminiumseraainsitestéeetcomparée.Lerôledesastructurecristalline(RMN),etdoncdesadensité,seraainsimieuxcompris.

Deplus,commealternativeauxnanotechnologiesetàleurréglementation,l’efficacitédesfiltres minéraux non nanométriques sera également étudiée dans ce projet, en testant desmicroparticulesdeTiO2fonctionnaliséesde200nmouplus.

Lesfiltressélectionnésferontl’objetd’unecaractérisationphysicochimiquesystématique.L’analyse chimique permettra de confirmer la proportion de filtre minéral TiO2, d’agentpassivantetd’agentdispersant.L’analyseenmicroscopieélectroniquepermettradedresser ladistribution de taille en nombre des unités élémentaires de nano-TiO2 et des agrégatspréexistantsconstituésdecesunités.Undesenjeuxdestâchessuivantesdecaractérisationaucours du cycle de vie sera de contrôler si ces agrégats sont quelque part susceptibles de sedissocierensous-unitésélémentaires.

The pure nano-rutile, thus without coating, will be used as a photoactive reference for

comparison. Filters acquired in this first task will be systematically tested in terms of photo-


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activity.Thosehavinganactivationofatleast10%ofthatofpureTiO2areclassifiedineligibleforecodesign, due to inefficient passivatingagent.Aphoto-activity testwill be implemented for thispurpose.ThereactiveoxygenspeciesgeneratedunderUVexcitationwillbemeasured.Theefficacyof the passivating coating SiO2 or aluminum oxide will be tested and compared. The role of itscrystalstructure(AlNMR),andthereforeitsdensity,willbebetterunderstood.

Moreover, as an alternative to nanotechnologies and their regulation, the effectiveness ofnon nanoscale mineral filters will also be studied in this project by testing microparticlesfunctionalizedTiO2of200nmormore.

Selected filters will be chemically and physically characterised systematically. ChemicalanalysiswillconfirmtheproportionofmineralfilterTiO2,ofpassivatingagentanddispersant.Thescanningelectronmicroscopewilldrawthesizedistributionbynumberoftheelementaryunitsofnano-TiO2 or existing aggregates consisting of these units. An issues the following tasks oncharacterizationthroughthe lifecyclewillbestudyingwhethertheseaggregatesaresomewherelikelytodissociateintoindividualsubunits.

T.1.2. Synthèse de nanoparticules hybrides TiO2/cellulose - Synthesis of hybridTiO2/cellulosenanoparticles

Cette tâcheambitionnede réaliser la synthèsedenanomatériauxà façondans lebutdecontribuer à l’éco-conception du produit solaire. Des nanoparticules hybrides de cellulose etTiO2serontsynthétisées(INRABIA)afind’êtretestéescommefiltresUVpotentiels.L’intérêtdecettecompositionhybrideestderegrouperàlafoislespropriétésd’absorptiondesUVduTiO2et celles biocompatibles de la cellulose. Ces propriétés seront effectivementmesurées sur lesnanoparticulessynthétisées.Silescritèresd’éligibilitésontatteints,lesnanoparticuleshybridespourrontêtreintégréesàlaformulationd’unenouvellecrèmesolaire,etcelle-ciseratestéeaumêmetitrequelesautresformulationscontenantdesfiltrescommercialisés.

Thisworkaimsat the synthesisofhybridnanomaterials inorder to contribute to the eco-

designofthesunscreen.HybridnanoparticlesmadeofcelluloseandTiO2willbesynthesized(INRABIA) tobe testedaspotentialUV filters.Theadvantageof thishybrid composition is to combineboth theUVabsorptionpropertiesofTiO2and thoseofbiocompatible cellulose.Thesepropertieswill be measured on the synthesized nanoparticles. If the eligibility criteria are met, hybridnanoparticlescanbeincorporatedintheformulationofanewsunscreen,andthiswillbetestedinthesamewayasotherformulationscontainingmarketedfilters.

T.1.3.Formulationdelacrèmesolaire–SunscreenformulationLe choix des constituants de la formulation s’orientera selon les critères cités

précédemment de pertinence commerciale et de texture contrastée, en interaction avec lespartenaires industriels qui ont l’expérience du dosage et des critères galéniques recherchés.Quatrecasd’étudetypiquessontenvisagés,avecdesformulationseaudanshuileouhuiledanseau,etselonquelesfiltresUVsontdispersésdanslaphasecontinueoudiscontinue.Cettetâchesera assurée par les partenaires industriels, qui fourniront aux autres partenaires leséchantillons élaborés. Des formulations sans filtre seront également préparées commeréférences

Afin d’estimer l’efficacité des formulations élaborées, des mesures systématiques del’indicedeprotectionsolaire(IPS)serontréaliséesinvitro.Apartirdecesvaleurs,lesdosesdefiltre utilisées dans les formulations pourront être optimisées afin d’obtenir une protectionmaximale.Acestade,certainesformulationssontsusceptiblesderévélerunIPStropbaspourlesapplicationsenvisagées,etdesortirdelalignederechercheenaval.


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Figure1:cryo-TEMimageofaformulation(SCCS1516/13)Les formulations retenues seront caractérisées. La microscopie électronique à

transmissionenmodecryogénique(cryo-MET)(LITEN),lanano-tomographieX(CEREGE)etladiffusionderayonsXauxpetitsangles(SAXS)(permettrontdemesurerladispersiondesfiltresauseindelaformulation(Figure1).

The choice of formulation components will be made according to the criteria mentioned

aboveofcommercialrelevanceandcontrastingtexture,ininteractionwiththeindustrialpartnersthathavetheexperienceofformulation.Fourtypicalcasestudieswillbeformulatedconsistinginwaterinoiloroilinwateremulsions,andinwhichtheUVfiltersaredispersedinthecontinuousordiscontinuous phase. This task will be handled by the industrial partners that will provide theformulatedsamplestootherpartners.Filter-freeformulationswillbepreparedasreference.

To estimate the efficacy of formulations developed, systematicmeasures of sun protection(SPF)willbecarriedoutinvitro.Fromthesevalues,thefilterdosesusedintheformulationscanbeoptimizedtoobtaindesiredprotection.At thisstage,certain formulationsmayrevealanSPFtoolowfortheintendedapplications,andberejectedoutofthedownstreamlineofresearch.

LivrableattenduL1.BilandelasélectiondefiltresUVetdeformulationsretenuspourl’étude

d’impact.DeliverableL1.ReportontheUVfiltersandformulationsselectedfortheimpactassessment

Tâche2.Etudedurisquepourl’utilisateurparexpositioncutanée-Riskassessmentfortheconsumerbydermalexposure

Responsable-Responsible:S.Lehmann(ISTerre)Partenairesassociés-Associatedpartners:CEREGE,LITEN,LERCCO

T.2.1.ExpositiondelapopulationFrançaise–ExpositionofthefrenchpopulationLe Laboratoire LERCCO a réalisé récemment une évaluation de l’exposition de la

populationFrançaiseauxcosmétiques13, 14.Cesdonnéessontd’ungrand intérêtpour leprojetEco-SUN car elles nous renseignent précisément sur la consommation réelle des Français enproduitsdeprotection solaire, en functiondusexe,de l’ageetde la régionduconsommateur.Elles seront exploitées non-seulement pour connaitre l’exposition réelle des français auxproduitssolaires,maiségalementafind’estimerlapartsusceptibledesedéverserdansl’eaudebaignadeoudetoilette.

ThePartnerLERCCOhasrecentlyachievedasurveyof theFrenchpopulationexpositiontocosmetic products13, 14. These data are highly valuable for the Eco-SUN project as they containaccurate informations on the exact consumption of sunscreen by French people as a function oftheirgender,ageandregionoforigin.Theywillbeexploitednotonlytoknowtherealexpositionof


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frenchpeopletosunscreens,butalsoinordertoestimatethefractionpotentiallyreleasedinbathwaterortoiletwater.

T.2.2.Etudedurisquecutanéin-vitro–cutaneousin-vitroriskassessmentLes objectifs visés dans cette tâche sont de fournir une information quant à l’innocuité

cutanéedu filtreetde la formulationpour l’utilisateurd’unepart,etàsonabsorptioncutanéed’autrepart.Unéventuellienentrelesdeuxphénomènespourraêtrerecherché.

Des expositions cutanées seront réalisées sur des biopsies de peaux15 obtenues aprèschirurgie plastique mammaire (collaboration avec le CHU de Grenoble). Les biopsies serontmisesen cultureenmilieude surviependant24h,puisuneapplication topiquedesdifférentsfiltres et formulations sera réalisée, suivie d’une exposition de 24h avant analyse. Les filtresseuls,laformulationsansfiltreetenfinlaformulationcontenantlefiltre,serontappliqués.

L’inflammationetlapénétrationcutanéeserontalorsévaluéesenfonctiondesparamètresétudiés.Laréponseinflammatoireseraévaluéeenmesurantlerelargagedel’interleukine1α(Il-1α)danslemilieudecultureparlatechniqueELISAàl’aided’anticorpsdirigéscontrel’Il-1α.Laphoto-passivationdufiltreparsonenrobageseraretranscriteàtraverscesrésultats.

Afin d’évaluer la pénétration dans le stratum corneum, les biopsies après expositionserontenrobéesenrésineépoxyavantd’êtresectionnéesà l’aided’unultramicrotomeafinderéaliser une analyse en microscopie électronique à transmission (TEM) (LITEN) et ennanotomographie X (CEREGE) pour déterminer si les nanoparticules ont pénétré ou non lacouchelaplusexternedelapeau.Lessectionsserontaussicolorées(Hematoxyline-eosine)afind’évaluerlamorphologieetl’épaisseurdel’épiderme.

Deux facteurs d’intérêt potentiel seront particulièrement étudiés dans cette tâche.L’exposition aux UV avant et pendant application induit potentiellement une plus grandeperméabilitédelapeauauxnanoparticules.Lesfolliculespileuxsontunesourcepotentielledepénétrationcutanéefavoriséepourlesnanoparticulescarilsagissentcommedesreservoirs.

Ilestànoterquel’étudedecesparamètresdanslecadreduprojetEco-SUNdépendradufinancementéventueldepersonnelcontractueldédié.Alarédactionduprésentdocument,unegratificationdestagedeniveauMaster2estobtenuepourcettetâche.Celacorrespondà5moisdeformationàlarecherche,concentrésdansladuréeduprojet,quiimpliquerontforcémentunelimitation,etdoncunepriorisationdesexpérimentations.

Theobjectivesinthistaskaretoprovideinformationastotheskinsafetyofthefilterandofthe formulation to the user on the one hand, and to its dermal absorption on the other hand. Apossiblelinkbetweenthetwophenomenamaybesought.

Dermal exposureswill be performed on biopsies obtained after skin breast plastic surgery(collaborationwithGrenobleUniversityHospital)15.Thebiopsieswillbegrowninsurvivalmediumfor24h,thentopicalapplicationofdifferentfiltersandformulationswillbeperformed,followedbyexposure for 24 hours before analysis. The only filters, filter-free formulation and finally theformulationcontainingthefilterwillbeapplied.

Inflammationand skinpenetrationwill thenbe evaluatedagainst theparameters studied.Theinflammatoryresponsewillbeevaluatedbymeasuringthereleaseofinterleukin-1α(IL-1α)inthe culture medium by ELISA approach using antibodies directed against the Il-1α. Photo-passivationofthefilterwithitscoatingwillbetranscribedthroughtheseresults.

Inordertoassessthepenetrationintothestratumcorneum,biopsiesafterexposurewillbeembeddedinepoxyresinbeforebeingsectionedwithanultramicrotometoperformananalysisbytransmission electron microscopy (TEM) (LITEN) and X-ray nanotomography (CEREGE) todetermine whether the nanoparticles have penetrated or not the outermost layer of the skin.Sectionswillbealsostained(hematoxylin-eosin)toevaluatethemorphologyandthicknessoftheepidermis.

Two potential interest factorswill be particularly studied in this task. UV exposure beforeand during applying the cream potentially induces greater permeability of the skin to


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nanoparticles.Hairfolliclesareapotentialsourceofdermalabsorptionfornanoparticlesastheyactasreservoirs.

ItshouldbenotedthatthestudyoftheseparameterswithintheEco-SUNprojectwilldependonthepossiblefinancingofdedicatedcontractstaff.Atthiswriting,aninternshipgratificationofMaster 2 level is obtained for this task. This corresponds to five months of research training,concentrated in the duration of the project, which necessarily involves a limitation, and thusprioritizationofexperiments.

LivrableattenduL2:Déterminationdudegrédepénétrationdermiquedesdifférentsfiltres

etconséquencesphysiologiquesdel'applicationdesmélangesfiltres-formulationssurlapeauDeliverable L2: Determination of the degree of dermal penetration of the different filters,

andphysiologicalconsequencesofapplyingformulationwithfilterstotheskin

Tâche3:Etudedurisquesurl’environnementaquatiquedirect-Riskassessmentforthedirectaquaticenvironment

Responsable-Responsible:J.Labille(CEREGE)Partenairesassociés-Associatedpartners:EPHECRIOBE,LITEN,Isterre,Helioscience

T.3.1.Caractérisationdu filtreetde la formulationaucoursdesonvieillissement -Characterisationofthefilterandformulationduringaging

J.Labille(CEREGE)Aucoursd’unealtérationsimuléeenlaboratoire,lecomportementdufiltreUVseuld’une

part, ou de la formulation d’autre part, en agitation dans un milieu aqueux, sera suivi etaccompagné d’une caractérisation physicochimique complète. A ce stade, la propension duproduitàsedisperserenphaseaqueusesousformedenanoparticulesoudecolloïdesseraunpoint que l’éco-conception cherchera à minimiser. Le relargage depuis la formulation vers lemilieudispersantderésidusnanoparticulairescontenantlefiltreUVseramesurépardiffractionlaser,diffusiondelalumière,ICP-AES,etMET.L’évolutionstructuraledel’émulsioninitialementformulée sera suivie au cours de son vieillissement à l’aide des mêmes outils queprécédemment: nano-tomographie X, SAXS et MET-cryo. De plus, dans le cas du filtre seul,l’altération de l’enrobage sera particulièrement étudiée à l’aide d’outils analytiquescomplémentairestelsqueRMN,FTIR,zétamétrie,ICP-AES3,4.LeMETcoupléàladétectionEDXpermettraégalementdesuivrel’étatdel’enrobagedesfiltresseulsouauseindelaformulationaltérée,encartographiantletitane,l’aluminiumet/oulesiliciumetlecarbone.

Outrelestypesdefiltresetdeformulationsretenus,lesparamètresvariésiciconcernentl’environnementd’altération.Deuxmilieuxaqueuxtypiquesserontreproduits,correspondantàl’environnementmarinavecuneeaudemersynthétiqueetceluid’eaudouceavecuneeauderivièrereconstituée.Acestade,cesmilieuxd’altérationserontdépourvusdetoutecompositionparticulaire terrigène,afindemieuxdistinguer lecomportementde la formulation.Deplus, laradiation solaire reçue pendant le test de vieillissement sera également contrôlée, grâce àl’utilisationd’enceintedevieillissementsouslampesolaire.

Al’issuedecetteétapedevieillissement,desrésidusd’altérationdesformulationsserontdonc générés et caractérisés. Ces sous-produits constitueront le matériel d’étude fourni auxtâchessuivantespourl’étuded’impactenvironnemental.

During a simulated weathering in the laboratory, by stirring in an aqueous medium, the

behavioroftheUVfilteronlyononehandandoftheentireformulationontheotherhandwillbefollowed with a complete physicochemical characterization. At this stage, the propensity of theproducttobedispersedintheaqueousphaseasnanoparticlesandcolloidswillbeapointthateco-design will seek to minimize. The release from the formulation to the dispersing medium ofnanoparticulate residues containing the UV filter will be measured by laser diffraction, light


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scattering,ICP-AESandTEM.Thestructuralchangesintheoriginallyformulatedemulsionwillbefollowedduringitsagingusingthesametoolsasbefore:nano-tomographyX,SAXSandcryo-TEM.In addition, in the case of only filter, alteration of the coatingwill be particularly studied usingadditionalanalyticaltoolssuchasNMR,FTIR,zetametry,ICP-AES3,4.TheMETcoupledtotheEDXanalysiswillalsotrackthestatusofthefiltercoatingwithinthealteredformulation,bymappingtitanium,aluminumand/orsiliconandcarbon(LITEN).

Inadditiontothetypesoffiltersandselectedformulations,variousparametershereareforthe altering environment. Two typical aqueous media will be reproduced, corresponding to themarine environmentwith a synthetic seawater and the freshwaterwith awater reconstitutedriver. At this stage, these alterations environments will be free of any particulate terrigenouscomposition, to better distinguish the behavior of the formulation.Moreover, the solar radiationreceivedduringtheagingtestwillalsobecontrolledthroughtheuseofsunlamp.

After this aging step, alteration byproducts of the formulationwill thus be generated andcharacterized. They will constitute the studied material provided to the following tasks for theenvironmentalimpactstudy.

LivrableattenduL3.1:Publicationsurl’altérabilitéetladispersionaqueusedesfiltresUVet

desformulationsaucoursdeleurcycledevie,etenfonctiondeleurcomposition.Deliverable L3.1: Publication on the alterability and aqueous dispersion of UV filters and

formulationsalongtheirlifecycle,asafunctionoftheircomposition

T.3.2.Devenirdanslacolonned’eaudesrésidusd’altération-Fateofthealterationbyproductsinthewatercolumn

J.Labille(CEREGE)Letempsdeséjourdessousproduitsd’altérationdecrèmesolairedanslacolonned’eau

estunegrandeurclefpourestimerleurdegréettempsd’expositionauxorganismes.Cetempsde séjour en suspension résulte de la dynamique colloïdale des sous produits. Plusieursmécanismessusceptiblesd’influersurcettedynamiqueserontétudiés.Notamment,l’interactiondessousproduitsavec les colloïdesnaturelsminérauxouorganiqueensuspensiondans l’eausera étudiée. Forts des expériences acquises au sein des programmes de recherche en coursERA-NETSIINNNANOHETERetANRNANOSALT,deseauxsynthétiquesserontpréparéespourcette étude. Une eau de rivière typique constituée de sels dissous (Ca2+,CO32-…), de colloïdesminéraux (argile, silice) et dematière organique naturelle (polysaccharides, acides fulviques,bactéries…)serautiliséepourcela16.Puisungradientdemélangeavec l’eaudemerartificiellepermettra de simuler le biseau salin rencontré dans les zones estuariennes. La dynamiquecolloïdaledessousproduitsd’altérationseramesuréedanscesdifférentsmilieux.Enparticulier,leur homo- et hétéroagrégation seront mesurées par diffraction laser17, 18, et leur vitesse desédimentationseramesuréeparturbidimétrie.

Une attentionparticulière sera portée au caractère plus oumoins hydrophobedes sousproduitsquiestsusceptibledecontrôlerleurdynamiquecolloïdale,notammentvial’interactionavec les fractionshydrophobesde lamatièreorganiquenaturelle16.Une finalitédecette tâcheseradeprédireenfonctiondespropriétésdesurfacedessous-produitsconsidérésqueltypedecolloïde naturel présentera la plus grande affinité pour eux, et comment il déterminera leurdevenirdanslacolonned’eau.

The residence time of sunscreen byproducts in the water column is a key variable for

estimating the level and duration of exposure to organisms. This residence time results fromcolloidaldynamicsoftheproductsinsuspension.Severalmechanismslikelyaffectingthisdynamicwill be studied. In particular, the interaction of by-products with natural inorganic or organiccolloids suspended in thewaterwillbe studied. Strongexperiencegained fromongoing researchprogramsERA-NETSIINNNANOHETERandANRNANOSALT,willhelpus to constitute synthetic


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water for this Task. A typical river water consisting of dissolved salts (Ca2+, CO32- ...), mineralcolloids(clay,silica)andnaturalorganicmatter(polysaccharides,fulvicacids,bacteria...)willbeused. Amixture gradient with artificial sea water will simulate the saline bevel encountered inestuaries.Thecolloidaldynamicsof thealterationbyproductswillbemeasured inthesedifferentenvironments16. In particular, their homo- and heteroagregation will be measured by laserdiffraction17,18,andtheirsedimentationratewillbemeasuredbyturbidimetry.

Particular attention will be paid to the more or less hydrophobic character of the by-products which may control their colloidal dynamics, particularly through interaction withhydrophobicmoietiesoforganicmatter16.Onefocusofthistaskwillbetopredictasafunctionofthebyproductsurfacepropertieswhattypeofnaturalcolloidpresentthegreatestaffinityforthem,andhowitwilldeterminetheirfateinthewatercolumn.

LivrableattenduL3.2:Publicationsur lecomportementet ledevenirdans l’environnementaqueuxdesrésidusd’altérationdefiltresUVetdecrèmessolaire

DeliverableL3.2:PublicationonthefateandbehaviorofsunscreenandUVfiltersalterationbyproductsinaqueousenvironment

T.3.3. Impact sur l’écosystème récifal: Toxicité létale et sous-létale de filtres UVsélectionnéssurlesjeunesstadesdeviedescoraux-Impactonreefecosystem:lethalandsublethaltoxicityofselectedUVfiltersoncorals

L.Hédouin(EPHECRIOBE)L’objectifdecette tâcheserad’évaluer la toxicité létaleetsous-létaledes4 formulations

retenues commeétant lespluspertinentes sur les jeunes stadesdeviedes coraux.Ces stadessont de manières générales les plus sensibles aux polluants. L’étude aura lieu à Moorea auCRIOBEetseraréaliséesurplusieursespècescoralliennesessentiellesàladynamiquedesrécifscoralliens(e.g.Acropora,Pocillopora).Quelques joursavant laponte(septembre-octobrepourAcropora)19,unfragment(15*20cm)deplusieurscoloniesseracollectéetplacéenaquariumauCRIOBEencircuitouvert.Lorsde laponte, lesgamètes seront collectésetdesexpériencesdefécondationserontréaliséesselonleprotocoledécritparHédouin&Gates(2013)20.Lesgamètesserontexposéspendant4h30et72h,respectivement,àcinqsolutionsd’eaudemercontenantdes concentrations croissantes des différentes formulations. Le succès de fécondation seradéterminé par comptage des embryons développés normalement sous loupe binoculaire. Ledéveloppement larvaire sera observé au bout de 24, 48 et 72h et les larves présentant desdéveloppementsnormauxvs.anormauxserontcomptéssous loupebinoculaire.Desembryonsserontfixésà4h30,24et72hpouranalyserl’accumulationentitaneparmicrofluorescenceX,nanotomographieXetMEBEDX(CEREGE).

Ensuite, une deuxième expérience sera réalisée sur les larves du corail Pocilloporadamicornis.Cecorailémetdirectementdansl’eaudeslarvesprêtesàsemétamorphoser.Ainsidescoloniesserontplacéesdansdesaquariums individuels (le jourde lanouvelle lune)et leslarves seront récupérées dans des collecteurs. Les larves seront ensuite exposées à desconcentrationscroissantesdes4formulationsretenuesdanslaTâche1etleursurvieettauxderecrutementserontmesuréspendant7 jours.Deplus l’accumulationennanoparticuledeTiO2seramesuréedansleslarvesnageantesetlesrecruesauboutde7joursd’exposition.Pourcelades larves et des recrues exposées aux différentes concentrations de nanoparticules serontfixéesetanalyséesparmicrofluorescenceXouparnanotomographieXetcryoMETEDX.Deplusl’effetdesdifférentesformulationsseratestésurl’interactionentreleslarvescoralliennesetlesalgues coralliennes encroûtantes. En effet ces algues sont nécessaires à lamétamorphose deslarves en recrues (premier polype de la colonie corallienne, passage de la phase pélagique àbenthique)etdesétudes récentesontmontréque le stresspouvait inhiber l’interactionentrelarves et algues coralliennes encroûtantes et ainsi altérer la métamorphose et donc lerenouvellementcorallien.


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L’ensemblede ces résultats permettra ainsi dedresserun inventairedes effets néfastesdes différentes formulations testées sur les jeunes stades de vie des coraux et d’identifier laformulationayantleseffetslesmoinsdélétères.

Theobjectiveofthistaskistoevaluateontheyounglifestagesofcoralthelethalandsub-

lethal toxicityof four formulations selectedas themost relevants.This life stage is generally themost sensible to pollutants. The study will take place at the CRIOBE in Moorea and will beperformed on several coral species essential to the dynamics of coral reefs (eg Acropora,Pocillopora)19.Afewdaysbeforespawning(September-OctoberforAcropora),afragment(15*20cm) of several colonies will be collected and placed in an aquarium with open circuit. Duringspawning,gameteswillbecollectedand fertilizationexperimentswillbeperformedaccordingtothe protocol described byHédouin&Gates (2013)20. Gameteswill be exposed for 4h30and72h,respectively, five sea water solutions containing increasing concentrations of sunscreen. Thefertilization success will be determined by counting the embryos developed normally underbinocularmicroscope.Larvaldevelopmentisobservedafter24,48and72handlarvaewithnormaldevelopmentvs.Abnormalwillbecountedunderabinocularmicroscope.Embryoswillbefixedat4.30, 24 and 72 hours to analyze the accumulation of titanium by XRF, SEM-EDX and X-raycomputedtomography(CEREGE).

Thenasecondexperimentwillbeconductedonthe larvaeofcoralPocilloporadamicornis.Thiscoralemitsdirectlyintothewaterlarvaereadytopupate.Thusthecolonieswillbeplacedinindividualaquariums(thedayof thenewmoon)and larvaewillbe recovered inacollector.ThelarvaewillthenbeexposedtoincreasingconcentrationsoffourformulationsselectedintheTask1andtheirrecruitmentandsurvivalratewillbemeasuredover7days.Moreover,TiO2nanoparticleaccumulation will be measured in the free-swimming larvae and in recruits after 7 days ofexposure.Forthispurpose,afterexposition,larvaeandrecruitswillbefixedandanalyzedbyXRF,ortransmissionelectronmicroscopycoupledwithEDXundercryogenicmodeandX-rayComputedtomography.Moreovertheeffectofdifferentformulationswillbetestedontheinteractionbetweencorallarvaeandencrustingcorallinealgaes.Indeed,thesealgaesarerequiredformetamorphosisof the larval recruits (first coral polyp colony, passing pelagic benthic phase) and recent studieshaveshownthatstresscaninhibittheinteractionbetweenalgaeandencrustingcorallarvae,andthusalteringmetamorphosisandthereforecoralrenewal.

Alltheseresultswillprovideaninventoryofharmfuleffectsofvariousformulationstestedonyounglifestagesofcoralsandtoidentifytheformulationhavingtheleastdeleteriouseffects.

LivrableattenduL3.3Classementdesdifférentsfiltresetformulationstestésentermed’effet

délétèresurlescorauxDeliverableL3.3Inventoryofthevariousfiltersandformulationstestedintermofdeletrious

effectsoncorals

T.3.4. Etude d’impact sur lemodèle biologiqueoursin demer - Impact on the seaurchinbiologicalmodel

A.Pinsino(CNRIBIM,Palermo)L’oursin de mer constitue un autre modèle biologique d’intérêt concernant l’étude

d’impactdescrèmessolaires.LeseffetsdesfiltresUVsélectionnésetdesrésidusd’altérationdeformulationsserontétudiéssursessystèmesimmunitaire(cellulaire)etreproductif(embryons)enfonctiondutempsd’exposition.

Cetteapprocheanalytiquemenéeauseinde l’équipedeValeriaMatrangaCellStressandEnvironmentResearchGroup, de l’Istituto diBiomedicina e ImmunologiaMolecolare, Palermo,qui intègre leprojetECO-Sun.Ledétailde l’approcheanalytiqueestpréciséci-dessousdans laversionanglaiserédigéeparlepartenaire.


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ThisanalyticalapproachconductedwithintheteamofCellStressandEnvironmentResearchGroup founded by Valeria Matranga, of the Istituto di e Biomedicina Immunologia Molecolare,Palermo,joinedtheECO-Sunproject.

Theseaurchin isanattractiveandalternativeproxy tohumannon-mammalianmodel for

exploringthesafetyofsunscreens,asitshows: i)noethicalnormativeproblems, infullrespectofthe3RscriteriaoftheEPAA;ii)easeandresponsivenesstoexperimentalmanipulation;iii)evidenthomologywithhumangenes.Seaurchinpossessesanextraordinaryandsingularadaptivecapacityto environmental changes, due to its responsive immune system, which provides protection,robustness,andmolecularplasticity,bothintheadultandintheembryoniclives21,22.TheeffectsofUVfiltersandformulationsalterationbyproductswillbeexaminedonboththeimmune(cell)andreproductive system (embryos). The vulnerability of the bodymay result in the exacerbation ofinfertility and infectious diseases of practically all-living organisms. Thus, insights on effects ofsunscreens containing nano-TiO2 filters in the sea urchin biological model will have potentialapplication and extension to other taxa until human. Immune exposure will be performed onprimary cultures of sea urchin adult immune cells, in the presence of an anticoagulant solution,that will be cultured for 24 hours in the presence of topical application of different filters andformulations (three-six selected among the most relevant). Cell viability will be based on thenumberofdeadcellsvsthetotalnumberofcells,cellmorphology,andcelladhesioncapacity(e.g.stainingcellswithfluorescentdyes).Embryonicdevelopmentwillbeanalysedevaluatingchangesin morphology and differentiation (e.g. staining with fluorescent dyes for ecto- meso- andendoderm)over48hoursexposure.Analysisby transmissionelectronmicroscopy(TEM)(LITEN)andX-raynanotomography(CEREGE)todeterminewhetherthenanoparticleshavepenetratedornotcellsandtissuewillbeperformedbyCEREGE.

Theinflammatoryresponseonbothadultimmunecellsandembryoswillbeperformedby:i)Western Blotting with commercial antibodies against target proteins (e.g. TLR4, IL-6, hsp70,p38Mapk) and ii) quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR) todetect and quantify target transcripts involved (e.g. TLR4, NFkB, Jun, p38Mapk). Sea urchinInflammatory studies could be comparedwithDermal risk studies (T.2) but this last part of thestudywill dependon thepossible financingofBiochemical andMolecularReagentsandSupportMaterials.

EstimatedTime:fromfourtosevenmonths.Livrable attendu L3.4 Détermination du degrès de toxicité/danger des différents filtres et

formulationssurlemodèlebiologiqueoursindemer.Deliverable L3.4Determination of the degree of safety/ toxicity of the different filters and

formulationsintheseaurchinbiologicalmodel

Tâche4:Etudedurisqueliéàlafindevieduproduit-Riskassessmentrelatedtotheendoflife

Responsable-Responsible:C.Santaella(LEMIRE)Partenairesassociés-Associatedpartners:CEREGE,INERIS/Ardevie,LITEN

T.4.1.Devenirdes résidusde crèmesolaireau seindes systèmesde traitementdedéchets liquides et solides - Fate of the sunscreen residues in waste water and solidtreatmentplants

P.Hennebert(INERIS),J.Labille(CEREGE)LeprojetEcoSUNseracroiséavecleprojetSerenadeNanoStep(CEREGE,LEMIRE,LITEN,

SUEZ,ALLIOS,LOTUS,M2P2)visantàétudierl’impactdenanomatériauxsurlefonctionnementd’une station d’épuration et la valorisation des boues (méthanisation et épandage). Les


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nanomatériaux sélectionnés dans EcoSUN viendront alimenter le projet NanoStep. Les bouesactives produites seront caractérisées en commun pour les deux projets et testées sur unsystèmeterrestre.

Eninteractionforteaveclatâche3.2,nousproposonsd’étudieraulaboratoireledevenirdesnanoparticulesetproduitsassociésdansleseauxuséesdomestiquesetdansleslixiviatsdedécharge. Les formulations retenues dans les tâches précédentes serontmises en suspensiondansdel’eaurésiduaireprélevéeenentréedeSTEP,etdansdulixiviatdedéchargeprélevéenentréedebassindetraitementdurantdestempscomparablesauxtempsdeséjourréels.

Lesteneursentitaneensuspensionenphaseliquideserontmesuréesparmicro-etultra-filtrationtangentielleencascadeetmesuredesélémentsàl’ICP-OES.Lecarboneorganiquetotaletlepotentielzêtaetladistributiondetaillesserontégalementmesurés.LapartitiondutitanedeseauxetlixiviatsverslesbouesdeSTEPetdedéchargepourraainsiêtreestimée.

Desmesuresdu titane total et lixiviable (méthodenormaliséedesdéchetsEN12457-2)d’une dizaine de boues de STEP (collectées hors période d’usage de crème solaire dans lamesuredupossible)etdebouesde lixiviatdedéchargeprovenantdesquatrecoinsdeFranceseront également menées. A titre d’information, une teneur en Ti colloïdal de 32 µg/L a étédétectéeen2012dansunlixiviatdedécharge23.Lateneurentitanetotal(pouvantprovenirdemultiples origines) donnera le «bruit de fond» global. La concentration totale de titane a étémesuréedans13bouesdeSTEP, révélantunordredegrandeurde50à400mg/kg(donnéesINERIS2013nonpubliées).Lateneurentitanelixiviableindiquerasidutitanepeutêtreré-émisdesbouesdestationd’épurationoudesbouesdelixiviatdedéchargeversl’environnement.Lesteneursetl’émissiondesbouesdeSTEPserontutilesàlatâche4.3,puisquelesbouesdeSTEPpeuvent être valorisées après contrôle comme matière fertilisante recyclée en agriculturefrançaise.Lesteneursetl’émissiondesbouesdelixiviatdedéchargepermettrontdevérifiersilesdéchargessontbiendes«puits»(finaux)pourcenanomatériau.

TheEco-SUNprojectwillbemergedwiththeSerenadeNanoStepproject(CEREGE,LEMIRE,

LITEN,SUEZ,ALLIOS,LOTUS,M2P2) to study the impactofnanomaterialson theoperationofawastewatertreatmentplantandsludgerecovery(biogasandspreading).Nanomaterialsselectedin Eco-SUN will be provided to the NanoStep project. The activated sludge produced will becharacterizedincommonforbothprojectsandtestedonagroundsystem.

In close interaction with the Task 3.2, we propose to study in the laboratory the fate ofnanoparticlesandrelatedproductsindomesticsewageandthelandfillleachate.TheformulationsselectedfrompreviousTasksusedwillbespikedintothewastewatercollectedinWWTPinput,andin the leachatecollected in treatment tank inlet,during timecomparable to theactualresidencetime.

Thetitaniumcontentinsuspensionintheliquidphasewillbemeasuredbytangentialmicroand ultrafiltration cascade andmeasurement of elements by ICP-OES. The total organic carbonandthezetapotentialandsizedistributionwillalsobemeasured.ThepartitionoftitaniumfromwatertosludgeWWTPorlandfillcanthusbeestimated.

Measurementsoftotalandleachabletitanium(standardmethodEN12457-2waste)oftenWWTPsludge(collectedoutofperiodofsunscreenusetotheextentpossible)andlandfillleachatesludgesfromfourcornersofFrancewillalsobeconducted.Forinformation,acolloidalTicontentof 32 µg/Lwas detected in 2012 in a landfill leachate23. The total titanium content (which cancome from multiple sources) gives the global "background noise". The total concentration oftitaniumwasmeasuredin13WWTPsludge,revealinganorderofmagnitudeof50to400mg/kg(INERIS unpublished data 2013). The leachable titanium contentwill indicatewhether titaniumcan be released from sewage sludge or from landfill leachate sludge into the environment. Thelevels and the production rate ofWWTP sludgewill be useful to the Task 4.3, since theWWTPsludge can be reused after checking in French agriculture as fertilizer recycledmaterial. The Tilevelsandtheemissioninlandfillleachatesludgewillenabletocheckwhetherthedischargesare"sinks"(end)forthisnanomaterial.


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LivrableattenduL4.1:BilandedistributiondesnanoparticulesdefiltreUV(injectées)danslesdifférentesphasesconstituantleseauxuséesouleslixiviatsdedécharge.

Deliverable4.1:ReportonthedistributionofUVfilternanoparticles(previouslyspiked), inthedifferentphasesconstitutingwastewaterorlandfillleachates

T.4.2.Transfertdesrésidusdecrèmessolairesdanslesmilieuxporeux-Transferofsunscreenresiduesinporousmedia

S.Motellier(LITEN)De façon classique, l’étude du transfert de polluants, qu’ils soient nanoparticulaires ou

non, repose sur des expériences en colonne de milieu poreux avec un suivi quantitatif dupolluant dans l’effluent percolant à l’aide de techniques analytiques classiques en ligne(Spectrométrie UV/fluorescence, conductivité) ou en différé après collecte (Spectrométried’absorptionatomique,ICP-MS).

L’objectifestdedéfinirlesconditionsphysico-chimiquesorientantverslarétentionoulamigration des résidus de crème solaire dans le système sol. Les expériences de transfertproposéesseronteffectuéesencolonnesenconditionsaturée.Lemilieuporeuxchoisiseraunsable modèle, parfaitement caractérisé et de composition relativement « simple ». Lesparamètresprisencompteserontchoisisparmilessuivants:

-Naturedesnanoproduits:Noustravailleronssurdeuxcasderésidusd’altération(filtresouformulations)présentantdescaractéristiquesdifférentes(ex.hydrophobie).

-Composition du milieu : une solution de sol synthétique simple composée de selsmajoritaires (Ca2+) serautiliséedansunpremier tempspour le scénarioépandage.Egalementdes complexants organiques (acides humiques/fulviques) ou des eaux de rivière ou marinesynthétiques pourront être utilisées dans la même approche pour étudier la mobilité desnanoparticulesdanslessédimentsenconditionsplusréelles.

Les effluentsde colonne serontprélevés à l’aided’un collecteurde fractions et analysésavecl’aidededifférentestechniques.Lapercéedesnanoparticulesseraquantifiéeparl’analysedu Ti total par ICP-MS et leur morphologie sera étudiée par MET. De plus des techniquesnovatricespertinentesserontdéveloppéestellesquelefractionnementparcouplageflux-forcecoupléeàlaspectrométriedemasseàplasmainduit(FFF-ICP-MS)oulesingleparticle(SP)-ICP-MSafindecaractériserdefaçonpluscomplèteceseffluents(tailleetconcentration).

Enfonctiondesrésultatsobtenus,lamesuredupotentielzetadesparticulesetdusoldansles différents milieux testés pourra être réalisée. Ce paramètre possède un rôle majeur dansl’affinité, et donc la rétention, des nanoparticules vis à vis des particules de sol et devraitpermettreunemeilleurecompréhensiondesrésultatsobtenusenexpériencesdetransfert.

Enfin,uneapprocheclassiqueavecétablissementd’isothermesd’adsorption(expériencesenbatch)estenvisagée(sousréservedepossibilitéexpérimentale,enparticulierauregarddelagranulométrie)afindecompléterlesdonnéespermettantunemodélisationdesexpériencesdetransfertencolonne.

Conventionally, the study of pollutants transfer, nanoparticulate or not, is based on

experimentsusingpercolationcolumnfilledwithaporousmediumandconnectedtoaquantitativemonitoring of the pollutant in the outlet, using in-line analytical techniques (SpectrometryUV /fluorescence,conductivity)orofflineaftercollection(atomicabsorptionspectrometry,ICP-MS).

The objective here is to define the physicochemical conditions driving the retention vs.migration of the sunscreen residues in a soil system. The proposed transfer experiments will becarried out in columns in saturated condition. The chosenporousmediumwill be amodel sand,perfectlycharacterizedandwithrelativelybasiccomposition.Theparameterstakenintoaccountwillbechosenfromthefollowing:

- Nature of nanoproducts: We will work on two cases of alteration residues (filters orformulations)withdifferentcharacteristics(e.g.hydrophobicity).


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- Composition of the medium: a simple synthetic solution composed of salts with Ca2+majoritywillbeusedfirsttomimickthesreadingscenario.Alsonaturalorganicmatter(humic/fulvic) or synthetic river water or seawater could be used in the same approach to study themobilityofnanoparticlesinsedimentundermorerealconditions.

Column effluentswill be collected using a fraction collector and analyzedwith the help ofdifferent techniques. The breakthrough of the nanoparticleswill be quantified by analysis of thetotal Ti by ICP-MS and theirmorphologywill be investigated by TEM.More relevant innovativetechniqueswillbedevelopedsuchasfractionationbyfluxcouplingforcecoupledtotheinductivelycoupled plasma mass spectrometry (ICP-MS-FFF) or the single particle (SP) -ICP-MS to furthercharacterizetheseeffluents(sizeandconcentration).

Based on the results obtained, the zeta potentialmeasurement of the particles and of theporoussysteminthevariousmediatestedcanbeachieved.Thisparameterhasamajorroleintheaffinity and thus the retention of nanoparticleswith respect to soil particles and should allowabetterunderstandingoftheresultsobtainedbytransferexperiments.

Finally,aclassicalapproachwithadsorptionisothermsestablishment(batchexperiments)isenvisaged (subject toexperimentalpossibility,particularly inviewof the size) to supplement thedataandallowmodellingofthetransferexperiments.

Livrable attendu L4.2: Rapports de stage d’étudiant sur la mobilité des résidus de crème

solaireoudesfiltresUVenmilieuporeuxDeliverableL4.2:ReportonthemobilityofsunscreenresiduesorUVfiltersinporousmedia

T.4.3.Impactsurunécosystèmeterrestre-ImpactonaterrestrialecosystemC.Santaella(LEMIRE)Nous proposons d’utiliser un modèle simplifié d’écosystème terrestre pour analyser

l’impactdenanomatériauxutilisésdanslaformulationd’écranssolairesainsiqueleursrésidusde finde vie, après relargagedans les eauxd’écoulement et transformationdans les stationsd’épuration.Lapratiqued’épandagedesbouesactivéesestunesourcedecontaminationdessolsagricolesparlesnanomatériaux.Lesolestunematricecomplexedanslaquellelescommunautésmicrobiennesjouentunrôleprimordialsurlerecyclaged’éléments(C,N,P)etlaformationdessols,etoùlesplantessélectionnentdescommunautés,favorablesaudéveloppementdelaplanteetsaprotectioncontrelestress.

Aprèscultured’uneplantedansunsolcontaminéparlesnanoproduitsd’origineouenfindecycledevie,leseffetssontanalysésauniveau:

- des activités enzymatiques et des communautés microbiennes impliquées dans lerecyclageducarbone(betaglucosidase,peroxydaseetphenoloxidase),del’azote(endoprotease)etduphosphore(phosphoesterases)

-dustressoxydantchezlaplante(activitésenzymatiquesdetypesascorbateperoxidaseetcatalase)etdel’homéostasiedesélémentsprélevésdanslesfeuillesetlesracines(ICP-AOS).

Lesnanomatériauxd’origineserontajoutésausoletl’apportdesnanomatériauxenfindevieseferaselonlescénariodel’épandagedebouesdeSTEPs.LesolserasélectionnéenfonctiondesconclusionsdesprojetsSerenadeencoursconcernantletransfertdenanomatériauxdusolverslaplanteetleurimpactsurlesactivitésetcommunautésmicrobiennes(ThèsesSERENADEdeClément Layet etMohamedHamidat). Laplante choisie sera le colza (Brassica napus), uneplanteimportanteenEurope,pourlaproductiond'huilealimentaireetd’agrocarburant.

We propose to use a simplified terrestrial ecosystem model to analyze the impact of

nanomaterials used in the formulation of sunscreens and their residues from end of life, afterleaching in runoff and transformation inWWTP.Thepractice of activated sludge spreading is asource of contamination of agricultural soils by nanomaterials. The soil is a complex matrix inwhich microbial communities play a key role in the recycling of elements (C, N, P) and soil


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formation,andwhereplantsselectcommunities,favorabletothedevelopmentoftheplantanditsprotectionagainststress.

Aftergrowingaplant inasoilcontaminatedwithsunscreenoriginaloraltered, theeffectsareanalyzedthrough:

- Enzymatic activities and microbial communities involved in the recycling of carbon(betaglucosidase, peroxidase and phenoloxidase), nitrogen (endoprotease) and phosphorus(phosphoesterases)

- Oxidative stress in plants (enzymatic activities types ascorbate peroxidase and catalase)andhomeostasisoftheelementstakenfromtheleavesandroots(ICP-OSA).

The original nanomaterials will be added to the soil and the injection of alterationbyproductswillbemimickthescenarioofWWTPsludgespreading.ThesoilwillbeselectedbasedonthefindingsofSerenadeprojectsunderwayconcerningthetransferofnanomaterialsfromthesoil to the plant and their impact on microbial communities and activities (SERENADE ThesesClementLayetandMohamedHamidat).The selectedplant is rapeseed (Brassicanapus), a largeplantinEurope,fortheproductionofedibleoilandbiofuel.

LivrableattenduL4.3: validationdu conceptd’éco-conception surun écosystème terrestre

simplifiéDeliverableL4.3:Validationoftheeco-conceptionapproachonaterrestrialecosystem

Tâche5:Valorisationdesdonnées-DatavalorisationResponsable-Responsible:NovanciaPartenaires associés -Associatedpartners: Cosmed,COSMEBIO,Biocos, CEREGE, INERIS,

LITEN

T.5.1.Dissémination-DisseminationLes données acquises dans le cadre de ce projet seront transmises aux institutions

décisionnelles nationales et Européennes afin d’alimenter une base de données sur laquelles’appuieront les règlementations en cours de réflexion. En France, dans le contexte actuel duProgrammeNational Santé et Environnement PNSE3, ces résultats seront transmis à l’ANSES,quiestenchargedel’évaluationderisquesliésauxnanotechnologies.Lacommunicationseferaen temps réel avec son groupe de travail d’experts « Nanomatériaux et santé – alimentation,environnement, travail », dont Dr. JY Bottero est membre expert, et dont l’objectif estnotamment de produire, régulièrement, un état des connaissances relatif aux dangers, auxexpositions et aux risques sanitaires et environnementaux associés aux nanomatériaux pourl’ensembledeleursusages.

Al’échelleEuropéenne,leCEREGEestimpliquédanslesprogrammesPROSAFE(ProductSafety Forum of Europe) et NANOREG2, dont l’INERIS en est le coordinateur. De même leCEREGE et l’INERIS participe au WPMN de l’OCDE sur la fin de vie et participent donc àl’élaborationd’unevisionintégréedudéveloppementdesnanotechnologiesprenantencompteles risques éventuels et via le labex SERENADE de l’impact de l’éco-conception sur leurdéveloppement. A travers les rapports d’avancement de ces programmes et structures, lesdonnées scientifiques issues de ce projet seront remontées directement à la commissionEuropéenneetàl’OCDE,quipourrontstatuerenmeilleureconnaissancedecausesurl’évolutionàdonneràlaréglementationrelativeauxnanotechnologiesdanslescosmétiques.

De plus, l’association COSMED, forte des 675 adhérents essentiellement PME qu’ellereprésente à l’échelle nationale, constitue un lien privilégié entre le milieu industriel descosmétiqueset les institutionsenchargede larèglementationtellesque l’AgenceNationaledeSécuritéduMédicamentetdesproduitsdeSanté(ANSM),laCommissionEuropéenne,CosmeticEurope,l’AFNOR.Atraversungroupedetravaildédiéauxcrèmessolaires,lesrecommandationsissues de ce projet seront répercutées auprès de tous ces interlocuteurs via ces passerellesprivilégiées.


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Enfin, COSMEBIO®, première association mondiale dédiée au secteur des cosmétiquesnaturelsetbiologiques, fortedeses350sociétésengagées,représentant450marqueset9200produits, est à l’origine des cahiers des charges français et européen qui définissent lescosmétiquesbiologiques.Cescahiersdeschargesn’autorisentquelesécransminéraux(dioxydede titane majoritairement); l’un des principes fondateurs est le respect de l’homme etl’environnement. L’étude d’impact des nanomatériaux est donc primordiale pour le secteur.L’association étudie et accompagne ses adhérents sur ce sujet depuis quelques années. Lavalorisation de l’étude sera donc bénéfique pour les industriels mais également pour lesconsommateursdecosmétiquesnaturelsetbiologiquesquiattendentdesgarantiesderespectdelaplanète.

In fine, les retombées attendues sur ces différents secteurs d’activités sont unerèglementation Européenne et Française mieux adaptées aux risques connus, une meilleureinformationduconsommateur,etuneprisededécisionfacilitéepourlesacteursindustriels.

Data acquired through this project will be provided to national and European decision-

making institutions to feed a database aimed at supporting the regulations currently beingconsidered. In France, in the current context of the National Programme on Health andEnvironmentPNSE3,theseresultswillbeforwardedtotheANSES,whichisinchargeofassessingrisksassociatedwithnanotechnologies.Communicationcantakeplacethroughtheworkinggroupofexperts"Nanomaterialsandhealth-food,environment,labor,"whichDr.JYBotteroisanexpertmember, and which aims in particular to produce regularly a state knowledge on hazards,exposuresandhealthandenvironmentalrisks,relatedtoforalltypesofuseofnanomaterials.

AttheEuropeanlevel,theCEREGEisinvolvedinprogramsPROSAFE(ProductSafetyForumof Europe) and NANOREG2 including INERIS as the coordinator. Similarly CEREGE and INERISparticipate in OECDWPMN on end of life and are therefore involved in the development of anintegratedvisionofthedevelopmentofnanotechnologies,takingintoaccountpotentialrisksandthroughSERENADElabextheeco-designdevelopmentofnanomaterials.Throughtheadvancementof these programs and reporting structures, scientific data from this projectwill directly lift theEuropeancommissionandtheOECD,whichwilldecideinabetterinformeddecisiononchangestotheregulationstogiveonnanotechnologyincosmetics.

Inaddition, theCOSMEDassociation, strongof675memberswhichrepresentmainlySMEsnationwide, is a privileged link between industrial cosmetics and institutions in charge ofregulation, such as the National Security Agency Medicines and Health Products (MSNA), theEuropean Commission, European Cosmetic, AFNOR. Through a working group dedicated tosunscreen, the recommendations from this project will be passed to all those privilegedinterlocutorsviathesegateways.

Finally,COSMEBIO®firstglobalassociationdedicatedtothenaturalandorganiccosmeticsector, strong of its 350 companies involved, representing 450 brands and 9200 products, is theorigin of the FrenchandEUpublic standards that define organic cosmetics. These specificationsallowonlymineralsunscreens(titaniumdioxidemainly);oneofthefoundingprinciplesisrespectformanandtheenvironment.Theimpactassessmentofnanomaterialsisparamountforthesector.Theassociationhasstudiedandsupporteditsmembersonthissubjectforyears.Thevaluationofthe studywillbebeneficial for industrybutalso for consumersofnaturalandorganic cosmeticsawaitingguaranteesofrespectfortheplanet.

Ultimately, the expected impact on these sectors are a French and European regulationsbetter adapted to known risks, better consumer information and decision making easier forindustryplayers

LivrableattenduL5:RecommandationdefiltresUVnano-TiO2etdetypeformulationpour

l’éco-conceptiondecrèmesolaire,intégrantl’étuded’impactsurtoutlecycledevieduproduit.DeliverableL5:Recommendationofnano-TiO2UV-filtersandformulationtypesfortheeco-

designofsunscreen,integratingimpactassessmentallalongtheproductlifecycle


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T.5.2.Etudedecas–CasestudyVolet socio-économique : coûts / bénéfices de l’usage des nanoparticules - le cas des

crèmessolaires1. interaction avec les pôles de compétitivité et avec les partenaires industriels et

associatifs(cosmétique)2.étudebibliographiquecentréesurlesvolumesenjeuàtouteslesétapesducycledevie:

volumes de TiO2, volumes de crèmes, volumes de déchets, volumes dans la mer, dans l'eaud'épuration,etc.

3. établissement d'un rapport portant sur la chaine de valeur des crèmes solaires entermesdecoûts/bénéficessocio-économiques.

Socio-economic component: the cost / benefit of the use of nanoparticles - the case of

sunscreen1. interaction with competitiveness clusters and with industrial partners and associations

(cosmetics)2.literaturereviewfocusedonthevolumesinvolvedatallstagesofthelifecycle:volumesof

TiO2,creamandwaste,inthesea,WWTP…3.Establishmentofareportonthevaluechainofsunscreensintermsofsocio-economiccost

andbenefits.

Référencesbibliographiques-Literaturereferences1. RÈGLEMENT (CE) No 1223/2009 DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 30novembre2009relatifauxproduitscosmétique;Journalofficieldel’Unioneuropéenne.2. SCCS OPINION ON Titanium Dioxide (nano form) COLIPA n° S75; SCCS ScientificCommitteeonConsumerSafety:2014.3. Auffan,M.; Pedeutour,M.; Rose, J.; Masion, A.; Ziarelli, F.; Borschneck, D.; Chaneac, C.;Botta, C.; Chaurand, P.; Labille, J.; Bottero, J. Y., Surface structural degradation of TiO2-basednanomaterialusedincosmetics.Environ.Sci.Technol2010,44,(7),2689-2694.4. Labille,J.;Feng,J.H.;Botta,C.;Borschneck,D.;Sammut,M.;Cabie,M.;Auffan,M.;Rose,J.;Bottero, J. Y., Aging of TiO(2) nanocomposites used in sunscreen. Dispersion and fate of thedegradationproductsinaqueousenvironment.EnvironPollut2010,158,(12),3482-3489.5. Fouqueray,M.;Dufils,B.;Vollat,B.;Chaurand,P.;Botta,C.;Abacci,K.;Labille,J.;Rose,J.;Garric, J., Effects of aged TiO2 nanomaterial from sunscreen on Daphnia magna exposed bydietaryroute.EnvironPollut2012,163,55.6. Bigorgne,E.;Foucaud,L.;Lapied,E.;Labile,J.;Botta,C.;Sirguey,C.;Falla,J.;Rose,J.;Joner,E.J.;Rodius,F.;Nahmani,J.,EcotoxicologicalassessmentofTiO2byproductsontheearthwormEiseniafetida.EnvironPollut2011,159,(10),2698-2705.7. Lapied,E.;Nahmani, J.Y.;Moudilou,E.;Chaurand,P.;Labille, J.;Rose, J.;Exbrayat, J.-M.;Oughton,D.H.;Joner,E.J.,EcotoxicologicaleffectsofanagedTiO2nanocompositemeasuredasapoptosisintheanecicearthwormLumbricusterrestrisafterexposurethroughwater,foodandsoil.EnvironmentInternational2011,37,(6),1105.8. Fouqueray,M.;Noury,P.;Dherret,L.;Chaurand,P.;Abbaci,K.;Labille,J.;Rose,J.;Garric,J., Exposureof juvenileDanio rerio toagedTiO2nanomaterial fromsunscreen.EnvironmentalScienceandPollutionResearch2013,20,(5),3340-3350.9. Foltete,A.-S.;Masfaraud,J.-F.;Bigorgne,E.;Nahmani,J.;Chaurand,P.;Botta,C.;Labille,J.;Rose, J.;Ferard, J.-F.;Cotelle,S.,Environmental impactofsunscreennanomaterials:EcotoxicityandgenotoxicityofalteredTiO2nanocompositesonViciafaba.EnvironPollut2011,159, (10),2515-2522.


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10. Jomini, S.; Labille, J.; Bauda, P.; Pagnout, C., Modifications of the bacterial reversemutation test reveals mutagenicity of TiO2 nanoparticles and byproducts from a sunscreenTiO2-basednanocomposite.ToxicologyLetters2012,215,(1),54-61.11. Santaella, C.; Allainmat, B.; Simonet, F.; Chaneac, C.; Labille, J.; Auffan, M.; Rose, J.;Achouak, W., Aged TiO2-Based Nanocomposite Used in Sunscreens Produces Singlet Oxygenunder Long-Wave UV and Sensitizes Escherichia coli to Cadmium. Environmental Science &Technology2014,48,(9),5245-5253.12. Botta,C.;Labille, J.;Auffan,M.;Borschneck,D.;Miche,H.;Cabie,M.;Masion,A.;Rose, J.;Bottero,J.Y.,TiO(2)-basednanoparticlesreleasedinwaterfromcommercializedsunscreensinalife-cycleperspective:Structuresandquantities.EnvironPollut2011,159,(6),1543-1548.13. Ficheux,A.S.;Chevillotte,G.;Wesolek,N.;Morisset,T.;Dornic,N.;Bernard,A.;Bertho,A.;Romanet, A.; Leroy, L.; Mercat, A. C.; Creusot, T.; Simon, E.; Roudot, A. C., Consumption ofcosmeticproductsbytheFrenchpopulationsecondpart:Amountdata.FoodChemToxicol2016,90,130-141.14. Ficheux, A. S.; Wesolek, N.; Chevillotte, G.; Roudot, A. C., Consumption of cosmeticproductsbytheFrenchpopulation.Firstpart:Frequencydata.FoodChemToxicol2015,78,159-169.15. Andradea,T.A.;Aguiara,A.F.;Guedesa,F.A.;Leitea,M.N.;Caetanob,G.F.;Coelhoc,E.B.;Dasd,P.K.;Fradeb,M.A.,ExvivoModelofHumanSkin(hOSEC)asAlternativetoAnimaluseforCosmeticTests.ProcediaEngineering2015,110,67-73.16. Slomberg,D.;Ollivier,P.;Radakovitch,O.;Baran,N.;Sani-Kast,N.;Miche,H.;Borschneck,D.;Grauby,O.;Bruchet,A.;Scheringer,M.;Labille, J.,CharacterizationofsuspendedparticulateandnaturalorganicmatterintheRhôneRiver:Insightsintoselectingsurfacewateranalogues.EnvironmentalChemistry2015submitted.17. Praetorius, A.; Labille, J.; Scheringer, M.; Thill, A.; Hungerbuhler, K.; Bottero, J. Y.,Heteroaggregation of Titanium Dioxide Nanoparticles with Model Natural Colloids underEnvironmentally Relevant Conditions. Environmental Science & Technology 2014, 48, (18),10690-10698.18. Labille, J.; Harns, C.; Bottero, J. Y.; Brant, J., Heteroaggregation of titanium dioxidenanoparticleswithnaturalclaycolloidsunderenvironmentallyrelevantconditions.Environ.Sci.Technol2015underrevision.19. Carroll, A.; Harrison, P.; Adjeroud, M., Sexual reproduction of Acropora reef corals atMoorea,FrenchPolynesia.CoralReefs2006,25,(1),93-97.20. Hedouin,L.;Gates,R.D.,Assessing fertilization successof the coralMontipora capitataundercopperexposure:Doesthenightofspawningmatter?MarPollutBull2013,66,(1-2),221-224.21. Pinsino,A.;Russo,R.;Bonaventura,R.;Brunelli,A.;Marcomini,A.;Matranga,V.,Titaniumdioxidenanoparticles stimulate seaurchin immunecellphagocyticactivity involvingTLR/p38MAPK-mediatedsignallingpathway.SciRep-Uk2015,5.22. Pinsino,A.;Bergami,E.;DellaTorre,C.;Vannuccini,M.;Addis,P.;Secci,M.;Dawson,K.;V.,M.;I.,C.,Aminomodifiedpolystyrenenanoparticlesaffectsignallingpathwaysoftheseaurchin(Paracentrotuslividus)embryos.submitted.2016.23. Hennebert, P.; Avellan, A.; Yan, J. F.; Aguerre-Chariol, O., Experimental evidence ofcolloids and nanoparticles presence from 25 waste leachates.Waste Manage 2013, 33, (9),1870-1881.


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Calendriersprévisionnel-ExpectedProjectAgendaLeprojetdémarreraofficiellementle1ernovembre2015.TheprojectstartsoficiallyonNovember1st,2015.

Légende-legend::Tâchescommunesàplusieurspartenaires:TâchesassuréesparlepostdocCEREGE:TâchesassuréesparlepostdocmutualiséLITEN:TâchesassuréesparlepostdocmutualiséBIA:TâchesassuréesparlepostdocLEMIRE:TâchesassuréesparlestagiaireIsterre:TâchesassuréesparlestagiaireLITEN:TâchesassuréesparlestagiaireNovancia:TâchesassuréesparlestagiaireCRIOBE:TâchesassuréesparlestagiaireCNRIBIM

Tâches - Tasks année - year 1 année - year 2 année - year 3

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 1.1. Sélection de filtres UV

1.2. Synthèse de nano-TiO2 enrobé

1.3. Formulation : préparation et caractérisation

L1

2. Risque par exposition cutanée L2

3.1. Vieillissement du nanomatériaux

L3.1

3.2. Devenir dans la colonne d’eau L3.2

3.3. Impact sur l’écosystème récifal L3.3

3.4.Impact sur l’oursin de mer L3.4

4.1. Devenir dans les systèmes de traitement de déchets liquides et solides

L4.1

4.2. Transfert dans les milieux poreux L4.2

4.3. Impact sur un écosystème terrestre L4.3

5.1. Volet socio-économique L5

5.2. Valorisation et dissémination

eco-sun - eco-conception de crèmes solaires utilisant des ......• altered skin • hair follicle...

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