L’environnement est pollué par les microplastiques dans le monde entier. Les minuscules particules pénètrent dans les chaînes alimentaires, et donc dans les systèmes digestifs des animaux et des humains; de plus, ils peuvent être inhalés. Au lieu d’être excrétés, de petits microplastiques peuvent être incorporés dans les tissus corporels.
Une équipe de recherche de l’Université de Bayreuth a maintenant découvert que les particules microplastiques trouvent plus facilement leur chemin dans les cellules vivantes si elles étaient exposées à des milieux aquatiques naturels, c’est-à-dire l’eau douce et l’eau de mer.
Les biomolécules présentes dans l’eau se déposent sur les surfaces microplastiques, ce qui favorise l’internalisation des particules dans les cellules. Les chercheurs présentent leurs résultats dans « Progrès scientifiques« .
L’équipe de recherche interdisciplinaire dirigée par le professeur Christian Laforsch (écologie animale) et le professeur Holger Kress (physique biologique) s’est concentrée sur les particules microplastiques d’un diamètre d’environ trois micromètres pour la nouvelle étude. Des particules de cette taille se trouvent souvent dans l’environnement.
Pour simuler leur exposition dans l’environnement, certaines particules microplastiques ont été placées dans l’eau douce d’un étang artificiel, tandis que d’autres particules microplastiques ont été placées dans l’eau salée d’un aquarium marin. Des biomolécules ont été déposées sur les surfaces de ces particules dans un délai d’exposition de deux semaines.
Les examens spectroscopiques indiquent que ces biomolécules sont des glucides, des acides aminés, des acides nucléiques et des protéines. Nous parlons d’une « éco-couronne » qui se forme sur les particules microplastiques dans un environnement naturel. «
Anja Ramsperger M.Sc, première auteure de l’étude et doctorante, Département d’écologie animale I et Groupe de physique biologique, Université de Bayreuth
L’équipe de recherche a maintenant examiné les particules microplastiques recouvertes de biomolécules pour voir comment elles interagissent avec les cellules vivantes. A cette fin, des cellules d’une lignée cellulaire de souris établie ont été utilisées. Afin de distinguer si les particules sont réellement internalisées ou n’adhèrent qu’à l’extérieur des cellules, des composants importants de l’intérieur de la cellule, les filaments d’actine, ont été colorés.
Sur les images microscopiques résultantes, les particules internalisées pourraient être reconnues comme des « trous noirs ». «Le marquage fluorescent des filaments d’actine nous a permis de voir exactement quelles particules étaient internalisées par les cellules. Sur la base de méthodes spectroscopiques, nous avons vérifié que ces particules étaient bien des microplastiques – ou plus précisément: des particules de polystyrène – et non des impuretés accidentelles», explique le Prof Dr. Holger Kress, professeur de physique biologique à l’Université de Bayreuth.
Le groupe témoin dans cette expérience était constitué de particules microplastiques qui avaient été incubées dans de l’eau ultra pure et n’étaient donc pas recouvertes d’un éco-corona. Il s’est avéré que ces particules microplastiques non traitées n’étaient qu’occasionnellement internalisées par les cellules.
« Notre étude soutient l’hypothèse selon laquelle les microplastiques qui ont été exposés à l’environnement naturel – et sont donc recouverts de biomolécules – non seulement traversent le tube digestif lorsqu’ils sont ingérés avec de la nourriture, mais peuvent également être incorporés dans les tissus. L’enrobage des biomolécules peut agir comme une sorte de cheval de Troie qui permet aux plastiques d’être internalisés dans des cellules vivantes. Les dommages précis que les particules peuvent causer ici n’ont pas encore été suffisamment étudiés. On ne sait pas non plus quelles propriétés des microplastiques sont réellement responsables des effets négatifs. Ces questions représentent un sujet central pour le Centre de recherche collaboratif «Microplastiques» de Bayreuth. Il est important de trouver des réponses précises à ces questions afin de pouvoir développer à l’avenir de nouveaux matériaux et solutions dans ce domaine », explique le professeur Dr. Christian Laforsch, porte-parole du Centre de recherche collaboratif « Microplastics » financé par le DFG à l’Université de Bayreuth, et C poils de l’écologie animale I.
« Le réseau interdisciplinaire du Centre de recherche collaboratif » Microplastiques « nous permet d’examiner les questions complexes que ce sujet pose avec la nécessaire diversité d’approches et de perspectives de recherche. La nécessité d’une approche interdisciplinaire est évidente dans l’étude maintenant publiée. Scientifiques de divers horizons les disciplines scientifiques de l’Université de Bayreuth y ont contribué – de l’écologie animale à la chimie des polymères, en passant par la physique biologique », explique Laforsch.
La source:
Référence du journal:
Ramsperger, AFRM, et al. (2020) L’exposition environnementale améliore l’internalisation des particules microplastiques dans les cellules. Progrès scientifiques. doi.org/10.1126/sciadv.abd1211.
