Nanoplastique

Les nanoplastiques sont des nanoparticules de plastique plus petites que cent nanomètres ou un micromètre (selon les auteurs et les définitions). Ce sont des polymères synthétisés à échelle nanoscopique par l'Homme pour l'industrie ou dans le cadre de travaux de recherche[1], ou sont des déchets ou sous-produits de déchets issus de la dégradation ou décomposition de plastiques, par exemple sous l'effet de l'usure, de l'abrasion ou à d'autres formes de dégradation[2],[3]. Leur présence dans l'environnement pourrait avoir été très sous-estimée, car au milieu des années 2010, il s'agit encore de la frange la moins analysée des microplastiques[4].

Une fois dans l'environnement aquatique[5], ils sont facilement ingérés par les larves ou adultes d'organismes filtreurs (moules, huitres par exemple[6]), par des animaux suspensivores tels que la crevette Artemia franciscana[7] et ainsi toutes les chaînes alimentaires.

« Les nanoplastiques sont probablement le type de déchets marins le moins connu, mais aussi potentiellement le plus dangereux. »[8]. L'évaluation des risques est encore en 2019 balbutiante, notamment en raison des difficultés d'analyses et de caractérisation de ces nanoparticules dans l'environnement[9].

Certaines études ont cherché à anticiper leurs effets, mais les seuils d’effet envisageables au vu des connaissances disponibles semblent à ce jour supérieurs aux concentrations environnementales de nanoplastiques estimées[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16]. Cependant des études publiées en 2014 ont montré que les nanoplastiques inhibent la croissance d'un genre d'algue verte, S. obliquus, ainsi que la reproduction d'un petit crustacé, le Daphnia magna[17].

Histoire

Une vague d'articles scientifiques sur les microplastiques dispersés dans l'environnement et nos aliments est apparue à partir de 2004[18], suscitant peu à peu d'autres travaux sur les nanoplastiques, susceptibles d'avoir des propriétés très différentes. Étant donné leur provenance et comme la production de plastique a beaucoup augmenté depuis le milieu du XXe siècle, et étant donné la longévité du plastique dans la nature, sa large dissémination dans l'environnement[19], et parce qu'une particule de plastique peut donner naissance à un grand nombre de particules de nanoplastique, la contamination de l'environnement naturel, terrestre, aérien et marin et de nos organismes va probablement augmenter[20].

Définition

Comme pour les nanoparticules en général, la taille d'un nanoplastique a une grande importance pour prévoir ses propriétés physiques, chimiques, mécaniques, biocinétiques, de biodisponibilité, toxicologiques et écotoxicologiques. La taille maximale retenue pour définir un nanoplastique varie selon les auteurs.

Origines

Des nanoplastiques peuvent être émises dans le milieu (eau, air ou sol), volontairement ou accidentellement. De même ils peuvent être introduits dans des organismes par ingestion, aussi bien directe que par ingestion d'aliments contaminés, ou par respiration), ou directement s'y former, à partir de microplastiques ou de fragments de plastiques ou de fibres synthétiques).

Toutes les formes d'abrasion ou de microabrasion de plastiques, et certains processus de décomposition peuvent donner naissance à des nanoplastiques, par exemple via l'usure d'objets, via l'usure de peintures incluant des plastifiants (ex. : marquages routiers), ou encore suite à l'abrasion de millions de pneus en caoutchouc synthétique s'usant au contact des routes.

Des nanoplastiques peuvent être issus :

Dans l'alimentation

Depuis qu'on les cherche, on en trouve dans de nombreux aliments solides et liquides, un des records semblant être le thé issu de sachets synthétiques : Une étude récente (2019)[21] a montré que le thé infusé dans les sachets «soyeux» synthétique contient des milliards de nanoplastiques et de microplastique : « le fait de tremper un sachet de thé en plastique unique à la température d'infusion (95 °C) libère environ 11,6 milliards de microplastiques et 3,1 milliards de nanoplastiques dans une seule tasse de la boisson [...] (nylon et téréphtalate de polyéthylène) »[21] ; quantité qui dépasse de plusieurs ordres de grandeur celles trouvées dans d"autres aliments et boissons. Peu d'études ont porté sur les effets de ces particules sur la santé chez l'Humain, mais des daphnies exposées à ces microplastiques nageaient «follement»[22], et des tests de toxicité aiguë faits sur des invertébrés ont conclu que l’exposition aux seules particules libérées par les sachets de thé (pas à la théine) a des effets sur le comportement et le développement (effets de type "dose-dépendant")[21].

Aspects toxicologiques

Les effets toxicologiques des nanoplastiques sont une préoccupation récente, qui ne semblent donc pas avoir été scientifiquement très explorés. Grâce aux études sur les microplastique et sur diverses nanoparticules, on sait qu'ils peuvent être inhalés et passer directement dans le sang, ou être ingérés avec les boissons ou aliments et passer dans l'organisme humain[23] ou dans l'air notamment[24].

Aspects écotoxicologiques

Des morceaux de plastiques de taille variée ont été retrouvés dans les systèmes digestifs de presque tous les grands animaux marins. Des particules de petite taille sont très souvent retrouvées dans les coquillages filtreurs. Ceci laisse supposer que les nanoplastiques sont déjà largement diffusés dans les environnements terrestres et marins. Ward et ses collègues ont montré en 2009 que leur présence dans des agrégats marins facilite leur ingestion par exemple par des larves bivalves filteurs[11]. Peu après, Wegner et ses collègues montraient que le nanopolystyrène interfère avec le comportement alimentaire de la moule commune (Mytilus edulis L.)[13].

Ils peuvent aussi pénétrer le phytoplancton et les algues et, en condition de laboratoire, ils se montrent capables d'inhiber la photosynthèse[12]

On a montré en 2013 que les nanoparticules issues de polystyrène peuvent perturber les couches de lipides qui constituent la membrane cellulaire[25].

En eau douce, on a montré en 2017 que le nanopolystyrène ingéré par la daphnie Daphnia galeata inhibe sa reproduction, et est source d'anomalies du développement embryonnaire[26].

Devenir

Encore plus facilement que les microplastiques, les nanoplastiques peuvent être intégrés dans les organismes (zooplancton notamment[27]). Une fois ingérés ils peuvent contaminer la chaine alimentaire et/ou être excrétés dans les fèces et boulettes fécales, qui dans les eaux douces et marines descendent plus ou moins lentement vers le fond. Cette « neige », composée de déchets métaboliques et de cadavres « chute» en permanence vers les fonds où l'on a déjà trouvé de nombreuses particules de microplastiques[28] qui font alors partie de ce qu'on appelle parfois la litière ou le sédiment anthropogénique[29]. Les nanoparticules étant plus légères que les microparticules, il est possible qu'elles soient beaucoup plus bioassimilables et qu'elles sédimentent moins facilement.

On sait que les mucus des larvacés comptent beaucoup dans la recirculation d'une partie des microplastiques dans la chaine alimentaire ; un transfert de pollution de la surface vers le sédiment peut avoir des impacts différés sur les écosystèmes[28]. Les sédiments peuvent être remobilisés (remis en suspension par des courants marins, des hélices, des éclusées, le chalutage, etc.).

On sait aussi que les plastiques et microplastiques peuvent devenir des surfaces d'adhésion d'autres micropolluants, chimiques cette fois comme du (phénanthrène[30] ou du PCB par exemple[31]), et en se réduisant en taille, ils peuvent eux-mêmes relarguer des métaux toxiques (utilisés comme colorants ou stabilisateurs anti-UV) ou des perturbateurs endocriniens (plastifiants).

Méthodes de détection, d'analyse, de quantification et de monitoring

Parmi les difficultés d'analyse, de caractérisation et de suivi, figure le fait qu'un nanoplastique est à isoler de sa matrice (sédiment, tissu végétal ou animal, sol, etc.). Il tend en outre à s'adsorber sur divers supports, et à fixer diverses autres molécules. Il est enfin rapidement intégré dans des agrégats « hétéroagrégats », ou excrété avec les excréments ou pseudofèces des organismes (filtreurs notamment).

En outre, l'utilisation de filets à plancton pour l'échantillonnage en eau douce ou marine a conduit à une sous-estimation des teneurs des milieux aquatiques et marins en micro- et nanoplastiques.

Inventer un système fiable, peu coûteux et si possible automatisable capable d'identifier, caractériser (type de plastique, taille, forme de la nanoparticule, etc.) et compter avec précision les nanoplastiques est l'un des défis scientifiques à venir. Dans les années 2010, les méthodes de détection et protocoles analytiques sont encore à leurs débuts[18], ce qui fait que les premières études faites sur l'absorption des microplastiques par des êtres vivants et sur leurs effets des toxicologiques, généralement pour des organismes marins, ont été réalisées avec concentrations de nanoplastiques irréalistes pour l'environnement naturel[32].

Des méthodes affinées permettent d'étudier sa cinétique environnementale et/ou sa biocinétique, avec par exemple :

  • l'utilisation de marqueurs fluorescents[33] ;
  • l'utilisation de nanosphères de nanopolystyrène[34],[35], radiomarqué au carbone 14 (14C) pour étudier les capacités d'absorption de nanoplastiques à des doses similaires à celles qu'on peut trouver dans son environnement (<15 µg/L), chez un mollusque d'intérêt commercial, le pétoncle (Pecten maximus). Dans ce cas l'expérimentation a confirmé que l'absorption est rapide, et qu'elle est plus importante pour des particules très petites (24 nm) que pour des particules de 250 nm. Après six heures, l'autoradiographie a montré une accumulation des nanoplastiques de 250 nm dans l'intestin, alors que les particules de 24 nm avaient franchi la barrière intestinale en se dispersant dans tout le corps, ce qui laisse penser que dans une certaine mesure au moins, une translocation au travers des membranes épithéliales est possible. Cette étude a aussi montré que chez cette espèce la dépuration était également relativement rapide, et pour les deux tailles ; Les particules de 24 nm n'étaient plus détectables après 14 j, mais quelques particules de 250 nm étaient encore présentes dans l'organisme 48 j après l'ingestion (il existe donc de possibles expositions aiguës et/ou chroniques).

Au sein du groupe des nanoplastiques, la taille des particules influence donc leur biocinétique. Une modélisation tirée de cette expérience a conclu qu'il faudrait 300 j d'exposition environnementale continue pour que l'absorption atteigne l'équilibre dans les tissus corporels du pétoncle (moins de 2,7 mg de nanoplastiques par gramme de chair). Des études plus anciennes ayant exposés des pétoncles à des nanomatériaux non plastiques (nanoargent[36]) de taille similaire (20 nm) laissent penser que la taille et la composition des nanoparticules pourrait également influer quelque peu sur leur distribution dans les tissus d'absorption.

Références
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Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie
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