Pollution des Microplastiques dans notre Environnement : retrouvés dans les Océans et la Chaîne Alimentaire

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La production mondiale de plastique a atteint environ 320 millions de tonnes par an (L. Wright 2017). Chaque année, une partie non négligeable de ce plastique est perdue et se retrouve dans l’environnement marin. En 2025, les océans pourraient regorger d’environ 250 millions de tonnes de déchets plastiques.

Les microplastiques sont des particules microscopiques de plastiques qui polluent l’environnement. Ils sont principalement retrouvés dans les océans et les mers, ensuite ils sédimentent ou sont ré-ingérés par les animaux aquatiques. La problématique des micro- et nanoplastiques est en pleine essor dans la recherche scientifique.

Qu’est-ce qu’un plastique ?

Un plastique est un polymère, une répétition d’unités moléculaires simples appelées monomères. Voici quelques exemples de plastiques et leurs utilisations :

• Polyéthylènes (PE) : emballages plastiques, sachets

• Polypropylènes (PP) : équipements automobiles, mobilier de jardin, fibres de tapis

• Polystyrènes (PS) : emballages anti-chocs, isolant thermique

• Polychlorures de vinyle (PET) : fils textiles, films, bouteilles

• Polychlorures de vinyle (PVC) : bouteilles plastiques, pots

• Polyesthers, polyuréthanes : une fois moulés, plastiques très solides et durs pour les coques, carrosseries, tableau de bord, chaussures de ski

• caoutchouc naturel (latex d’Hévéas)

Il existe des biopolymères (cellulose, lignine) fabriqués à partir d’organismes vivants. Leur avantage est d’être biodégradables et recyclables.

Les microplastiques de synthèse et issus de la dégradation

Les microplastiques sont définis par leur petite taille <5mm (la limite de taille est discutée selon les publications scientifiques). Ces particules peuvent être visible à l’œil, à une taille nano- ou microcospique. Il existe les

• Microplastiques primaires qui sont synthétisés comme additifs (dans les détergents, la cosmétique et les dentifrices)

• Microplastiques secondaires qui résultent de la dégradation de déchets plastiques (bouteilles, pneus, avec les lessives des vêtements en microfibres…). Cette dégradation a lieu par les UV ou les micro-organismes.

Les plastiques sous l’effet des rayons ultra-violet du soleil se photo-oxydent et s’effritent relarguant des monomères ou des oligomères de plastiques. Couplé à la dégradation par les micro-organismes, la fragmentation du plastique dans les fonds marins (froid + peu d’oxygène) est très lente. Le passage d’une particule de 1 mm à 100 nm pourrait prendre jusqu’300 ans (Galloway et al. 2017). Les particules de taille nanométrique ont tendance à s’agréger avec d’autres solides en suspensions. Elles peuvent interagir avec des protéines pour former une « écocorona ».

Les fragments de plastiques peuvent également être colonisés par les micro-organismes, on parle de biofilm. Ces bactéries altèrent les propriétés physico-chimiques du polymère plastique (bio-détérioration), fragmentent le polymère en monomères (bio-fragmentation), assimilent certaines molécules et le minéralisent (production de métabolites oxydés CO₂, CH₄, H₂O) grâce à leurs enzymes (Vinay Mohan Pathak 2017).

Ces microparticules ont une surface hydrophobe qui peut adsorber et concentrer divers contaminants tels que les hydrocarbures polycycliques aromatiques (PAHs), les pesticides organochlorés, les biphényles polychlorés, les métaux lourds (nickel, zinc, cadmium). Ces contaminants peuvent ensuite être transférés à la chaîne animale alimentaire si les animaux ingèrent ces microplastiques. Le transfert éventuel de ces polluants par les microplastiques soulève des interrogations. Le plastique renferme également des additifs (bisphénol a et phtalates).

Où sont retrouvés ces microplastiques ?

Ces particules sont détectées par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) ou par spectroscopie Raman.

Les microplastiques sont dispersés dans la nature. Une grande partie se déverse du continent vers les océans directement ou par les fleuves. Les gommages contiennent des microbilles de plastique pour exfolier la peau. Ils peuvent utilisés pour modifier la texture d’une crème ou d’un gel ou décorativement dans les produits pailletés/scintillants. Ces particules plastiques proviennent d’industrie de production mais également des usages domestiques à travers les eaux d’épuration ou les cosmétiques ou habits synthétiques. Des microfibres de vêtements peuvent également se détacher lors des lessives. Or les filtres des stations d’épuration ne retiennent pas ces microparticules.

Une part évitable vient également des déchets plastiques abandonnés dans la nature.

Les nanoplastiques sont également utilisés dans les peintures, les adhésifs, dans l’électronique ou comme vecteurs nanoparticulaires de médicaments. Les imprimantes 3D émettent également des nanoparticules plastiques.

Du plastique dans les poissons, le sel de table ?!

Les produits de la mer

Les microplastiques sont également retrouvés dans l’alimentation. Les fruits de mer seraient une source de PCB et de dioxines, en particulier les crustacés. Les dioxines (organochlorés) sont des polluants toxiques résultant de réactions chimiques ou de combustions incomplètes dans l’industrie, les incendies et les éruptions volcaniques. Ces bivalves filtrent une grosse partie d’eau de mer et de nombreuses microparticules sont retenues dans leur branchies.

Une équipe de recherche anglaise (Lusher et al.) a mesuré le taux de microplastiques ingérés dans 10 espèces de poissons pêchés dans la Manche (504 poissons au total). Parmi ceux-ci, 184 poissons ont ingéré du plastique (soit 36,5%). En particulier, le merlan bleu et le grondin rouge ont un taux d’ingestion de plastiques de plus de 50%. Chaque poisson avait ingéré en moyenne 2 morceaux de microplastiques (surtout des polymères semi-synthétiques et des polyamides). Bien que les organes digestifs des poissons ne soient pas consommés par l’homme, cela soulève la question du transfert de ces microplastiques vers d’autres organes, potentiels vecteurs de contamination pour l’Homme.

Les poisons et les crustacés sont les principaux contributeurs de l’exposition alimentaire aux dioxines et PCB (EFSA 2012) bien que cette exposition aux polluants organiques persistants (POPs) entre 2002 et 2010 semble diminuer en Europe. Cependant, les poissons restent une bonne source d’apports en oméga-3 (nutriments indispensables à l’organisme) qui sont également liés à une réduction de mortalité cardiovasculaire. Les auteurs d’une autre étude dans la revue scientifique JAMA (Mozaffarian  et al. 2006) estiment que les effets bénéfiques de la consommation de poissons sont supérieurs aux risques de contamination au mercure, aux PCBs et aux dioxines. Ils conseillent d’en consommer 2 portions par semaine en choisissant les espèces de poissons les moins contaminés. Les femmes enceintes doivent être prudentes par contre.

Le sel de table

Le sel de table n’est pas épargné non plus pour les microplastiques. Le sel est récupéré par évaporation de l’eau de mer puis s’ensuit un processus de cristallisation et de concentration. Or l’éventuel transfert potentiel de contaminants de l’eau vers les cristaux de sel inquiète. L’équipe du chercheur Ali Karami (Nature, Scientific Report 2017) a analysé 17 marques de sel de table provenant de 8 pays différents. Toutes les marques sauf une contenaient des résidus de microplastiques dans leur sel : entre 1 à 10 microplastiques par kg de sel. Sur ces 72 microplastiques extraites, 41,6% étaient des polymères de plastiques. Cependant les auteurs concluent qu’il n’y a pas de danger pour la santé puisque la concentration de ces résidus plastiques est trop faible dans ces sels de table.

Après ingestion, les particules plastiques sont éliminés en partie dans l’organisme via l’urine,  le transport mucociliaire dans les voies aériennes et le lait chez l’Homme. Ces micro-plastiques soulèvent des inquiétude sur une exposition chronique (sur le long terme, journalière) de l’homme. S’ils sont ingérés ou inhalés, ils pourraient s’accumuler et induire de potentiels mécanismes de toxicité : inflammation (production de cytokines), stress oxydatif, induction d’une réponse immunitaire avec les macrophages ou apoptose (Wright SL et al. 2017).

Pollution environnementale

Entre 2011 et 2014, des chercheurs de plusieurs pays (Joleah Lamb et al.  2018) ont observé 159 récifs coralliens en Thaïlande, Indonésie et Australie. Ils ont constaté que les débris plastiques marins pourraient être un événement déclencheur de maladies coralliennes (+20 à 89% du risque) comme des infections au genre Vibrio, une bactérie qui colonise bien les débris de polypropylène.

La revue de Galloway et al. 2017 pointe également des changements comportementaux dans les relations prédateur-proie, la bioturbation et les perturbations du cycle du carbone. La bioturbation est phénomène de transfert d’éléments nutritifs ou chimiques par des êtres vivants au sein d’un compartiment d’un écosystème ou entre différents compartiments.

L’arrivée du plastique pourrait être un marqueur géologique de l’Anthropocène.

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Sources :

Lusher AL, McHugh M, Thompson RC. Occurrence of microplastics in the gastrointestinal tract of pelagic and demersal fish from the English Channel. Mar Poll Bull 2013; 67:94-9

EFSA Update of the Monitoring of Dioxins and PCBs in Food and Feed https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/2832

Dariush Mozaffarian and Eric B. Rimm. Fish Intake, Contaminants, and Human HealthEvaluating the Risks and the Benefits. JAMA. 2006;296(15):1885-1899

Ali Karami et al. The presence of microplastics in commercial salts from different countries. Scientific Reports volume 7, Article number: 46173 (2017)

Vinay Mohan Pathak. Review on the current status of polymer degradation: a microbial approach. Bioresources and Bioprocessing 2017 4:15  (23 Mars 2017)

Joleah Lamb et al. Plastic waste associated with disease on coral reefs. Science  26 Jan 2018: Vol. 359, Issue 6374, pp. 460-462

Wright SL, Kelly FJ. Plastic and Human Health: A Micro Issue? Environ Sci Technol. 2017 Jun 20;51(12):6634-6647

Karen Duis and Anja Coors. Microplastics in the aquatic and terrestrial environment: sources (with a specific focus on personal care products), fate and effects. Environ Sci Eur. 2016; 28(1): 2.

Tamara S. Galloway, Matthew Cole, Ceri Lewis. Interactions of microplastic debris throughout the marine ecosystem. Nature Ecology & Evolution volume 1, Article number: 0116 (2017)