L'omniprésence des déchets plastiques dans l'environnement entraine la formation de micro- et nanoplastiques (MNP) que nous ingérons quotidiennement via l'eau et l'alimentation. Leur impact sur la santé humaine, en particulier sur l'épithélium intestinal et chez les populations sensibles, comme les personnes atteintes de la
maladie de Crohn*, reste une préoccupation majeure. Plusieurs études menées au
CEA-Irig ont comparé les effets cellulaires de polymères conventionnels (PET,
PS) et biodégradables (PLA,
PCL), sous forme native ou artificiellement vieillis dans des conditions environnementales, afin d'évaluer leur potentielle toxicité.
À l'aide de modèles
in vitro reproduisant l'épithélium intestinal humain de sujets sains ou présentant une prédisposition génétique à la maladie de Crohn, les chercheurs ont montré que les MNPs s'accumulaient fortement dans les cellules (jusqu'à 20 % pour le PET). Malgré cette accumulation, seule une très faible
toxicité aiguë* a été observée
in vitro, que les polymères soient biodégradables ou non. Les travaux révèlent également que le PCL se dégrade à l'intérieur des cellules et y libère des oligomères, dont l'impact reste limité. En outre, le vieillissement des particules, simulant leur exposition prolongée dans l'environnement, n'accroît pas leur toxicité.
En revanche, une de ces études montre qu'in vivo les MNPs de PS altèrent la perméabilité intestinale et y induisent des effets toxiques significatifs. Ces résultats suggèrent que les effets des MNPs observés
in vivo ne proviennent probablement pas d'une réponse de l'épithélium intestinal. La littérature suggère que le
microbiote* pourrait participer aux effets des MNPs observés
in vivo. Utiliser un modèle
in vitro plus complexe, reproduisant l'ensemble des lignages cellulaires de l'intestin et incluant le microbiote, pourrait permettre de mieux reproduire
in vitro les effets observés
in vivo.
© CEA-Irig/SyMMES/CIBEST
Figure : Image de microscopie à fluorescence de cellules épithéliales intestinales exposées à des MNPs de PS fluorescentes vertes. Orange : cytosquelette, bleu : noyau, vert : MNPs. Echelle : 50 µm.
Ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur les effets des nanoplastiques – qu'ils soient conventionnels ou biodégradables– sur la barrière intestinale. Alors que les modèles
in vitro mettent en évidence des effets globalement modérés sur les cellules épithéliales intestinales, les expériences
in vivo révèlent une toxicité plus importante, suggérant que d'autres types cellulaires sont à l'origine des observations
in vivo. L'évaluation de ces effets sur des modèles de cultures primaires d'épithélium intestinal ou sur des
organoïdes intestinaux*, pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes impliqués. Cette compréhension pourrait alors favoriser le développement de stratégies de prévention et, à terme, de prise en charge adaptée.
Maladie de Crohn* : maladie inflammatoire chronique de l'intestin pouvant altérer la fonction de barrière de l'épithélium intestinal.
Toxicité aiguë* : effets néfastes (altération de la viabilité) observés lors d'expositions de courte durée à des doses élevées.
Microbiote* : ensemble des micro-organismes (bactéries, levures, …) vivant dans l'intestin. Il joue un rôle important, notamment lors de la digestion.
Organoïdes intestinaux* : structures tridimensionnelles cultivées en laboratoires reproduisant certaines caractéristiques et fonctions de l'intestin, permettant d'étudier son fonctionnement dans des conditions physiologiquement proches.
PET : polyethylene téréphtalate;
PS : polystyrène;
PLA : acide polylactique;
PCL : polycaprolactone.
Tutelles UMR : CEA, CNRS, UGA, Grenoble-INP (Irig-SyMMES).
Financements : ANR (PLASTOX), ANSES (EXMINA), PEPR (Recyclage, recyclabilité et ré-utilisation des matières), Union Européenne (PLASTICHEAL).
Collaborations : INSERM Institut de recherche en santé digestive (IRSD), Irig-IBS, Irig-LCBM, Iramis-Lions, Université Autonome de Barcelone.