Des chercheurs de l’Université Columbia et de l’Université de Californie à Berkeley ont découvert que les microplastiques et nanoplastiques génèrent spontanément des radicaux libres toxiques au contact de l’eau, remettant en cause l’idée reçue selon laquelle ces matériaux sont chimiquement inertes dans l’organisme humain et l’environnement.
Une étude publiée dans la revue Nature révèle que la fragmentation de ces matières en micro et nanoparticules modifie radicalement la donne des objets en plastique du quotidien, des bouteilles d’eau aux emballages alimentaires, qui reposent sur un principe fondamental : leur inactivité chimique.
À mesure que le plastique se brise en fragments minuscules, sa surface spécifique augmente de façon exponentielle par rapport à son volume. Cette multiplication des surfaces exposées crée des zones d’interaction inédites avec l’eau environnante, déclenchant des réactions chimiques inattendues.
L’eau active la réactivité des polymères
Le cœur du phénomène réside dans la nature hydrophobe des polymères plastiques, c’est-à-dire leur tendance à repousser l’eau. Lorsque les molécules d’eau entrent en contact avec ces surfaces plastiques fragmentées, un environnement favorable au transfert d’électrons se met en place. Les chercheurs ont démontré que l’eau cesse d’agir comme un simple spectateur passif.
Dans le laboratoire de Wei Min à Columbia, les équipes ont mené des expériences chimiques et biologiques complétées par des simulations dynamiques et des calculs théoriques menés par l’équipe de Teresa Head-Gordon à l’Université de Californie à Berkeley. Ces travaux ont mis en évidence un mécanisme précis : les ions hydroxyde présents dans les couches d’eau immédiates au contact de l’interface hydrophobe perdent plus facilement leur électron, générant ainsi des radicaux hydroxyles.
Ces espèces réactives de l’oxygène constituent, selon les scientifiques, des molécules hautement destructrices capables d’altérer les tissus animaux et humains.
Les cellules humaines face aux particules
La portée de ces découvertes touche directement des milieux riches en eau, à l’instar du sang humain, composé d’environ 50 % d’eau, ou des cellules, dont la teneur en eau oscille entre 60 % et 80 %. Si ces particules parviennent à pénétrer la circulation sanguine ou les tissus cellulaires, elles conservent une activité chimique délétère.
Cette réactivité chimique offre une piste d’explication pour les corrélations récemment établies par plusieurs publications médicales de premier plan entre l’exposition aux microplastiques et des pathologies graves, telles que les accidents vasculaires cérébraux, les crises cardiaques, la démence ou les tumeurs cérébrales. Jusqu’à présent, le mécanisme pathologique manquait en raison du dogme de l’inertie plastique.
Les sources de contamination quotidienne sont multiples. Les processus domestiques et industriels libèrent massivement ces particules, qu’il s’agisse du chauffage au micro-ondes, de l’exposition au soleil des bouteilles d’eau stockées, des rejets de machines à laver ou des perfusions intraveineuses en milieu hospitalier.
L’industrie cherche des polymères plus sûrs
Le gouvernement fédéral américain a ainsi lancé un programme de 144 millions de dollars pour contrer la présence de microplastiques toxiques dans le corps humain. Parallèlement, l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis (EPA) a ajouté pour la première fois les microplastiques à sa liste de contaminants préoccupants pour l’eau potable.
Sur le plan industriel, les chercheurs estiment que ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles solutions d’ingénierie. Les polymères les plus hydrophobes testés, tels que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), génèrent une activité radicalaire plus marquée que des matériaux plus hydrophiles comme le polyéthylène téréphtalate (PET). Repenser la structure chimique de ces plastiques de grande consommation pourrait permettre de concevoir des matériaux plus sûrs pour l’environnement et la santé publique.
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