Des chercheurs de l’Université Columbia ont découvert que l’eau active chimiquement les surfaces des microplastiques, déclenchant la formation spontanée de radicaux libres oxygénés.
On pensait les matières plastiques chimiquement inertes, stables et incapables de réagir spontanément avec leur environnement. Cette apparente neutralité explique d’ailleurs leur omniprésence dans les emballages alimentaires et les bouteilles d’eau. Mais un groupe de chercheurs mené par des scientifiques de l’Université Columbia vient de démontrer que l’eau de contact modifie profondément la donne à l’échelle microscopique, selon une étude publiée dans la revue Nature.
Lorsque ces fragments de plastique se désintègrent dans l’environnement ou au sein des tissus biologiques, leur surface active se multiplie de façon spectaculaire. Comme le résume Wei Min selon New Scientist, d’un point de vue de chimie pure, cela devrait être inerte
, soulignant l’étonnement initial de l’équipe face à la réactivité inattendue de ces polymères.
La formation de radicaux libres au contact des polymères
Pour comprendre ce phénomène, les chercheurs ont analysé des microparticules issues de six plastiques courants : le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le chlorure de polyvinyle, le polyméthacrylate de métyle et le poly(téréphtalate d’éthylène), plus connu sous le nom de PET. L’expérience consistait à suspendre ces microparticules dans de l’eau pure afin de mesurer les interactions chimiques en surface.
À l’aide de techniques avancées telles que la microscopie à fluorescence et la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique, l’équipe a mis en évidence un mécanisme physico-chimique précis. Les surfaces plastiques, par nature hydrophobes, repoussent l’eau et empêchent les molécules de former leurs liaisons hydrogène habituelles. Cette perturbation modifie l’environnement électrique local et arrache des électrons aux ions hydroxyde présents dans l’eau.
Wei Min a indiqué que, du point de vue de la chimie pure, cela devrait être inerte.
Ce processus génère des espèces réactives de l’oxygène, un groupe de radicaux libres très instables et riches en énergie. Parmi eux, les radicaux hydroxyle se révèlent particulièrement destructeurs pour les structures biologiques. Naixin Qian, chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Wei Min, qualifie ces molécules d’exemples types du genre de molécules qui peuvent endommager les tissus animaux et humains
, en raison de leur capacité à s’attaquer aux protéines et aux graisses des membranes cellulaires.
Des effets mesurés sur des cellules sanguines de souris
Pour évaluer la portée biologique de ces réactions, les chercheurs ont exposé des globules rouges de souris à ces différents types de microparticules. Le contact a provoqué une modification visible de la forme des cellules, menant à leur rupture. Les tests ont montré une corrélation directe : plus le plastique générait de radicaux libres, plus les dommages observés sur les membranes cellulaires étaient importants.
Les polymères les plus hydrophobes, comme le polyéthylène et le polypropylène, se sont avérés les plus actifs dans la production de radicaux libres. En revanche, des matériaux comme le PMMA ou le PET ont affiché une activité nettement plus faible. Cette découverte ouvre la voie à la conception de matériaux plus sûrs, même si le choix d’un plastique moins réactif se heurte à d’autres défis écologiques, les polymères stables résistant beaucoup plus longtemps dans l’environnement.
Par la suite, l’équipe a testé le comportement de ces microparticules dans du sérum sanguin. Bien que la réaction se soit montrée plus faible en milieu biologique, elle est demeurée toujours détectable
, d’après les observations de Wei Min rapportées par New Scientist. Ce constat apporte un élément d’explication possible aux liens établis par de récentes recherches entre l’exposition aux microplastiques et des pathologies telles que l’inflammation chronique, les troubles cognitifs ou les maladies cardiovasculaires.
Les limites de la réactivité en milieu biologique réel
Malgré ces résultats alarmants en laboratoire, la communauté scientifique appelle à la mesure face aux risques pour la santé humaine. Matthew Campen, professeur de recherche pharmaceutique à l’Université du Nouveau-Mexique, qualifie les travaux de brique essentielle pour comprendre l’interaction entre les polluants et l’organisme, tout en invitant le public à relativiser.
Lorsque l’équipe de recherche a introduit un agent tensioactif nommé Triton X-100 dans l’eau, la production de radicaux libres a été immédiatement neutralisée. Or, le corps humain abonde en lipides et en molécules dotées de propriétés tensioactives similaires. Comme l’a rappelé Matthew Campen selon le Los Angeles Times, les microplastiques frappent votre poumon et ils sont immédiatement entourés par des agents tensioactifs
, suggérant que les défenses naturelles et les antioxydants amortissent en grande partie ces agressions chimiques in vivo.
Il n’en demeure pas moins que l’augmentation exponentielle de la surface spécifique des particules — un gramme de plastique fragmenté en nanoparticules multiplie considérablement sa surface de contact — pose une question centrale pour la toxicologie moderne. Pour l’heure, la charge exacte de plastique présente dans le corps humain reste une inconnue majeure, tout comme le seuil à partir duquel les mécanismes de défense de l’organisme peuvent être submergés par le stress oxydatif.
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