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In vitro toxicity study of micro- and nanoplastics, with co-contamination of metals, on human intestinal models
Summary
This French-language study used human intestinal cell models to evaluate the in vitro toxicity of micro- and nanoplastics co-contaminated with heavy metals, finding that combined exposure was more toxic than plastic particles alone and that nanoplastics were more harmful than microplastics.
Grâce à leurs caractéristiques attrayantes et leur prix abordable, les plastiques se sont largement intégrés dans notre vie de tous les jours. L’omniprésence d'articles en plastique jetables dans la vie courante, combinée à une gestion inappropriée des déchets et à la persistance des plastiques conventionnels, a conduit à une accumulation considérable de plastique dans l'environnement. Dans la nature, les déchets plastiques sont exposés à des contraintes physicochimiques et biologiques qui provoquent leur dégradation progressive en micro- et nanoplastiques (MNPs). Du fait de leur grande surface spécifique et leur nature hydrophobe, les MNPs ont la capacité de transporter à leur surface des contaminants environnementaux, comme des polluants organiques persistants, des agents pathogènes ou des métaux lourds. Ainsi, l'exposition humaine aux MNPs est quotidienne, principalement par l’inhalation d’air pollué et l’ingestion d’aliments et de boissons contaminés, tels que l'eau en bouteille, les produits de la mer, le sel ou encore le miel. Bien que l'exposition humaine aux particules de plastique soit désormais admise, ses conséquences sur la santé ne sont pas encore bien connues.Ce projet de thèse avait pour objectif d’évaluer, en reproduisant au mieux des conditions environnementales réalistes, les effets biologiques de particules de polyéthylène téréphtalate (PET), dérivées de bouteilles d'eau en plastique, et d'acide polylactique (PLA), un plastique biosourcé et biodégradable, en considérant ces MNPs soit seules, soit associées à des polluants environnementaux métalliques. Ces particules de 100-500 nm ont été vieillies artificiellement dans une enceinte climatique Q-SUN simulant l’irradiation solaire et la température d'une journée ensoleillée à midi à l’équateur. Le nickel, le cuivre et tributylétain ont été choisis comme modèles d'ions métalliques toxiques, car ce sont des contaminants omniprésents dans l'environnement qui posent des problèmes en termes de sécurité alimentaire. Les effets toxiques de ces combinaisons plastique/métal ont été évalués sur des co-cultures de Caco-2/HT29-MTX, deux lignées de cellules épithéliales intestinales humaines, les Caco-2 étant couramment utilisées comme modèle d’entérocytes et les HT29-MTX ayant la propriété de sécréter de grandes quantités de mucus. Deux types de Caco-2 ont été utilisées, représentatives soit d'individus sains, exprimant le gène NOD2 sauvage, soit de patients ayant une prédisposition génétique à la maladie de Crohn, une maladie inflammatoire chronique de l’intestin, exprimant le gène NOD2 portant la mutation 1007fs.Les effets du vieillissement accéléré sur les propriétés physicochimiques des particules ont été caractérisés par diverses méthodes complémentaires : leur taille par microscopie électronique à transmission et à balayage, et par diffusion dynamique de la lumière, leur charge de surface par mesure du potentiel zêta et la libération d’oligomères par HPLC-MS/MS. Les interactions de type adsorption/désorption entre MNPs et métaux (cuivre, nickel et tributylétain) ont été mesurés par ICP-MS. Enfin, les effets biologiques d’une exposition combinée aux particules natives ou vieillies, seules ou en co-exposition avec du cuivre et du tributylétain sur un modèle d’épithélium intestinal ont été évalués. Différents effets cellulaires ont été caractérisés, tels que leur impact sur la viabilité cellulaire, les cassures à l'ADN générées, le niveau d’espèces réactives à l’oxygène intracellulaires, l’état inflammatoire de la cellule ainsi que l’intégrité de la barrière intestinale. Ces travaux, qui font partie intégrante du projet ANR PLASTOX (ANR-21-CE34-0028), fournissent des données indispensables à l’évaluation des risques liés à l'exposition par ingestion aux MNPs et à des polluants métalliques associés.
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