Microplastiques dans notre alimentation: un focus sur la santé intestinale

Microplastiques dans notre alimentation : un focus sur la santé intestinale

Microplastics in our diet: a focus on intestinal health

Elora Fournier^{a b} Lucie Etienne-Mesmin^a Stéphanie Blanquet-Diot^a MurielMercier-Bonin^b

^a Université Clermont Auvergne, INRAE, UMR 454 MEDIS (Microbiology, Digestive Environment and Health), Clermont-Ferrand, France

^b Toxalim (Research Center in Food Toxicology), Université de Toulouse, INRAE, ENVT, INP-Purpan, UPS, Toulouse, France

Points essentiels

• Présence de microplastiques (MPs) tout au long de la chaîne alimentaire.

• L’intestin: porte d’entrée et première barrière aux MPs.

• Formation d’une couronne biomoléculaire autour des MPs pendant la digestion.

• Influence des caractéristiques physicochimiques des MP sur la barrière intestinale.

• Nécessité de modèles in vitro pertinents pour évaluer l’impact des MPs.

Résumé

Les plastiques jouent un rôle central dans notre vie quotidienne. Cependant, leur utilisation massive a mené à une forte augmentation de la pollution plastique à travers le monde, générant après dégradation d’importantes quantités de microplastiques. Leur omniprésence dans l’environnement, mais également dans les produits alimentaires ou encore les emballages, représente un risque potentiel pour la santé humaine. Dans cette revue, une attention particulière est portée au tractus gastro-intestinal, à la fois porte d’entrée et première barrière aux microplastiques. Les caractéristiques de ces derniers (origine, occurrence, taille, forme, type de polymère, propriétés de surface) ainsi que les premiers résultats sur l’exposition orale humaine sont présentés. Puis, nous mettons en lumière les transformations physico-chimiques des microplastiques au cours de la digestion. Par la suite, nous détaillons l’impact potentiel des microplastiques sur l’homéostasie intestinale, via le triptyque épithélium/mucus/microbiote, en considérant les études in vitro et in vivo chez le rongeur. Nous proposons enfin de futures orientations dans l’étude des microplastiques sur la santé intestinale humaine. Un accent particulier porte sur la nécessité de développer des modèles in vitro gastro-intestinaux robustes afin de simuler au mieux la physiologie digestive humaine, ce qui permettra une meilleure évaluation des risques sanitaires relatifs aux microplastiques.

Summary

Because plastics exhibit various functional properties, they play a pivotal role in our daily life. However, their massive use has led to a sharp increase in plastic pollution worldwide, generating after degradation massive amounts of small-sized microplastics. Their presence in the environment but also in food products and packaging has revealed a potential threat to human health. In this review, a special emphasis is given on the human gastrointestinal tract, as a portal of entry but also first barrier for microplastics. First, we summarize the characteristics of ingested forms (origin, occurrence, size, shape, polymer type, surface properties) and give the current state of knowledge on human oral exposure to microplastics. Then, we highlight the physicochemical transformations of microplastics during digestion. Afterwards, we detail their potential impact on gut homeostasis disruption, via the three protagonists, epithelium/mucus/gut microbiota, considering in vitro and in vivo studies in rodents. Finally, this review underlines future directions about microplastics in the field of human intestinal health. Particular emphasis is given to the unmet need of developing robust in vitro gut models to adequately simulate human digestive physiology for better health risk assessment related to microplastics.

Mots clés

• Microplastiques

• Barrière intestinale

• Digestion

• Modèles in vitro

• Toxicologie

Keywords

• Microplastics

• Intestinal barrier

• Digestion

• In vitro models

• Toxicology

Introduction

Au cours des dernières décennies, la production plastique a explosé, passant de 1,7 million de tonnes dans les années 1950 à plus de 367 millions de tonnes en 2020 [1]. Les plastiques jouent un rôle central dans notre vie quotidienne grâce à leurs nombreuses qualités (matériaux multifonctionnels, résistants, faciles à fabriquer et peu coûteux) et leur éloge fut fait par le français Roland Barthes dans son livre Mythologies « La hiérarchie des substances est abolie, une seule les remplace toutes : le monde entier peut être plastifié, et la vie elle-même, puisque, paraît-il, on commence à fabriquer des aortes en plastique ». Les plastiques sont des polymères de carbone facilement modelables à haute température et haute pression. Ils sont principalement produits à partir de carburants fossiles (pétrole, charbon, gaz naturels) mais peuvent également être fabriqués à partir de composés biosourcés tels que la cellulose et la lignine. A l’heure actuelle, les cinq plastiques les plus produits sont le polyéthylène haute ou basse densité (PEHD et PEBD), le polypropylène (PP), qui représentent à eux seuls 62 % de la demande mondiale [2], mais aussi le polystyrène (PS), le polychlorure de vinyle (PVC) et le polyéthylène téréphtalate (PET) pour une utilisation principalement dans les emballages (soit 40 % de la production globale) [1]. Cependant, l’utilisation massive des plastiques a conduit à une augmentation continue de la pollution environnementale à l’échelle mondiale. Les déchets plastiques sont transportés par les rivières, les ruisseaux, les marées, le vent et suite aux catastrophes naturelles mais aussi par les activités de pêche et d’aquaculture. Leur accumulation excessive a engendré la formation de plusieurs gyres piégeurs de déchets dont le plus connu reste le grand gyre du Pacifique nord, dénommé le septième continent. Ce sont 79 000 tonnes de déchets plastiques flottants et s’étalant sur 1,6 millions de kilomètres carrés (soit plus de trois fois la taille de l’Espagne). Dans l’environnement, ces détritus plastiques subissent une lente dégradation photochimique, physique et/ou biologique formant des petites particules plastiques, les microplastiques secondaires, par opposition aux microplastiques primaires produits eux intentionnellement par l’Homme pour des usages variés (produits cosmétiques–gommages, peintures…). Actuellement, il n’existe pas de consensus autour d’une définition précise des microplastiques [3] mais ils sont souvent caractérisés par des particules dont la taille varie entre 0,1 (ou 1) et 5000 μm [4]. Les microplastiques sont omniprésents dans l’environnement, aussi bien dans les eaux marines que souterraines, mais également dans les lacs, les sédiments, les sols et l’atmosphère [2]. Le devenir des plastiques constitue aujourd’hui un fort enjeu socio-économique, nécessitant des transformations majeures de l’économie au niveau mondial, comme l’ont récemment souligné Borrelle et ses collègues [5]. Face à cet enjeu, de nombreuses mesures et lois sont mises en place par les pouvoirs publics. La Commission Européenne dans sa stratégie de 2018 « the European Strategy for Plastics in a Circular Economy » [6] a souligné la nécessité d’une transition d’un schéma linéaire de « prendre-fabriquer-utiliser-jeter » à un circuit circulaire dans lequel les plastiques seraient continuellement réutilisés, recyclés et non plus rejetés directement dans l’environnement. Dans ce sens, la Commission a planifié l’interdiction de la production et de l’utilisation de dix types de plastiques à usage unique à partir de 2021 représentant 70 % des déchets plastiques maritimes [6]. De nombreuses autres actions ont été développées dans le monde pour lutter contre la pollution plastique, comme l’interdiction complète de l’utilisation, de la production et de la vente de sacs plastiques au Kenya depuis 2017, initiative suivie par de nombreux pays. Néanmoins, la crise sanitaire de la COVID-19 a confirmé la place centrale des plastiques dans nos vies. Klemeš et ses collègues ont mis en évidence la demande accrue en plastique à destination des produits médicaux et des emballages au cours de la pandémie [7]. Ainsi, la ville du Wuhan, l’épicentre de la COVID-19 en Chine, a connu en mars 2020 une augmentation massive des déchets médicaux passant de 40-50 tonnes par jour à plus de 247 tonnes par jour [8]. Une situation similaire pourrait se produire dans l’industrie agroalimentaire, ou encore celle de l’emballage, du textile et de toutes autres activités qui ont différé leur stratégie d’avancement dans la lutte contre la pollution plastique [9]. L’utilisation des masques de protection à usage unique a également été ajoutée à la liste des sources potentielles de microplastiques [10].

L’impact de la pollution plastique sur l’environnement et sur les organismes est désormais bien établi [11]. Les particules plastiques entrent inévitablement dans la chaîne alimentaire et se retrouvent ingérées ou inhalées avec des effets probables sur la santé humaine, non établis à ce jour [12], [13]. A peine abordée cinq ans auparavant, la question des microplastiques et de leurs risques sur la santé humaine fait aujourd’hui l’objet d’une attention grandissante de la part de la communauté scientifique mondiale. En termes d’exposition orale, peu d’études se focalisent sur le tractus gastro-intestinal, pourtant première barrière physique et biologique rencontrée [12], [14], [15], [16], [17]. Dans ce contexte, nous présentons dans un premier temps les données disponibles sur l’exposition orale humaine ainsi que les caractéristiques des microplastiques ingérés (origine, occurrence, taille, forme, type de polymère, propriétés de surface). Puis, nous exposons les résultats relatifs aux transformations physico-chimiques des microplastiques au cours de la digestion. Nous poursuivons sur l’impact potentiel des microplastiques sur la barrière intestinale à la fois sur des modèles in vivo (rongeurs) et in vitro, avec un accent particulier sur le triptyque épithélium/mucus/microbiote. Nous discutons enfin des futures directions de recherche et, plus particulièrement, sur le potentiel des modèles in vitro gastro-intestinaux humains afin de mieux évaluer les risques sanitaires liés aux microplastiques.

Vous venez de découvrir l'introduction de l'article sur les Microplastiques dans notre alimentation : un focus sur la santé intestinale paru dans le Volume 57, Issue 4, August 2022, des Cahiers de Nutrition et de Diététique S’ouvre dans une nouvelle fenêtre

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