Micro- et nanoplastiques ingérés par Drosophila entraînent des changements de taille et de fonction cardiaque

23 août 2024 article

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par Stephanie Baum , Phys.org

Les plastiques sont omniprésents dans les produits que nous utilisons au quotidien, et des études récentes ont commencé à révéler les effets des micro- et nanoplastiques (MP et NP) sur la santé des humains et des animaux.

À ce jour, de nombreuses recherches sur les effets des MP et des NP sur la santé se sont concentrées sur la vie marine, en particulier sur les poissons. Quelques premières études ont examiné les éventuels effets toxiques des plastiques sur les espèces terrestres telles que les oiseaux, les vers de terre, les insectes, les humains et d'autres mammifères, mais une myriade de détails restent inconnus.

Une équipe de chercheurs de l'Iowa State University, utilisant des mouches à fruits (Drosophila melanogaster), a maintenant réalisé le premier examen des effets de la toxicité des MP et des NP sur le cœur. Les travaux de l'équipe sont publiés dans un bref rapport de recherche dans Frontiers in Toxicology.

En 2017, une étude de Geyer et al estimait qu'environ 8 300 millions de tonnes de plastique avaient été produites depuis 1950 ; que plus de 4 900 millions de tonnes de ce plastique avaient fini dans des décharges ou ailleurs dans l'environnement ; et que si les niveaux de production ou de gestion des déchets ne changeaient pas, ce nombre pourrait augmenter à 12 000 tonnes d'ici 2050.

Selon des recherches plus récentes, « environ 36 millions de tonnes de déchets plastiques sont générés aux États-Unis chaque année, dont la plupart sont déversés dans l'environnement et finissent dans des décharges ».

Dans ce contexte, et alors que les maladies cardiaques sont la principale cause de décès dans le monde, il devient urgent de comprendre les effets de l'exposition aux MP et aux NP sur le cœur.

Les cœurs des drosophiles et des vertébrés sont similaires en ce qui concerne les changements fonctionnels et génétiques au cours du développement et du vieillissement. Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont obtenu des larves de mouches drosophiles de type sauvage et les ont divisées en un groupe témoin et deux groupes tests.

Ils ont nourri toutes les mouches avec de la semoule de maïs du début de leur développement jusqu'à leur maturité (nymphose). Les mouches des deux groupes tests ont reçu de la semoule de maïs à laquelle les chercheurs ont ajouté des MP de polystyrène (plus grands que 100 nm et plus petits que 5 mm) ou des NP (plus petits que 100 nm).

Cinq jours après l'éclosion des mouches, les chercheurs ont collecté environ 15 mouches de chaque sexe dans chacun des deux groupes tests et dans le groupe témoin. L'équipe a anesthésié les mouches, disséqué leur cœur battant et enregistré une vidéo à haute vitesse à plus de 200 images/seconde pour analyse.

Parmi les résultats notables, l'analyse indique que l'exposition au plastique produit des résultats différents chez les mâles et les femelles. Les fréquences cardiaques des mouches femelles exposées à la fois aux MP et aux NP ont diminué de 13 %, tandis que leurs périodes cardiaques (temps entre le début d'un battement cardiaque et le début du battement cardiaque suivant) ont augmenté en conséquence. Les mouches mâles n'ont pas présenté ce changement, mais les mâles nourris aux MP ont montré une plus grande variabilité que ceux nourris aux NP et ceux du groupe témoin.

Chez les mouches femelles nourries aux NP, la taille du cœur (diamètre diastolique) a augmenté et les intervalles diastoliques ont augmenté chez les femelles nourries à la fois aux MP et aux NP. Pendant ce temps, la taille du cœur des mouches mâles nourries des deux tailles de plastique a montré des changements significatifs dans les diamètres diastolique et systolique.

De plus, les chercheurs écrivent : « Contrairement aux femelles, les mouches mâles voient également des changements dans le temps d'intervalle systolique (SI) et le raccourcissement fractionnel. Le temps SI total est réduit de 40 % chez les mouches exposées aux MP tandis que les mouches femelles ne voient aucun changement. Enfin, les mâles exposés aux NP connaissent une réduction de 11 % du raccourcissement fractionnel. Ce phénomène est propre aux hommes, car les femmes ne constatent aucun changement de raccourcissement fractionnel après une exposition alimentaire à l'une ou l'autre des tailles de plastique. »

Les chercheurs notent qu'ils avaient initialement émis l'hypothèse que les changements qu'ils ont enregistrés pourraient être le résultat de la création par les MP et les NP d'une barrière physique au développement normal du cœur. Ils pensent également que les « interactions moléculaires entre les plastiques et le cœur lui-même » sont responsables des changements sexuellement dimorphiques qu'ils ont observés, en particulier les différences de taille du cœur chez les hommes et les femmes.

Ils reconnaissent cependant que « le véritable mécanisme à l'origine de ces changements observés est inconnu, et que des recherches supplémentaires sont donc nécessaires pour identifier si l'exposition aux MP et aux NP interagit avec des gènes conservés chez les mammifères qui peuvent conduire à un dysfonctionnement cardiaque. »

Ils suggèrent également que des recherches supplémentaires pourraient inclure une variété de formes de plastique ingérables, et que des recherches supplémentaires devraient également se concentrer sur l'identification des changements moléculaires spécifiques à l'origine des troubles fonctionnels observés.

« Les données de cette étude peuvent informer le domaine sur les changements potentiels chez d'autres organismes terrestres et ouvrent la porte à de futures études examinant le mécanisme moléculaire derrière ces changements et soulignent l'importance de la recherche sur le plastique chez les deux sexes », conclut l'équipe.