Effets des microplastiques biodégradables sur le microbiote des poissons – BIOMIC

Les microplastiques (MP) sont retrouvés dans tous les compartiments des environnements terrestres et aquatiques à des concentrations toujours croissantes et les poissons ingèrent des MP. L’exposition chronique à long terme d’organismes marins aux MP provoque des perturbations physiologiques ayant des conséquences sur les traits d'histoire de vie (e.g. diminution de la croissance et de la reproduction), ce qui peut contribuer à la mise en danger des populations sauvages. Il a été suggéré qu’un déséquilibre du bilan énergétique contribue à ces perturbations physiologiques, mais les mécanismes sous-jacents ne sont pas clairement identifiés. Le microbiote intestinal est impliqué dans de nombreux processus biologiques et sa perturbation lors de l’exposition aux MP a été démontrée (dysbiose). Il pourrait s’agir de l’un des mécanismes conduisant au déséquilibre du bilan énergétique et entraînant des effets physiologiques. En outre, bien que la morphologie du tractus gastro-intestinal ne semble pas être affectée par l’exposition aux MP, ses fonctions de protection et d’assimilation peuvent être affectées, comme le montrent les changements dans l’abondance du mucus. Ces derniers peuvent également contribuer à des altérations du métabolisme et/ou de l'équilibre énergétique.
Plusieurs initiatives ont émergé pour atténuer les émissions de MP dans l'environnement et leurs effets sur les écosystèmes. Parmi elles, on peut citer les polymères biodégradables. La biodégradation est un processus complexe comprenant plusieurs étapes qui nécessitent des conditions environnementales spécifiques. Les mauvaises utilisations ou gestions d’objets biodégradables peut entraîner la présence de MP biodégradables (MPb) dans les environnements marins. Dans ces milieux, la biodégradation nécessite du temps (mois ou années), de sorte que la présence d’objets biodégradables supposés être dégradés (p. ex. microbilles de produits de soins personnels) peut également contribuer à des niveaux élevés de MPb. On sait très peu de choses sur la toxicité des MPb, surtout dans des conditions d’exposition in natura. Les MPb peuvent exercer une toxicité comme le font les MP conventionnels, mais leurs propriétés de biodégradation peuvent aussi résulter en des modes d’action spécifiques envers les organismes qui les ingèrent et / ou leur microbiote intestinal. Il est donc de la plus haute importance d’évaluer leur toxicité.
Dans ce contexte, les objectifs de BIOMIC sont de caractériser la toxicité de deux MPb (PLA et PHBV) par comparaison à un MP conventionnel (PS) après exposition chronique de poissons à des concentrations pertinentes pour l’environnement. Les investigations couvriront à la fois les niveaux individuels et moléculaires pour mettre en évidence des altérations des traits d'histoire de vie (croissance, reproduction et comportement) et l’équilibre énergétique (analyses élémentaires et expression des gènes du métabolisme). Au cours de cette exposition à long terme, des échantillons seront prélevés après 2-3 et 4-6 mois d’exposition pour évaluer les changements du microbiote intestinal (séquençage 16S et métabolites) et la fonction intestinale, notamment la fonction barrière (ex. mucus, histologie). Une attention particulière sera accordée aux modifications du microbiote qui peuvent être spécifiques aux polymères. Enfin, BIOMIC évaluera si les interactions des MPb avec les organismes (processus de digestion gastro-intestinale) et l’action du microbiote influencent l’érosion et la fragmentation des MPb (ex. en utilisant microscopie à force atomique, chromatographie d'exclusion de taille), ce qui peut à son tour augmenter la concentration et les effets des MPb.
Au-delà de l’amélioration des connaissances scientifiques, BIOMIC et son partenariat multidisciplinaire seront un relais précieux vers la société, les décideurs politiques et les parties prenantes pour sensibiliser aux problèmes potentiels liés à l'utilisation des plastiques biodégradables.