Graphique montrant que l'augmentation de l'exposition aux particules en vrac d'oxyde cuivrique (BP) et aux nanoparticules (NP) par les plants de radis augmente également l'impact sur la croissance, les NP ayant l'impact le plus important. De gauche à droite, les concentrations d'exposition sont de 0; 100 parties par million (ppm) de BP ; 1, 000 ppm BP ; 100 ppm de NP ; et 1, 000 ppm NPs (montrant une plante sévèrement rabougrie). Crédit :H. Wang, Agence de protection de l'environnement des États-Unis
(Phys.org) -- Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de l'Université du Massachusetts Amherst (UMass) ont fourni la première preuve que les nanoparticules artificielles sont capables de s'accumuler dans les plantes et d'endommager leur ADN. Dans un article récent, l'équipe dirigée par le chimiste du NIST Bryant C. Nelson a montré que dans des conditions de laboratoire, Les nanoparticules d'oxyde cuivrique ont la capacité de pénétrer dans les cellules des racines des plantes et de générer de nombreuses lésions mutagènes des bases d'ADN.
L'équipe a testé l'artificiel, des particules ultrafines de taille comprise entre 1 et 100 nanomètres sur une culture vivrière humaine, le radis, et deux espèces de couvre-sols communs utilisés par les animaux au pâturage, ray-grass vivace et annuel. Cette recherche fait partie des travaux du NIST pour aider à caractériser le potentiel environnemental, les risques pour la santé et la sécurité (EHS) des nanomatériaux, et développer des méthodes pour les identifier et les mesurer.
L'oxyde cuivrique (également connu sous le nom d'oxyde de cuivre (II) ou CuO) est un composé utilisé depuis de nombreuses années comme pigment pour colorer le verre et la céramique, comme vernis pour l'optique, et comme catalyseur dans la fabrication de rayonne. L'oxyde de cuivre est également un fort conducteur de courant électrique, une propriété renforcée à l'échelle nanométrique, ce qui rend la forme nanoparticulaire utile aux fabricants de semi-conducteurs.
Étant donné que l'oxyde cuivrique est un agent oxydant, un produit chimique réactif qui élimine les électrons d'autres composés, il peut présenter un risque. Il a été démontré que l'oxydation causée par les oxydes métalliques induisait des dommages à l'ADN chez certains organismes. Ce que Nelson et ses collègues voulaient savoir, c'était si l'oxyde cuivrique nanométrique rendait la génération et l'accumulation de lésions de l'ADN plus ou moins probables chez les plantes. Si le premier, les chercheurs voulaient également savoir si le nanodimensionnement avait des effets substantiels sur la croissance et la santé des plantes.
Pour obtenir les réponses, les chercheurs du NIST/UMass ont d'abord exposé les radis et les deux ray-grass à la fois à des nanoparticules d'oxyde cuivrique et à des particules d'oxyde cuivrique de plus grande taille (plus de 100 nanomètres) ainsi qu'à de simples ions de cuivre. Ils ont ensuite utilisé une paire de techniques spectrographiques hautement sensibles pour évaluer la formation et l'accumulation de lésions des bases de l'ADN et pour déterminer si et combien de cuivre était absorbé par les plantes.
Pour les radis, deux fois plus de lésions ont été induites chez les plantes exposées aux nanoparticules que chez celles exposées aux plus grosses particules. En outre, l'absorption cellulaire du cuivre des nanoparticules était significativement plus élevée que l'absorption du cuivre des particules plus grosses. Les profils d'endommagement de l'ADN des ray-grass différaient des profils des radis, indiquant que les dommages à l'ADN induits par les nanoparticules dépendent de l'espèce végétale et de la concentration de nanoparticules.
Finalement, les chercheurs ont montré que les nanoparticules d'oxyde cuivrique avaient un effet significatif sur la croissance, retardant le développement des racines et des pousses chez les trois espèces végétales testées. Les concentrations de nanoparticules utilisées dans cette étude étaient plus élevées que celles susceptibles d'être rencontrées par les plantes dans un scénario d'exposition typique du sol.
"A notre connaissance, c'est la première preuve qu'il pourrait y avoir un « effet nano-basé » pour l'oxyde cuivrique dans l'environnement où la taille joue un rôle dans la génération et l'accumulation accrues de nombreuses lésions mutagènes de l'ADN dans les plantes, ", dit Nelson.
La prochaine étape pour Nelson et ses collègues est une étude similaire sur l'impact des nanoparticules de dioxyde de titane, telles que celles utilisées dans de nombreux écrans solaires, sur les plants de riz.
