Les ions d'argent perturbent le métabolisme cellulaire chez l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii (photo), fonctions inhibitrices telles que la photosynthèse. Crédit :Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
On sait depuis longtemps que, sous forme d'ions libres, les particules d'argent peuvent être hautement toxiques pour les organismes aquatiques. Pourtant à ce jour, il y a un manque de connaissances détaillées sur les doses nécessaires pour déclencher une réponse et sur la façon dont les organismes gèrent ce type de stress. Pour en savoir plus sur les processus cellulaires qui se produisent dans les cellules, scientifiques de l'Institut de recherche aquatique, Eawag, soumis les algues à une gamme de concentrations d'argent.
Autrefois, l'argent s'est principalement retrouvé dans l'environnement à proximité des mines d'argent ou via les eaux usées provenant de l'industrie photo. Plus récemment, les nanoparticules d'argent sont devenues monnaie courante dans de nombreuses applications - en tant qu'ingrédients dans les cosmétiques, emballages alimentaires, désinfectants, et des vêtements fonctionnels. Bien qu'une étude récente menée par le Fonds national suisse de la recherche scientifique ait révélé que la majeure partie des nanoparticules d'argent est retenue dans les stations d'épuration, on sait peu de choses sur la persistance et l'impact du nano-argent résiduel dans l'environnement.
Infiltrer le métabolisme énergétique sous couverture
Smitha Pillai du département de toxicologie environnementale de l'Eawag et ses collègues de l'EPFL et de l'ETH Zürich ont étudié l'impact de diverses concentrations d'ions argent présents dans l'eau sur les cellules des algues vertes Chlamydomonas reinhardtii . L'argent est chimiquement très similaire au cuivre, un métal essentiel en raison de son importance dans plusieurs enzymes. À cause de ça, l'argent peut exploiter les mécanismes de transport du cuivre des cellules et s'y faufiler sous couverture. Cela explique pourquoi, déjà après peu de temps, les concentrations d'argent dans le liquide intracellulaire peuvent atteindre jusqu'à mille fois celles du milieu environnant.
Une réponse rapide
Représentation schématique des voies biologiques chez C. reinhardtii affectées par Ag+. Les voies de toxicité et de réponse adaptative, comme dérivé de la liaison des réponses du transcriptome et du protéome aux effets physiologiques. Crédit :Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Parce que l'argent endommage les enzymes clés impliquées dans le métabolisme énergétique, même de faibles concentrations peuvent réduire de moitié la photosynthèse et les taux de croissance en seulement 15 minutes. Sur la même période, les chercheurs ont également détecté des changements dans l'activité d'environ 1000 autres gènes et protéines, qu'ils ont interprété comme une réponse au facteur de stress - une tentative de réparer les dommages induits par l'argent. A de faibles concentrations, l'appareil de photosynthèse des cellules récupéré en cinq heures, et les mécanismes de récupération étaient suffisants pour traiter toutes les concentrations testées, sauf les plus élevées.
Un certain nombre de questions sans réponse
A première vue, les résultats sont rassurants car les concentrations en argent auxquelles sont soumises les algues dans l'environnement sont rarement aussi élevées que celles appliquées en laboratoire, ce qui leur permet de récupérer rapidement – au moins à l'extérieur. Mais les expériences ont également montré que même de faibles concentrations d'argent ont un effet significatif sur les processus intracellulaires et que les algues détournent leur énergie pour réparer les dommages subis. Cela peut poser problème lorsque d'autres facteurs de stress agissent en parallèle, tels qu'un rayonnement UV accru ou d'autres composés chimiques. De plus, on ignore à ce jour si les cellules ont un mécanisme actif pour faire sortir l'argent. Faute d'un tel mécanisme, l'argent pourrait avoir des effets néfastes sur les organismes supérieurs, étant donné que les algues sont au bas de la chaîne alimentaire.
