Alors que les écologistes et les consommateurs s'inquiètent de plus en plus des micro- et nanoplastiques dans les océans et les produits de la mer, ils sont de plus en plus étudiés en milieu marin, disent Baoshan Xing de l'Université du Massachusetts Amherst et ses collègues en Chine. Mais « on sait peu de choses sur le comportement des nanoplastiques dans les environnements terrestres, en particulier les sols agricoles, " ajoutent-ils.

Xing, un scientifique de l'environnement à la Stockbridge School of Agriculture de l'UMass Amherst, et collaborateurs de l'Université du Shandong, Chine, souligner que jusqu'à présent, il n'y avait aucune preuve directe que les nanoplastiques sont internalisés par les plantes terrestres.

Ils déclarent, "Nos résultats fournissent des preuves directes que les nanoplastiques peuvent s'accumuler dans les plantes, en fonction de leur charge surfacique. L'accumulation végétale de nanoplastiques peut avoir à la fois des effets écologiques directs et des implications pour la durabilité agricole et la sécurité alimentaire. » Les nanoplastiques chargés positivement et négativement s'accumulent dans la plante modèle de laboratoire couramment utilisée, Arabidopsis thaliana.

Xing ajoute que l'utilisation mondiale généralisée et la persistance dans l'environnement entraînent une quantité "énorme" de déchets plastiques. Il dit, "Nos expériences nous ont donné des preuves de l'absorption et de l'accumulation des nanoplastiques dans les plantes en laboratoire au niveau tissulaire et moléculaire à l'aide de microscopie, approches moléculaires et génétiques. Nous l'avons démontré de la racine à la pousse." Les détails sont dans Nature Nanotechnologie cette semaine.

Xing souligne que les particules nanoplastiques peuvent être aussi petites qu'une protéine ou un virus. L'altération et la dégradation modifient les propriétés physiques et chimiques du plastique et lui confèrent des charges de surface, les particules environnementales sont donc différentes des nanoplastiques de polystyrène vierges souvent utilisés en laboratoire. "C'est pourquoi nous avons synthétisé des nanoplastiques de polystyrène avec des charges de surface positives ou négatives à utiliser dans nos expériences."

Il a aidé à concevoir l'étude, interpréter les résultats, évaluer et réviser le manuscrit tandis qu'une grande équipe de l'Université du Shandong dirigée par Xian-Zheng Yuan et Shu-Guang Wang a mené les expériences.

Ils ont fait pousser des plantes d'Arabidopsis dans un sol mélangé avec des charges différentes, des nanoplastiques marqués par fluorescence pour évaluer le poids des plantes, la taille, teneur en chlorophylle et croissance des racines. Après sept semaines, ils ont observé que la biomasse et la hauteur des plantes étaient plus faibles chez les plantes exposées aux nanoplastiques que chez les témoins, par exemple.

« Les nanoplastiques ont réduit la biomasse totale des plantes modèles, " Xing ajoute. " Ils étaient plus petits et les racines étaient beaucoup plus courtes. Si vous réduisez la biomasse, ce n'est pas bon pour la plante, le rendement est en baisse et la valeur nutritionnelle des cultures peut être compromise. »

Il ajoute, "Nous avons constaté que les particules chargées positivement n'étaient pas autant absorbées, mais ils sont plus nocifs pour la plante. On ne sait pas exactement pourquoi, mais il est probable que les nanoplastiques chargés positivement interagissent davantage avec l'eau, nutriments et racines, et déclenché différents ensembles d'expressions génétiques. Cela doit être exploré plus avant dans les plantes cultivées dans l'environnement. Jusque là, nous ne savons pas comment cela peut affecter le rendement des cultures et la sécurité des cultures vivrières. »

L'équipe a également analysé des semis pour étudier la sensibilité des racines aux nanoplastiques chargés. Exposé pendant 10 jours, la croissance des semis a été inhibée par rapport à celle des semis témoins. Identifier les mécanismes moléculaires responsables, les chercheurs ont utilisé des analyses transcriptomiques RNA-Seq des racines et des pousses, puis vérifié les résultats avec un test PCR quantitatif sur trois gènes de racines et quatre gènes de pousses.

"Quelle que soit la charge de surface, Arabidopsis peut prendre et transporter des nanoplastiques avec des tailles inférieures à 200 nm, " écrivent-ils. Plus loin, "Dans cette étude, nous démontrons principalement que la voie d'absorption et de transport des nanoplastiques dans les tissus racinaires diffère entre les nanoplastiques à charge différentielle."