Les micro- et nanoplastiques ingérés par les drosophiles provoquent des modifications de la taille et de la fonction du cœur

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.

Jusqu’à présent, la plupart des recherches sur les effets des plastiques sur la santé se sont concentrées sur la vie marine, en particulier sur les poissons. Quelques études préliminaires ont examiné les effets toxiques possibles des plastiques sur les espèces terrestres telles que les oiseaux, les vers de terre, les insectes, les humains et d’autres mammifères, mais de nombreux détails restent inconnus.

Une équipe de chercheurs de l’Université d’État de l’Iowa, utilisant des mouches à fruits (Drosophila melanogaster), a maintenant réalisé la première étude des effets de la toxicité des MP et NP sur le cœur. Les travaux de l’équipe sont publiés dans un rapport de recherche succinct dans Frontières en toxicologie.

Quelle est l’ampleur du problème du plastique ?

En 2017, une étude de Geyer et al. a estimé 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 sans changement dans les niveaux de production ou de gestion des déchets, 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 rejetés 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.

Recherche et résultats

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

Les chercheurs ont nourri toutes les mouches avec de la farine de maïs depuis le début de leur développement jusqu’à leur maturité (nymphose). Les mouches des deux groupes tests ont reçu de la farine 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 leurs battements de cœur et enregistré des vidéos à grande 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. La fréquence cardiaque des mouches femelles exposées à la fois aux MP et aux NP a diminué de 13 %, tandis que leurs périodes cardiaques (temps entre le début d’un battement de cœur et le début du battement de cœur 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 avec des NP, la taille du cœur (diamètre diastolique) a augmenté et les intervalles diastoliques ont augmenté chez les femelles nourries à la fois avec des MP et des NP. Parallèlement, la taille du cœur des mouches mâles nourries avec les 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 unique aux mâles, car les femelles ne voient aucun changement dans le raccourcissement fractionnel après une exposition alimentaire à l’un ou l’autre des formats de plastique. »

Pourquoi est-ce important ?

Les chercheurs ont d’abord émis l’hypothèse que les changements observés pourraient être dus au fait que les MP et les NP créaient 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 observés, en particulier les différences de taille du cœur chez les mâles et les femelles.

Cependant, ils reconnaissent que « le véritable mécanisme derrière ces changements observés est inconnu, et 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 plus poussées pourraient inclure une variété de formes de plastique ingérables, et que des recherches plus poussées 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.

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