Plastiques dans le cerveau !

"La pollution due à l’exploitation du pétrole et du gaz, le ruissellement toxique et les kilomètres de déchets plastiques souillent les eaux et menacent la vie marine." Frances Beinecke

"Nous sommes en train de mourir étouffés par la quantité de plastique que nous jetons. Il tue nos océans. Il pénètre dans notre corps par le biais des poissons que nous mangeons" Kevin Bacon

"Ces découvertes (plastique dans le cerveau ) soulèvent des préoccupations quant aux implications à long terme de cette accumulation sur la santé humaine." Le Chat Mistral IA 

Les concentrations environnementales de micro plastiques et nano plastiques (MNP) anthropiques, des particules à base de polymères dont le diamètre varie de 500 µm à 1 nm, ont augmenté de manière exponentielle au cours du dernier demi-siècle. La mesure dans laquelle les MNP causent des dommages ou une toxicité chez l'homme n'est pas claire, bien que des études récentes aient associé la présence de MNP dans les athéromes carotidiens à une inflammation accrue et à un risque d'événements cardiovasculaires indésirables futurs

 Dans les études contrôlées sur des cultures cellulaires et des expositions animales, les MNP aggravent la maladie ou entraînent des effets toxiques, mais à des concentrations dont la pertinence par rapport aux expositions humaines et aux charges corporelles n'est pas claire

Le mantra du domaine de la toxicologie - « la dose fait le poison » (Paracelse) - rend de telles découvertes faciles à anticiper ; ce qui n'est pas clairement compris, c'est la distribution tissulaire et la dose interne de MNP chez l'homme, ce qui confond notre capacité à interpréter les résultats des études d'exposition contrôlée.

Jusqu'à présent, les méthodes de spectroscopie microscopique visuelle ont permis d'identifier des particules dans des organes tels que les poumons, l'intestin et le placenta.

Ces méthodes sont souvent limitées aux particules plus grosses (> 5 µm) ; ainsi, les nano plastiques plus petits sont involontairement exclus. En tant que nouvelle approche, la chromatographie en phase gazeuse à pyrolyse couplée à la spectrométrie de masse (Py-GC/MS) a été appliquée au sang, aux placentas et récemment aux principaux vaisseaux sanguinsd'une manière qui semble plus cumulative, quantitative et moins biaisée lorsqu'elle est couplée à des méthodes orthogonales.

Les données Py-GC/MS entre les laboratoires ont été comparables, ce qui donne confiance dans cette méthode pour l'analyse des tissus humains. Ici, nous avons appliqué la Py-GC/MS de concert avec des méthodes de visualisation pour évaluer la distribution relative des MNP dans les principaux systèmes organiques des foies, reins et cerveaux humains décédés.

Dans les tissus cérébraux, des inclusions réfringentes plus grandes (1 à 5 µm) n'ont pas été observées, mais des particules plus petites (< 1 µm) ont été notées dans le parenchyme cérébral . Étant donné les limites de résolution de la microscopie optique, nous avons examiné les culots cérébraux remis en suspension par MET, qui a révélé en grande partie des éclats ou des paillettes de 100 à 200 nm de long

 In situ, nous avons confirmé que les particules trouvées dans le cerveau étaient à base de carbone par SEM avec spectrométrie de rayons X à dispersion d'énergie

Dans les échantillons de démence, de nombreuses inclusions réfringentes étaient proéminentes dans les régions contenant des cellules inflammatoires et le long de la paroi vasculaire.

Les voies d'absorption et de distribution des MNP sont mal comprises, et le mécanisme par lequel les nano plastiques sont délivrés et absorbés dans le cerveau est inconnu. Les résultats de Daphnia magna suggèrent que l'endocytose et la macropinocytose dépendantes de la clathrine peuvent être à l'origine de la translocation des nano plastiques dans l'intestin; nous supposons qu'une absorption similaire peut se produire lors de l'ingestion humaine de lipides, ce qui faciliterait également le transfert sélectif dans le cerveau. Bien que le sang n'ait pas été éliminé des organes du défunt lors de l'autopsie, il est peu probable que les nano plastiques du cerveau soient sélectivement contenus dans le compartiment vasculaire, car les reins et le foie auraient également des volumes sanguins comparables.

Bien que nous ayons soupçonné que les MNP pouvaient s'accumuler dans le corps au cours d'une vie, l'absence de corrélation entre le total des plastiques et l'âge du défunt (P = 0,87 pour les données cérébrales) ne le confirme pas

 Cependant, la concentration massique totale de plastiques dans les cerveaux analysés dans cette étude a augmenté d'environ 50 % au cours des 8 dernières années. Ainsi, nous postulons que les concentrations environnementales de MNP en augmentation exponentielle peuvent augmenter de manière analogue les concentrations maximales internes.

Bien qu'il existe peu d'études sur lesquelles s'appuyer réalisées chez les mammifères, chez le poisson zèbre exposé à des concentrations constantes, l'absorption de nano plastiques a augmenté jusqu'à un plateau stable et a disparu après l'exposition; cependant, les concentrations internes maximales ont augmenté proportionnellement à des concentrations d'exposition aux nano plastiques plus élevées. Bien que les taux de clairance et les voies d'élimination des MNP du cerveau restent non caractérisés, il est possible qu'un équilibre, bien que variable selon les personnes, puisse se produire entre l'exposition, l'absorption et la clairance, les concentrations d'exposition environnementale déterminant en fin de compte la charge corporelle interne.

Bien que les données actuelles proviennent de plusieurs banques de tissus et de deux sites d'analyse reproduisant les résultats clés, les nouvelles méthodes analytiques Py-GC/MS appliquées ici doivent encore être largement adoptées et affinées en tests standardisés pour les échantillons cliniques.

Les deux laboratoires d'analyse (UNM et OSU) ont observé un coefficient de variation intra-échantillon d'environ 25 %, ce qui ne modifie pas les conclusions concernant les tendances temporelles ou l'accumulation dans le cerveau par rapport aux autres tissus, compte tenu de l'ampleur de ces effets. De nombreuses étapes de contrôle de la qualité garantissent que les contaminants externes n'ont pas d'impact sur les résultats, notamment l'évaluation Py-GC/MS des « blancs » d'échantillons de contrôle de stockage de KOH et de formol et les mesures de la composition polymère de tous les tubes en plastique et embouts de pipette qui sont essentiels dans le processus de digestion et de mesure (Fig.2à4supplémentaires ). Les collections d'échantillons décédés au cours des 30 dernières années n'étaient pas axées sur la minimisation de la contamination externe par le plastique. Cependant, étant donné la nature uniforme de la manipulation et du traitement de tous les échantillons d’organes dans des environnements cliniques et médico-légaux objectivement propres, l’accumulation significative de MNP dans le cerveau ne peut être écartée comme un artefact de contamination.

De plus, les échantillons de 2016 ont été stockés pendant 84 à 96 mois, contre seulement 2 à 4 mois pour les échantillons de 2024, qui présentaient des concentrations plus élevées de polymère. Ainsi, la contamination par des récipients de stockage en plastique ne devrait pas influencer les conclusions. Pour le cerveau, en particulier, une plus grande attention aux caractéristiques anatomiques, telles que la matière blanche par rapport à la matière grise, la vascularisation et la teneur en cellules gliales, devrait être soigneusement évaluée dans les études futures afin de réduire les variations. Enfin, en obtenant un seul échantillon de chaque organe pour chaque participant, l’hétérogénéité de la distribution au sein des tissus reste non caractérisée.

Nos estimations de la concentration massique du polymère pourraient être affectées par plusieurs facteurs qui peuvent conduire à une surestimation ou une sous-estimation.

La digestion au KOH a éliminé en grande partie la matière biologique des pastilles par saponification des triglycérides et dénaturation des protéines . Cependant, les pastilles finales contenaient toujours une bio matrice résiduelle inconnue, ce qui pourrait présenter des défis pour l'interférence spectrale de masse. Le KOH a réduit la masse du foie et des reins de 99,4 %, tandis que les échantillons de cerveau ont été réduits de 91,8 %, c'est-à-dire que la masse moyenne des pastilles résultantes dérivée de 500 mg de matière de départ était d'environ 3 mg et 41 mg, respectivement. Cet écart est proportionnel et cohérent avec la masse du polymère mesurée. Cependant, des molécules organiques inconnues subsistent probablement et influencent les spectres Py-GC/MS résultants. Les lipides ont été notés comme une source potentielle d'interférence dans l'analyse Py-GC/MS du PE.

Notre méthode de digestion au KOH et de séparation physique des solides a été conçue pour réduire cette préoccupation, plutôt que de l'augmenter avec une extraction liquide-liquide dans des solvants organiques qui entraînerait sélectivement la répartition des lipides. De plus, les spectres suggèrent une réduction des chaînes carbonées plus longues dans le chromatogramme de pyrolyse, ce qui est potentiellement dû à une dégradation oxydative avancée des MNP et à une formation excessive de carbonyle qui peut conduire à une sous-estimation de la concentration, car nos étalons sont créés avec des polymères vierges^17,18. Enfin, compte tenu de la petite taille observée des particules nanométriques isolées des échantillons humains (généralement < 200 nm de longueur), il est probable que l'ultracentrifugation ait collecté de manière incomplète les nanoplastiques dans les échantillons analytiques, contribuant également à une sous-estimation potentielle.

La forme et la taille des nanoparticules observées dans le matériau isolé des échantillons humains mettent à l'épreuve les limites de l'instrumentation analytique moderne, mais peuvent refléter un produit final de dégradation du plastique qui est particulièrement adapté à l'absorption et à l'accumulation humaines.

Conclusions