Une expédition scientifique pour comprendre l’impact de la pollution plastique sur la biodiversité marine.

Les estimations suggèrent plusieurs dizaines de millions de tonnes de plastiques accumulés dans les océans, mais ce chiffre est très incertain, car il y a trop peu de mesures in situ pour avancer des estimations plus précises. Les fleuves constituent les principales voies d’apport, transportant chaque année des millions de tonnes de plastique vers la mer.

Au cours du programme de l’Exploration Bleue, nous avons échantillonné pendant trois années dans le Rhône, entre Arles et Port-Saint-Louis-du-Rhône, et en Méditerranée, entre La Ciotat et les Embiez, aussi bien sur la côte qu’au large. Nous avons relevé des concentrations typiques de microplastiques de ces zones géographiques : entre 1 et 100 particules par m³. Par exemple, en juin 2024, nous avons estimé que dans la baie de La Ciotat, il y avait 1 million de microplastiques qui flottaient à la surface de la mer.

Les plastiques se fragmentent principalement sous l’effet combiné du rayonnement UV (photo-oxydation), de l’abrasion mécanique (vagues, sédiments) et des variations de température. Les organismes vivants (bactéries, algues) peuvent aussi fragiliser les matériaux via des processus biologiques. Ces mécanismes réduisent progressivement les objets en microplastiques, puis en nanoplastiques. La fragmentation est continue et dépend fortement de l’environnement (fleuve, littoral, pleine mer).

Nous avons mesuré que tous les échantillons de plastique collectés contiennent des perturbateurs endocriniens.

De nombreux plastiques intègrent déjà des additifs à leur fabrication, comme le bisphénol A ou les phtalates. Ainsi dans le cas des phtalates qui sont aussi présents dans le milieu naturel, il n’est pas possible de savoir quelle proportion est présente initialement, intentionnellement ajoutée lors de leur fabrication, ou issue de la sorption, lorsque les plastiques sont mises en présence de ces composés lors de leur séjour dans l’environnement (notamment dans les fleuves ou les océans).

Dans le cas des PCB, qui ne sont plus produits ni commercialisés, leur présence dans les microplastiques résulte principalement de phénomènes de sorption par exposition dans l’environnement.

Il existe un lien direct entre les molécules qui s’adsorbent sur les plastiques et les microorganismes qui vivent à leur surface (la « plastisphère »). La matière organique naturelle ou les composés chimiques (y compris les perturbateurs endocriniens) façonnent la composition de la plastisphère. Les résultats obtenus dans le cadre du projet Exploration Bleue indiquent que la structuration des communautés de la plastisphère sont dépendantes d’un effet cocktail qui dépasse les 57 molécules perturbateurs endocriniens ciblées dans le projet. Ces travaux ouvrent des perspectives nouvelles qui nécessiteront des analyses chimiques non ciblées, mieux à même de répondre à cette question qui met en jeu des interactions complexes.

Dans le cadre du projet « Exploration bleue », nous avons montré que certains microorganismes potentiellement pathogènes (bactérie, champignon ou virus) pour les animaux ou pour l’homme sont présents sur les plastiques et peuvent y persister plusieurs jours, voire semaines. Les mécanismes qui permettent leur persistance, y compris en lien avec la présence des perturbateurs endocriniens, sont aujourd’hui inconnus. Le projet « Exploration bleue » a permis d’explorer cette question en proposant une démarche expérimentale de terrain plus proche de la réalité que les travaux généralement menés en laboratoire.

Le projet « Exploration bleue » nous a en effet permis de démontrer que de nombreux organismes autotrophes (qui consomment du CO2 et produisent de la matière organique et de l’O2) étaient présents sur les plastiques. Nous avons également observé la présence de organismes hétérotrophes (qui consomment la matière organique produite par les autotrophes et la transforme en CO2). Les plastiques se sont avérés être plutôt « à l’équilibre » pour la pompe de carbone, fournissant parfois un peu plus de matière organique et d’O2 (légère dominance de l’autotrophie) selon les saisons. Les perturbateurs endocriniens n’ont pas montré d’effet direct sur ce phénomène. S’ils influencent la diversité des microorganismes présents, les fonctions autotrophes et hétérotrophes ne semblent pas perturbées par la présence de ces composés chimiques à la surface des plastiques.

La présence de perturbateurs endocriniens, qu’ils soient directement présents dans la composition du plastique ou bien adsorbés à leur surface et provenant de l’environnement, a de nombreux effets sur les organismes marins : insuffisance hépatique, ralentissement de la croissance, réduction de la capacité de mouvement et donc de fuite devant la prédation, limitation de la reproduction mettant en danger la biodiversité. Dans le cadre de l’Exploration bleue, nous avons démontré des effets toxiques avérés à des stades précoces du développement des poissons : trouble de la vision avec une dépigmentation de la rétine, dépigmentation de la peau, effet cardiovasculaire avec un retard du développement cardiaque. Ces résultats démontrent les effets délétères de la présence de perturbateurs endocriniens pour la survie de ces animaux en conditions naturelles.

Oui, la fragmentation augmente fortement les interactions avec les perturbateurs endocriniens. En se fragmentant, le plastique voit sa surface spécifique augmenter, ce qui favorise l’adsorption des contaminants. De plus, avec l’oxydation du plastique il se créent de nouvelles fonctions chimiques en surface qui peuvent favoriser les interactions avec les polluants du milieu naturel dont les perturbateurs endocriniens. Les processus de vieillissement du plastique facilitent par ailleurs le relargage d’additifs internes. Les micro- et nanoplastiques sont plus réactifs chimiquement que les objets plastiques intacts.

Plus les particules sont petites (microplastiques => petits microplastiques =>nanoplastiques), plus elles ont une surface élevée et une capacité d’interaction importante avec des composés chimiques, y compris les perturbateurs endocriniens. Les nanoplastiques pouvant traverser des membranes biologiques cela augmente leur impact potentiel. Deplus les microplastiques ou nanoplastiques transportent un très grand nombre de contaminants, plusieurs centaines, ce qui favorise des « effets cocktails ». Ces interactions combinées peuvent amplifier les effets toxiques par rapport à une exposition isolée.

La quantité relarguée est difficile à quantifier précisément, car elle dépend du type de plastique, de son âge et des conditions environnementales. Certains additifs peuvent migrer lentement sur des années, voire des décennies. Les conditions comme la chaleur, les UV ou le pH influencent fortement ce relargage. Globalement, les plastiques représentent une source diffuse mais continue de perturbateurs endocriniens dans l’environnement. In fine, quelle que soit la durée de vie des débris de plastique, nous pouvons conclure que toute la charge de composés chimiques associés sera libérée dans le milieu naturel. Partant de ce postulat, il est certainement possible de faire des estimations à partir des volumes de production d’additifs ou de substances perturbatrices endocriniennes.

Le vieillissement (UV, oxydation) modifie la structure chimique du plastique, créant des fissures et des groupes fonctionnels réactifs. Cela augmente sa capacité à adsorber des polluants externes et à libérer ses propres additifs. La fragmentation accentue encore ce phénomène en exposant de nouvelles surfaces. Ainsi, les plastiques anciens et fragmentés sont souvent plus actifs chimiquement et potentiellement plus nocifs.