Les déchets plastiques disséminés dans la nature se fragmentent en particules invisibles, de taille micrométrique ou nanométrique. Faute de connaître leurs propriétés physiques, chimiques et leurs interactions biologiques, les scientifiques ne peuvent pas encore prendre toute la mesure de l'impact environnemental de cette pollution diffuse​.

Dans la nature, les particules de plastiques se couvrent rapidement de molécules d'origine biologique. Comment celles-ci modifient-elles leur comportement ?

Pour le savoir, des équipes de l'Iramis et de Joliot, associées à l'Institut des molécules et matériaux du Mans, à l'Université Paris Cité (BFA) et au Synchrotron Soleil, ont étudié des microplastiques modèles dans l'eau, en s'attachant en particulier au rôle que peuvent jouer les protéines adsorbées à leur surface (couronne).

Dans leur étude, ils ont choisi les microplastiques les plus persistants dans l'environnement : des microparticules de polypropylène et de polyéthylène (de diamètre 5 et 10 µm) qu'ils ont mises en solution, avec ou sans protéines.

• En l'absence de protéines, la poussée d'Archimède et les forces capillaires tendent à rassembler les particules vers la surface (« crémage ») et très peu de particules subsistent en solution.
• Les microplastiques hydrophobes deviennent hydrophiles en présence de protéines et peuvent diffuser dans l'eau. De plus, leur couronne protéique empêche leur agglomération et stabilise leur suspension dans l'eau, comme l'attestent des observations en rayons X sur la ligne Disco du synchrotron Soleil.

Il est possible de déstabiliser la couronne protéique entourant les microplastiques, soit en ajoutant un sel (sulfate d'ammonium) qui fait précipiter les protéines, soit par chauffage (~80°c pendant 1h) qui provoque leur agrégation. Dans les deux cas, les chercheurs observent le crémage d'environ 95 % des microparticules après 24 heures.

Le traitement thermique permettrait par exemple de purifier l'eau pour la rendre potable, là où des installations industrielles de dépollution font défaut.

La même stratégie devrait a priori fonctionner pour les particules de taille nanométrique, plus complexes à étudier. Il reste à le vérifier expérimentalement…

Ces travaux ont été réalisés par des chercheurs de l'Iramis, dans l'UMR CEA-CNRS NIMBE (Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie) et de l'Institut Joliot, dans l'UMR CNRS-CEA-Université Paris-Saclay I2BC (Institut de biologie intégrative de la cellule).