Lutte contre la pollution plastique : Caractérisation physicochimique et toxicité des microparticules collectées en milieu naturel

Reducing plastic pollution : Physicochemical characterization and toxicity of microparticles collected in the natural environment

• Auteur / Autrice : Elisa Chapuis
• Direction : Stéphane Peyron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : APAB-Biochimie et Physico-chimie des Bioproduits et Aliments, Nutrition
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IATE - Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : eco-efficient Polymeric and Organic Packaging - ePOP

Mots clés

Mots clés libres

Emballage alimentaire

Economie circulaire

Microplastiques

Polluants environnementaux

Food packaging

Circular economy

Microplastics

Environmental pollutants

Résumé

La réponse à la pollution plastique que nous devons actuellement affronter passe par une meilleure connaissance des mécanismes de formation des micro et nanoparticules et de leur évolution au cours du temps et dans l'environnement. Ces nouveaux contaminants participent à un exposome que nous n'avons pas encore caractérisé dans des conditions réelles. En rupture avec les précédentes études réalisées exclusivement sur des particules artificielles, synthétiques ou issues du broyage de macro plastiques, dont les propriétés restent très éloignées des particules de microplastiques réelles, ce travail de thèse vise à comprendre et décrire l'aptitude des microplastiques à vectoriser les polluants organiques environnementaux et étudier la toxicité de particules collectées dans l'environnement i.e. issues d'un phénomène de vieillissement naturel. L'objectif est de caractériser finement les modifications physiques et morphologiques subies par ces particules et de comprendre comment elles impactent leurs propriétés d'adsorption et de désorption de substances organiques rencontrées au cours de leur diffusion et leur toxicité potentielle en mesurant les effets cellulaires dans des modèles in vitro. Les phénomènes d'adsorption/désorption seront étudiés sur une sélection de substances représentatives de contaminants potentiels (e.g., produits phytosanitaires et polluants organiques persistants) couvrant une large gamme de polarité et de poids moléculaire. Les cinétiques et coefficients de sorption seront mesurés à partir de méthodes thermogravimétriques, de microcalorimétrie et de microspectroscopie. L'étude toxicologique s'appuiera sur des tests de toxicité mitochondriale conduits grâce une nouvelle technologie de phénotypage par imagerie quantitative de l'architecture des mitochondries dans différents types cellulaires, permettant d'évaluer rapidement les effets d'une exposition croisée aux MP associés ou non à des doses multiples de polluants organiques. Les doses appliquées et durées d'exposition seront ensuite déterminées dans des essais conventionnels de cytotoxicité in vitro.

The response to the plastic pollution we are currently facing requires a better understanding of the mechanisms by which micro- and nanoparticles are formed, and how they evolve over time and in the environment. These new contaminants are part of an exposome that we have yet to characterize in real-life conditions. In a break with previous studies carried out exclusively on artificial particles, either synthetic or derived from the grinding of macroplastics, whose properties remain far removed from real microplastic particles, this thesis aims to understand and describe the ability of microplastics to vectorize environmental organic pollutants, and to study the toxicity of particles collected in the environment, i.e. derived from a natural aging phenomenon. The aim is to finely characterize the physical and morphological modifications undergone by these particles, and to understand how these impact their adsorption and desorption properties of organic substances encountered during their diffusion, and their potential toxicity, by measuring cellular effects in in vitro models. Adsorption/desorption phenomena will be studied on a selection of substances representative of potential contaminants (e.g., plant protection products and persistent organic pollutants) covering a wide range of polarity and molecular weight. Sorption kinetics and coefficients will be measured using thermogravimetric, microcalorimetric and microspectroscopic methods. The toxicological study will be based on mitochondrial toxicity tests conducted using a new phenotyping technology involving quantitative imaging of mitochondrial architecture in different cell types, enabling rapid assessment of the effects of cross-exposure to PM associated or not with multiple doses of organic pollutants. Applied doses and exposure times will then be determined in conventional in vitro cytotoxicity assays.