L'impact des micro- et nanoplastiques sur la santé humaine, en particulier sur l'épithélium intestinal, constitue une préoccupation majeure. Cette question est notamment importante chez les personnes atteintes de la maladie de Crohn, une maladie inflammatoire chronique de l'intestin pouvant altérer la fonction de barrière de l'épithélium intestinal.
Plusieurs études menées au CEA-Irig ont comparé les effets cellulaires de différents polymères, notamment des plastiques conventionnels, comme le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polystyrène (PS), et des plastiques biodégradables, comme l'acide polylactique (PLA) et le polycaprolactone (PCL). Les plastiques ont été étudié sous forme native ou artificiellement vieillis dans des conditions environnementales. Leurs effets toxiques ont été évalués sur des modèles in vitro représentatifs de l'épithélium digestif de personnes saines ou de patients atteints de la maladie de Crohn.
Une accumulation importante, mais une faible toxicité in vitro
Pour étudier les effets des nanoplastiques sur l'intestin, les chercheurs ont utilisé des modèles in vitro reproduisant l'épithélium intestinal humain, représentatifs de sujets sains ou présentant une prédisposition génétique à la maladie de Crohn.
Les résultats montrent que les nanoplastiques peuvent s'accumuler fortement dans les cellules intestinales, jusqu'à 20 % de la dose initiale pour le PET.
Malgré cette accumulation, les chercheurs observent une faible toxicité aiguë in vitro, c'est-à-dire peu d'effets néfastes observés après une exposition de courte durée à des doses élevées, que les polymères soient biodégradables ou non.
Les travaux montrent également que le PCL se dégrade à l'intérieur des cellules, entraînant la libération d'oligomères, des fragments de polymères de plus petite taille. Dans les conditions étudiées, leur impact sur les cellules reste toutefois limité.
Enfin, le vieillissement des particules, simulant leur exposition prolongée dans l'environnement, n'accroît pas leur toxicité.
Des effets plus marqués in vivo
Les observations sont différentes in vivo. Une des études montre que les micro- et nanoplastiques de polystyrène peuvent altérer la perméabilité intestinale et y induisent des effets toxiques significatifs.
Pourquoi une telle différence entre des modèles in vivo et in vitro ? Les résultats suggèrent que les effets observés in vivo pourraient ne pas être directement liés à une réponse des seules cellules épithéliales intestinales. 
© CEA-Irig/SyMMES/CIBEST - Figure : Image de microscopie à fluorescence de cellules épithéliales intestinales exposées à des MNPs de PS fluorescentes vertes. Orange : cytosquelette, bleu : noyau, vert : MNPs. Echelle : 50 µm.
Une meilleure compréhension grâce à des modèles plus complexes
Ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur les effets des nanoplastiques sur la barrière intestinale et soulignent l'importance du modèle expérimental.
La littérature suggère que le microbiote, c'est-à-dire l'ensemble des micro-organismes (bactéries, levures, etc.) vivant dans l'intestin et jouant un rôle important lors de la digestion, pourrait participer aux effets des nanoplastiques observés in vivo. Utiliser un modèle in vitro plus complexe, reproduisant l'ensemble des lignages cellulaires de l'intestin et incluant le microbiote, pourrait permettre de mieux reproduire in vitro les effets observés in vivo.
Pour mieux comprendre ces mécanismes, les chercheurs développent actuellement des modèles plus complexes, notamment des cultures primaires d'épithélium intestinal et des organoïdes, plus proches des conditions physiologiques.