Quand les nanoparticules de plastique envahissent l’Arctique en silence

La pollution plastique est un enjeu environnemental majeur qui nécessite une compréhension approfondie des mécanismes de transport et d’accumulation des micro et nanoplastiques dans les écosystèmes. Alice Pradel, chercheuse en sciences de l’environnement à l’ETH Zurich, s’attaque à cette problématique en cultivant des carottes de glace en laboratoire pour étudier les flux de matière dans la banquise arctique.

La campagne «Beat the Microbead», lancée en 2012 pour réduire l’utilisation des microplastiques dans les produits cosmétiques, a été un électrochoc pour Alice Pradel. « En tant que jeune scientifique de l’environnement, j’ai été choquée que nous déversions tous ces produits chimiques dans l’environnement sans nous soucier de leur devenir », se souvient-elle.

Fascinée par la capacité des sciences de l’environnement à approfondir notre compréhension de la relation entre l’humanité et son environnement, Pradel a orienté ses études de master à l’Université de Rennes sur l’accumulation de différents produits chimiques, comme les pesticides, dans les sols et autres milieux poreux.

La miniaturisation des plastiques, un phénomène préoccupant

Lors d’une conférence de Julien Gigault, chimiste au CNRS, Alice Pradel a découvert comment les plastiques dans l’environnement se fragmentent en particules de plus en plus petites sous l’action de processus biotiques et abiotiques, acquérant de nouvelles propriétés. Cette miniaturisation leur permet d’envahir tous les systèmes écologiques, un fait à la fois fascinant et alarmant.

Sa thèse de doctorat, supervisée par Gigault, a porté sur l’accumulation des micro et nanoplastiques dans les matériaux poreux. La chercheuse a été stupéfaite de découvrir que de grandes quantités de microplastiques s’accumulaient également dans la banquise arctique, un phénomène confirmé par de récentes études.

Une étude de 2018 a montré que les plus petites particules de microplastiques sont les plus courantes dans la glace de mer. Les microplastiques sont, par définition, inférieurs à 5 centimètres, et les nanoplastiques inférieurs à 1 micromètre. Les chercheurs ne peuvent pas quantifier les particules de plastique inférieures à 10 micromètres, qui constituent la limite analytique. « Cela suggère que nous ne pouvons ni voir ni mesurer avec précision la majeure partie du plastique présent dans la glace de mer », ajoute Alice Pradel.

Cultiver des carottes de glace pour étudier les flux de matière

Pendant sa thèse, Alice Pradel a développé une méthode pour faire pousser de la glace de mer en laboratoire. Depuis avril 2022, elle cultive ces carottes de glace dans le cadre d’un post-doctorat au Département des sciences de l’environnement de l’ETH Zurich. En ajoutant des particules de micro et nanoplastiques à l’eau de mer au début du processus, il est possible de suivre comment les particules passent de l’eau à la glace et où elles restent.

La chercheuse collabore avec le groupe de recherche du professeur Denise Mitrano, qui étudie les particules anthropiques, leur toxicité et leur impact sur l’environnement. Ce dernier a notamment développé des méthodes analytiques permettant de mesurer beaucoup plus précisément les micro et nanoplastiques, un complément idéal aux recherches.

Collaborations pour une analyse approfondie des carottes de glace

Alice Pradel collabore également avec des chercheurs de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL). Elle utilise la tomographie au laboratoire du WSL à Davos pour analyser ses carottes de glace à -15°C. Les images obtenues fournissent des données sur la porosité et la structure de la glace, des informations cruciales pour comprendre où s’accumulent les particules de micro et nanoplastiques.

Mme Pradel pense que ses expériences peuvent également ouvrir de nouvelles possibilités dans d’autres domaines de recherche.

« Le réchauffement climatique rend toute la banquise arctique beaucoup plus dynamique. La glace elle-même s’amincit, les processus de fonte s’accélèrent et la redistribution des sels et des particules dans la glace s’intensifie », explique-t-elle.

Les expériences de Pradel permettent de simuler ces évolutions en laboratoire sans que les chercheurs aient à se rendre en Arctique.

« Cela est d’autant plus logique que notre objectif est de mener des recherches sur l’environnement en respectant le climat », explique-t-elle. Cependant, ses recherches ne lui permettront pas d’éviter complètement les voyages dans le Grand Nord : l’hiver prochain, Mme Pradel se rendra pour la première fois dans l’océan Arctique afin de mesurer le plus précisément possible l' »empreinte plastique » de l’humanité dans la glace.

Légende illustration : Alice Pradel, boursière de l’ETH, dans la chambre froide : elle crée ici des carottes de glace dans des colonnes remplies d’eau de mer afin d’étudier le transport des micro- et nanoplastiques dans la glace. (Photo : Michel Büchel / ETH Zurich)