Les microplastiques (MP), définis comme des fragments de plastique dont la taille varie de quelques millimètres (<5 mm) à quelques nanomètres, constituent une préoccupation environnementale et de santé publique croissante. Identifiés pour la première fois dans les années 1970, ces particules sont désormais omniprésentes dans l’eau, le sol, l’air et les produits du quotidien, comme les détergents et les cosmétiques. Des centaines de ces particules peuvent être ingérées ou inhalées en une seule journée, les plus petites représentant un risque accru car elles peuvent s’accumuler dans des organes comme le foie, les poumons, les reins, et même le cerveau. Comprendre le comportement in vivo et les effets biologiques de ces nanoplastiques de forme irrégulière est donc crucial.
Dans cette optique, des chercheurs dirigés par le professeur associé Masakazu Umezawa du Département de Conception en Ingénierie Médicale et Robotique de l’Université des Sciences de Tokyo, au Japon, ont développé des microplastiques fluorescents qui émettent de la lumière dans la seconde fenêtre biologique du proche infrarouge (NIR-II), permettant une imagerie en temps réel des tissus profonds. L’équipe de recherche comprenait un étudiant en master de deuxième année, M. Ryo Nagasawa, un récent diplômé de master, M. Sota Inoue, et le professeur Kohei Soga, également du Département de Conception en Ingénierie Médicale et Robotique de l’Université des Sciences de Tokyo, au Japon. Leurs travaux ont été publiés en ligne dans la revue Environmental Science: Advances le 10 février 2026, dans le cadre de la collection HOT Articles in Environmental Science: Advances.
« La question des microplastiques a été soulevée dans le monde entier, et plusieurs articles de presse en ligne en parlent, mais le sujet de leur déplacement à l’intérieur du corps n’a pas été abordé, et de nombreux aspects restent flous. Je voulais apporter ma contribution en proposant une nouvelle méthode pour clarifier ce problème », explique le professeur associé Umezawa.
Lorsqu’on examine l’impact des microplastiques in vivo, un facteur clé est leur forme. Dans le monde réel, les plastiques sont dégradés par les intempéries et broyés en fragments de forme irrégulière, qui peuvent se comporter différemment à l’intérieur du corps par rapport aux particules sphériques lisses et artificielles utilisées comme modèles dans la plupart des études. Pour créer des modèles plus réalistes, les chercheurs ont développé une méthode pour synthétiser des nanoplastiques fluorescents de poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) de forme irrégulière et ont démontré leur faisabilité pour un suivi en temps réel chez la souris. Ce travail a été mis en ligne le 23 décembre 2025 et publié dans le Volume 28, Numéro 1 du Journal of Nanoparticle Research le 1er janvier 2026. Ils ont maintenant encore amélioré cette méthode de synthèse pour inclure d’autres plastiques courants : le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE) et le polystyrène (PS).
Cette méthode consistait à fragmenter des granulés de plastique dans un solvant en particules nanométriques, qui étaient ensuite mélangées au colorant fluorescent IR-1061. Pour le PET, le colorant diffusait facilement car le solvant faisait gonfler le plastique. Cependant, le PP, le PE et le PS étaient moins compatibles, le mélange a donc été chauffé doucement à 55 °C, provoquant l’expansion des chaînes polymères et permettant au colorant de pénétrer. L’ajout d’albumine sérique bovine a empêché l’agglomération et a donné aux particules une forme irrégulière, aboutissant à des particules dispersibles dans l’eau d’une taille comprise entre 30 et 300 nanomètres. Ces particules ont conservé plus de 80 % de leur fluorescence pendant au moins 30 jours, ce qui les rend bien adaptées aux études de suivi à long terme.
L’imagerie fluorescente après administration orale chez la souris a montré que ces microplastiques restaient dans l’estomac pendant plusieurs heures avant de migrer vers les intestins et étaient ensuite excrétés dans les fèces. Aucune fluorescence n’a été détectée dans les tissus en dehors du tractus gastro-intestinal, indiquant une absorption intestinale négligeable. Il est à noter que la taille des particules influençait leur rétention intestinale, les plus petites particules présentant des temps de rétention plus longs.
L’équipe a ensuite démontré la polyvalence de la plateforme en chargeant avec succès les microplastiques de forme irrégulière en PET, PP et PE avec un autre colorant fluorescent, le rouge Nil, pour étudier leur absorption cellulaire in vitro. Dans les fibroblastes de souris, les microplastiques ont été absorbés à des concentrations aussi faibles que 2,0 µg/mL, une fraction de la quantité rapportée pour les particules sphériques. Ces résultats ont été publiés dans la revue Environmental Science: Advances le 18 février 2026.
Alors que les déchets plastiques mondiaux devraient passer de 188 millions de tonnes en 2016 à 380 millions de tonnes d’ici 2040, comprendre le devenir des microplastiques dans le corps est plus urgent que jamais. Cette méthode de création de modèles de microplastiques chargés de fluorophores, qui ressemblent morphologiquement aux plastiques du monde réel, permet d’étudier les effets d’une exposition chronique, les différentes voies d’entrée et leur interaction avec les tissus biologiques au fil du temps.
« Le développement de méthodes pour synthétiser des modèles de microplastiques chargés de fluorophores NIR-II avec diverses compositions chimiques soutiendra les évaluations des risques en fournissant des informations sur le devenir environnemental et biologique des microplastiques », affirme le professeur associé Umezawa.
Ces résultats jettent les bases de recherches ultérieures sur la manière dont cette méthode pourrait aider les régulateurs à mieux évaluer les risques pour la santé dus aux microplastiques dans l’alimentation et l’air.
Article : Preparation of irregularly shaped, nano-sized, fluorescent microplastic particles for tracing cellular uptake – Journal : Environmental Science Advances – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Université des sciences de Tokyo
