Les microplastiques avec une « couronne » de protéines de lactosérum perturbent le travail des neurones et de la microglie

Des scientifiques du DGIST (Corée du Sud) ont montré que lorsque des microplastiques pénètrent dans des environnements biologiques (par exemple, le sang), ils se « envahissent » rapidement de protéines, formant ce que l'on appelle la « couronne protéique ». Au cours de l'expérience, ces particules « couronnées » ont provoqué une réorganisation significative du protéome dans les neurones et la microglie: la synthèse des protéines, le traitement de l'ARN, le métabolisme des lipides et le transport entre le noyau et le cytoplasme ont été perturbés; des signaux inflammatoires ont été simultanément activés. Conclusion: les microplastiques associés à des protéines pourraient être plus dangereux biologiquement que les particules « nues ». L'article a été publié dans Environmental Science & Technology.

Contexte de l'étude

• Les micro- et nanoplastiques (MNP) sont déjà présents dans les tissus humains, notamment le cerveau. En 2024-2025, des groupes indépendants ont confirmé la présence de MNP dans le foie, les reins et le cerveau de personnes décédées, et ont montré une augmentation des concentrations au fil du temps. Une étude distincte a révélé la présence de microplastiques dans le bulbe olfactif, indiquant un « dérivation » nasale vers le SNC.
• Comment les particules pénètrent dans le cerveau. Outre le tractus olfactif, de nombreuses études et analyses animales indiquent la possibilité que des micro-nanoplastiques traversent la barrière hémato-encéphalique (BHE), entraînant une neuroinflammation et un dysfonctionnement du tissu nerveux.
• La « couronne protéique » détermine l'identité biologique des particules. Dans les environnements biologiques, la surface des nanoparticules se recouvre rapidement de protéines adsorbées (couronne protéique). C'est cette couronne qui détermine quels récepteurs « reconnaissent » la particule, comment elle se répartit entre les organes et son degré de toxicité. Ce phénomène, bien décrit en nanotoxicologie, est de plus en plus transposé aux micro/nanoplastiques.
• Connaissances actuelles sur la neurotoxicité. Des expériences et des analyses in vivo ont établi un lien entre l'exposition aux MNP et une augmentation de la perméabilité de la BHE, l'activation microgliale, le stress oxydatif et les troubles cognitifs. Cependant, les données mécanistiques au niveau du protéome, en particulier dans les neurones et la microglie humains, sont limitées.
• Quel « vide » comble un nouvel article d'Environmental Science & Technology? Les auteurs ont comparé systématiquement, pour la première fois, les effets des microplastiques « couronnés » de protéines sériques et ceux de particules « nues » sur le protéome des neurones et de la microglie, montrant que c'est la couronne qui amplifie les changements défavorables dans les processus cellulaires fondamentaux. Cela rapproche le problème environnemental des MNP des mécanismes moléculaires spécifiques à l'origine des risques pour le cerveau.
• Pourquoi est-ce important pour l'évaluation des risques? Les tests en laboratoire de toxicité du plastique sans tenir compte de l'effet corona risquent de sous-estimer le danger; il est plus correct de modéliser l'impact des particules en présence de protéines (sang, liquide céphalo-rachidien), ce qui est déjà recommandé par des articles de synthèse.

Qu'ont-ils fait exactement?

• En laboratoire, des microplastiques ont été incubés dans du sérum de souris pour former une « couronne » protéique à la surface des particules, puis celles-ci ont été exposées à des cellules cérébrales: neurones en culture (souris) et microglie (lignée humaine). Après exposition, le protéome des cellules a été examiné par spectrométrie de masse.
• À titre de comparaison, l'effet du microplastique « nu » (sans couronne) a également été évalué. Cela a permis de déterminer la proportion du signal toxique apporté par l'enveloppe protéique de la particule.

Résultats clés

• La couronne protéique modifie la « personnalité » du plastique. Comme prévu par les lois de la nanotoxicologie, les microparticules adsorbent une couche hétérogène de protéines dans le sérum. Ces complexes ont provoqué des modifications beaucoup plus marquées de l'expression protéique dans les cellules cérébrales que les particules « nues ».
• Atteinte aux processus fondamentaux de la cellule. Avec les microplastiques « couronnés », des composants de la machinerie de traduction et de traitement de l'ARN ont été réduits, les voies du métabolisme lipidique ont été modifiées et le transport nucléocytoplasmique a été perturbé; autrement dit, les fonctions « fondamentales » de survie et de plasticité de la cellule nerveuse ont été affectées.
• Activation de l'inflammation et de la reconnaissance. Les auteurs ont décrit l'activation de programmes inflammatoires et de voies de reconnaissance des particules cellulaires, susceptibles de contribuer à l'accumulation de microplastiques dans le cerveau et à l'irritation chronique des cellules immunitaires cérébrales.

Pourquoi est-ce important?

• Dans la réalité, les micro- et nanoplastiques ne sont presque jamais « nus »: ils sont immédiatement recouverts de protéines, de lipides et d'autres molécules environnementales – une couronne qui détermine comment la particule interagit avec les cellules, si elle franchit la barrière hémato-encéphalique et quels récepteurs la « voient ». Ces nouveaux travaux démontrent clairement que c'est la couronne qui peut amplifier le potentiel neurotoxique.
• Le contexte ajoute à l’alarme: des études indépendantes ont trouvé des microplastiques dans le bulbe olfactif humain et même des niveaux accrus dans le cerveau de personnes décédées; des revues discutent des voies de pénétration de la BHE, du stress oxydatif et de la neuroinflammation.

Comment cela se compare-t-il aux données précédentes?

• Il est décrit depuis longtemps que la composition de la couronne des nanoparticules détermine leur « identité biologique » et leur capture par les macrophages et la microglie; un ensemble similaire de données est actuellement collecté pour les microplastiques, notamment des travaux sur l'effet de la couronne du tractus gastro-intestinal et du sérum sur la capture cellulaire. Ce nouvel article constitue l'une des premières analyses protéomiques détaillées portant spécifiquement sur les cellules cérébrales.

Restrictions

• Il s’agit d’un modèle cellulaire in vitro: il montre les mécanismes, mais ne répond pas directement aux questions sur la dose, la durée et la réversibilité des effets dans l’organisme.
• Des types spécifiques de particules et de couronnes protéiques ont été utilisés; en environnement réel, la composition de la couronne (sang, liquide céphalo-rachidien, mucus respiratoire, etc.) change, et avec elle, les effets biologiques. Des modèles animaux et une biosurveillance humaine sont nécessaires.

Ce que cela pourrait signifier pour l’évaluation des risques et la politique

• Les systèmes de test de toxicité du plastique doivent inclure une étape « corona » dans les biofluides concernés (sang, liquide céphalo-rachidien), sinon nous sous-estimons le risque.
• Pour les régulateurs et l'industrie, il s'agit d'un argument en faveur de la réduction des émissions de microplastiques, de l'accélération du développement de matériaux moins sensibles aux couronnes protéiques et de l'investissement dans la surveillance des plastiques dans les aliments, l'air et l'eau. Les études soulignent que la normalisation des mesures et la comptabilisation des couronnes sont des priorités immédiates.

Ce que le lecteur devrait faire aujourd'hui

• Réduisez le contact avec les sources de microplastiques: privilégiez l'eau du robinet filtrée à l'eau en bouteille, évitez si possible de réchauffer les aliments dans du plastique, lavez les vêtements synthétiques à basse température ou avec des filtres en microfibre. (Ces conseils ne sont pas tirés de l'article, mais sont cohérents avec les analyses de risques actuelles.)

Source: Ashim J. et al. Des complexes de couronnement de microplastiques protéiques déclenchent des modifications du protéome dans les cellules neuronales et gliales dérivées du cerveau. Sciences et technologies environnementales.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146