En utilisant une nouvelle technique d’imagerie in vivo sur des souris, des chercheurs ont découvert que les microplastiques peuvent bloquer indirectement la circulation sanguine cérébrale. Les particules sont phagocytées par des cellules immunitaires qui peuvent rester bloquées à l’intérieur des vaisseaux sanguins pendant des semaines et entraver ainsi la circulation. Les obstructions par ces cellules ont provoqué des anomalies comportementales et motrices chez les animaux étudiés.
Diverses études ont révélé la présence de microplastiques dans notre circulation sanguine et dans la majorité de nos tissus et organes, tels que les poumons, le foie, les reins, le placenta, etc. Leur présence dans les tissus est associée à différents dysfonctionnements et maladies chroniques, telles que les maladies respiratoires, les troubles immunitaires et hormonaux ainsi que l’inflammation chronique et les dysfonctionnements métaboliques.
En particulier, leur présence dans la circulation sanguine suggère qu’ils sont susceptibles de se propager quasiment partout dans notre organisme. « Il est essentiel de comprendre la présence et l’état des microplastiques dans le sang. Il est donc essentiel de développer des méthodes de détection des microplastiques dans la circulation sanguine », explique Haipeng Huang de l’Université de Pékin, à Physics World.
Des expériences ont montré que les plus fines particules peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique et pénétrer dans les tissus cérébraux. Il a été suggéré que leur présence dans le cerveau peut aggraver certaines maladies neurologiques et certains troubles mentaux. Cependant, la manière dont les microplastiques peuvent affecter les fonctions cérébrales reste floue.
Dans le cadre d’une nouvelle étude, Huang et ses collègues de l’Académie chinoise de recherche sur les sciences environnementales ont développé une nouvelle technique d’imagerie in vivo permettant de suivre en temps réel la propagation des microplastiques depuis la circulation sanguine basse vers le cerveau.
« Nous nous sommes concentrés sur le cerveau en raison de son importance : si les microplastiques causent des lésions dans cette région, cela pourrait avoir des répercussions sur l’ensemble du corps. Notre technologie expérimentale nous permet d’observer les vaisseaux sanguins du cerveau et de détecter les microplastiques présents dans ces vaisseaux », explique l’expert.
Un blocage persistant pendant plusieurs semaines
Le nouveau dispositif d’imagerie — décrit dans l’étude, publiée dans la revue Science Advances — consiste en un système de microscopie à deux photons. Les particules de microplastiques sont suivies en temps réel à l’aide d’un marquage par fluorescence. La technique permet de suivre leur cheminement à travers la circulation sanguine et le cerveau chez des animaux vivants.
Pour réaliser leur expérience, les chercheurs ont nourri 5 souris avec de l’eau contenant des microplastiques (de 5 micromètres de diamètre) préalablement marqués. En se déplaçant dans le sang, les particules génèrent des signaux ressemblant à des flashs que les chercheurs ont appelés « flash microplastiques » (MP-flash).
Quelques heures après l’ingestion, les images ont indiqué la présence de MP-flashs au niveau des vaisseaux cérébraux de quatre des rongeurs. Puis, trois heures après l’administration, des cellules fluorescentes ont été observées au niveau des vaisseaux. Les signaux étaient similaires aux MP-flashs, suggérant que les microplastiques ont été absorbés par les cellules. Les chercheurs en ont déduit que les particules ne se fixent pas directement à la paroi vasculaire ni ne traversent le tissu cérébral.
Pour étayer cette hypothèse, les chercheurs ont injecté directement les microplastiques marqués dans le sang des souris. Les signaux MP-flash ont été observés dans les vaisseaux sanguins du cerveau après quelques minutes. Puis, après environ six minutes, des cellules porteuses du signal (cellules MPL) sont également apparues. Les analyses ont révélé qu’il s’agissait cellules immunitaires, principalement des neutrophiles et des macrophages.
Le suivi des cellules chargées de microplastiques a montré qu’elles restaient parfois piégées dans les vaisseaux cérébraux pendant 2,5 heures. En outre, certaines n’étaient toujours pas éliminées une semaine après l’injection et pouvaient, à leur tour, provoquer le blocage d’autres cellules pendant plusieurs semaines.
« Alors que la plupart des cellules MPL circulent rapidement dans le sang, une petite fraction se retrouve piégée dans les vaisseaux sanguins », explique Huang. « Les cellules obstruées peuvent également déclencher une réaction en chaîne de type crash, entraînant la collision de plusieurs cellules MPL en un seul endroit et présentant des risques importants ».
Des troubles comportementaux marqués
En utilisant l’imagerie par contraste de taches laser pour surveiller le flux sanguin, les chercheurs ont constaté que l’accumulation des cellules MPL réduisait le débit au niveau des vaisseaux corticaux cérébraux. Cela se produisait dès 30 minutes après l’injection et affectait particulièrement les petits vaisseaux. Afin de déterminer les impacts de ces blocages sur le fonctionnement cérébral, les chercheurs ont effectué une expérience en plein champ, un protocole standard permettant d’évaluer la capacité des modèles animaux à explorer un espace donné. Un test de labyrinthe a également été utilisé pour évaluer la mémoire.
Les souris chez lesquelles a été injecté du microplastique ont parcouru des distances plus courtes que celles du groupe témoin. Elles parcouraient également ces distances à une vitesse inférieure à celle des souris non traitées et présentaient une réduction marquée de la mémoire spatiale. Des tests d’évaluation de la coordination et de l’endurance ont également révélé une diminution des capacités motrices chez les souris traitées.
Les troubles comportementaux se sont atténués environ 28 jours après l’injection de microplastiques. Cela correspond à la durée à partir de laquelle les cellules MPL commencent à être évacuées des vaisseaux cérébraux. Les experts soupçonnent que ces dysfonctionnements pourraient être à l’origine de certaines affections cérébrales, telles que la dépression. « Ces résultats indiquent que les souris présentent des anomalies multiformes dans la régulation neurocomportementale, ressemblant à des états dépressifs associés à une perturbation du flux sanguin cérébral », écrivent-ils dans leur document.
Davantage de recherches sont toutefois nécessaires afin de déterminer si ces résultats sont reproductibles chez les humains, notre volume sanguin étant environ 1 000 fois supérieur à celui des souris. L’équipe de Huang prévoit de collaborer avec des cliniciens et d’améliorer sa technique d’imagerie pour détecter les microplastiques dans les vaisseaux sanguins humains. Cela permettra de déterminer comment ils pourraient affecter notre fonctionnement cérébral.