• Langue : Anglais
• Discipline : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Identifiant : 2024ULILR060
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 26/11/2024

Résumé en langue originale

Cette thèse étudie les effets des fragments plastiques issus des bioplastiques sur diverses espèces de zooplancton et se divise en trois parties. La première partie introduit le contexte de la pollution plastique, en se concentrant sur la transformation des plastiques en microplastiques (MPs) dans les environnements aquatiques, et discute des alternatives écologiques comme les bioplastiques, qui sont dérivés de sources renouvelables ou conçus pour être biodégradables. La deuxième partie présente les résultats des revues de la littérature et des études expérimentales, ainsi que les perspectives de recherches futures. La dernière partie comprend une compilation d'articles de recherche, chacun présenté comme un chapitre individuel.Ces dernières années, les bioplastiques ont émergé comme une alternative écologique aux plastiques pétrochimiques. L'acide polylactique (PLA) est un bioplastique largement produit avec des applications diverses. Cependant, sa dégradation dans les environnements aquatiques est lente, entraînant la formation de MPs qui ont montré une toxicité pour les espèces aquatiques (Article de revue 1), bien que les effets à long terme restent peu étudiés. Pour répondre à cette question, j'ai évalué la toxicité multigénérationnelle des MPs de PLA à des concentrations plus faibles chez l'espèce sentinelle estuarienne Eurytemora affinis. Les résultats ont révélé une mortalité accrue, une prolongation des stades nauplius, une diminution de la condition physique de la descendance et une réduction de la taille corporelle des femelles (Expérimental Article 2).Une revue de la littérature (Article de revue 3) comparant les bioplastiques et les plastiques pétrochimiques a révélé que les deux contribuent à la pollution par la formation de MPs et ont des effets négatifs similaires sur les organismes. J'ai donc évalué la toxicité potentielle de différents types de MPs. Les toxicités in vivo et in vitro du poly(adipate-co-téréphtalate de butylène) (PBAT) comme plastique biodégradable, du PLA comme plastique biosourcé, du PLA greffé sur β-cyclodextrine comme plastique biosourcé modifié, et du polyéthylène basse densité (PEBD) comme référence pétrochimique ont été évaluées en utilisant la puce d'eau saumâtre Diaphanosoma celebensis. Les résultats ont montré que l'exposition aux MPs entraînait une diminution de la reproduction, un stress oxydant et une altération de l'activité des protéines transporteuses pour tous les types (Expérimental Article 4). Étant donné que les espèces ont des sensibilités variables aux contaminants, j'ai étudié la toxicité des quatre types de MPs sur le rotifère marin Brachionus plicatilis. Les résultats ont montré que l'exposition aux MPs réduisait significativement la reproduction, avec des niveaux d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), des réponses antioxydantes, la signalisation MAPK et des protéines transporteuses montrant une modulation spécifique en fonction du type de MPs (Expérimental Article 5 soumis).J'ai passé en revue l'adsorption des polluants environnementaux sur les MPs biodégradables et leur toxicité. Les plastiques biosourcés ne sont pas tous biodégradables en milieu naturel, certains nécessitant des conditions spécifiques, et leurs MPs peuvent adsorber des polluants, causant potentiellement des effets synergiques ou antagonistes sur les organismes exposés (Article de revue 6). Sur cette base, j'ai mené une étude comparative sur le transport des métaux traces par les MPs de PLA et de PEBD chez Daphnia magna à des concentrations environnementale pertinentes. Les résultats ont montré que les MPs de PLA, seuls et avec métaux traces, réduisaient significativement la survie et la reproduction tout en induisant un stress oxydant, avec des effets plus prononcés que les MPs de PEBD (Expérimental Article 7 soumis). Cela suggère que les MPs de PLA, bien qu'ils soient biodégradables dans certaines conditions, peuvent poser des risques similaires ou plus importants que les MPs d'origine fossile.

Résumé traduit

This thesis investigates the effects of plastic fragments from bioplastics on various zooplankton species and is divided into three parts. The first part introduces the background of plastic pollution, focusing on the transition from plastics to microplastics (MPs) in aquatic environments, and discusses eco-friendly alternatives like bioplastics, which are derived from renewable sources or designed to be biodegradable. The second part presents findings from literature reviews and experimental studies, along with future research perspectives. The final part consists of a compilation of research papers, each presented as an individual chapter.In recent years, bioplastics have emerged as an eco-friendly alternative to petrochemical plastics. Polylactic acid (PLA) is a widely produced bioplastic with diverse applications. However, its degradation in aquatic environments is slow, resulting in the formation of MPs that have shown toxicity to aquatic species (Review Paper 1), although long term effects remain understudied. To address this, I evaluated the multigenerational toxicity of PLA MPs at lower concentrations on the sentinel estuarine species Eurytemora affinis. The findings revealed increased mortality, prolonged naupliar stages, reduced fitness in offspring, and decreased female body size (Experimental Paper 2).A literature review (Review Paper 3) comparing bioplastics and petrochemical plastics revealed that both contribute to pollution through the formation of MPs and have similar negative effects on biota. Therefore, I evaluated the potential toxicity of common MP types. The in vivo and in vitro toxicities of poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) as a biodegradable plastic, PLA as a biobased plastic, β-cyclodextrin-grafted PLA as a modified biobased plastic, and low-density polyethylene (LDPE) as a petrochemical-based reference were assessed using the brackish water flea Diaphanosoma celebensis. The results indicated that MPs exposure led to reproductive decline, redox stress, and altered transporter protein activity across all types (Experimental Paper 4). Since species have varying susceptibilities to contaminants, I studied the toxicity of the four MPs type on the marine rotifer Brachionus plicatilis. Results showed that MPs exposure significantly reduced reproductive output, with reactive oxygen species (ROS) levels, antioxidant response, mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling, and transporter proteins showing MPs type-specific modulation (submitted experimental Paper 5).I reviewed the sorption of environmental pollutants on biodegradable MPs and their toxicity. Biobased plastics vary in biodegradability, with some requiring specific conditions, and their MPs can adsorb pollutants, potentially causing synergistic or antagonistic effects on exposed organisms (Review Paper 6). Building on this, I conducted a comparative study on the transport of heavy metals by PLA and LDPE MPs in Daphnia magna at environmentally relevant concentrations. Results showed that PLA MPs, both alone and with heavy metals, significantly reduced survival and reproduction while inducing oxidative stress, with stronger effects than LDPE MPs (submitted Paper 7). This suggests that PLA MPs, despite being biodegradable, may pose similar or greater risks than fossil fuel-based MPs.