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Réparer les plastiques avec des champs magnétiques pour augmenter leur durée de vie ? | The Conversation

RRéparer les plastiques avec des champs magnétiques pour augmenter leur durée de vie ? | The Conversation

En chargeant certains plastiques de particules magnétiques, il est possible de les chauffer à distance afin de les remodeler. Mathieu Salse/INSA Lyon, Fourni par l’auteur | ©Mathieu Salse/INSA Lyon

L’utilisation excessive des plastiques constitue un exemple frappant de la manière dont les matériaux peuvent devenir une source majeure de pollution. La sobriété matérielle, qui consiste à limiter la consommation de matériaux, constitue donc un levier majeur pour diminuer l’impact de nos sociétés sur l’environnement. Bien qu’il semble désormais utopique de se passer des plastiques, l’espoir réside néanmoins dans le fait qu’une grande partie d’entre eux, dits thermoplastiques, ont la faculté de se déformer ou de s’écouler lorsqu’ils sont chauffés.

Cette propriété permet de les remodeler, offrant ainsi la possibilité de les réparer et de les réutiliser directement, ce qui présente une alternative moins coûteuse qu’un recyclage chimique. Parmi les diverses méthodes qui existent pour chauffer et réparer les plastiques, le chauffage par induction magnétique constitue un moyen rapide et efficace d’échauffer localement la matière. Cette technique, notamment utilisée comme traitement contre certains cancers, peut être également employée pour réparer les plastiques permettant ainsi d’accroître leur temps de vie.

Les matériaux autocicatrisants

Une rapide rétrospective montre que la réparation des matériaux plastiques est un sujet qui passionne la communauté scientifique depuis quelques décennies. Ce sujet a connu un véritable « boom » en 2008 avec la découverte d’un nouveau type de matériau capable de s’autoréparer à température ambiante : les vitrimères. On parle alors d’autoréparation, d’autocicatrisation ou de self-healing en anglais. Bien que de nombreux progrès en chimie ont depuis lors permis de diversifier les solutions, les matériaux autoréparables ne sont pour autant pas véritablement sortis des laboratoires de recherche et peinent toujours, plus de 15 ans après, à trouver leur place dans l’industrie.

Si la raison principale de leur manque d’applicabilité est parfois à chercher au niveau de leur prix et de leur complexité chimique, une autre raison plus fondamentale réside dans l’incompatibilité entre capacité à s’autoréparer et rigidité élevée – la première nécessitant une grande mobilité moléculaire et la seconde de fortes liaisons entre les constituants de la matière. En outre, l’industrie du plastique et ses procédés de fabrication étant arrivés à maturation, c’est tout un écosystème qu’il faut repenser pour inclure la production d’une part significative de matériaux innovants.

Les matériaux guérissables sous champ magnétique

Contrairement au cas des matériaux autocicatrisants qui ne nécessitent aucune intervention extérieure, une stratégie alternative, appelée le stimulus-healing, consiste à apporter de l’énergie pour chauffer et réparer les matériaux thermoplastiques. En fonction du matériau et de l’application visée, le mode de chauffage peut prendre plusieurs formes telles qu’un transfert thermique (par contact direct ou via l’air environnant), une onde acoustique, une micro-onde, un laser ou un champ magnétique oscillant appliqué grâce à une bobine (électro-aimant).

Dans le dernier cas, l’opération consiste à intégrer dans le matériau plastique une faible quantité de particules magnétiques (1 à 5 % de son volume). Ces particules sont en effet capables de transformer le stimulus magnétique oscillant en chaleur au sein même de la matière, grâce à un phénomène appelé hyperthermie magnétique. Pour atteindre des températures de l’ordre de 150-200 °C, il est commun d’utiliser des champs magnétiques ayant une intensité de quelques milliteslas (l’équivalent d’un aimant de réfrigérateur) et une fréquence d’environ 500 kHz (contre 20 à 100 kHz pour une plaque induction standard).

Cette technologie a l’avantage de pouvoir être utilisée sur des matériaux dotés de propriétés mécaniques très différentes, ce qui permet de l’appliquer sur une large gamme de plastiques. En effet, elle a récemment été employée pour traiter des matériaux de grande consommation tels que le polypropylène (utilisé pour faire des pare-chocs de voiture) ou certains polyuréthanes souples (employés comme gaine d’isolation électrique).

Un autre avantage que présente cette technique est de pouvoir lisser une pièce rugueuse pour effacer ses défauts en surface. Cela est particulièrement utile pour des pièces imprimées en 3D dont la rugosité diminue sensiblement les performances mécaniques et rend l’aspect peu attractif.

Inducteur haute fréquence utilisé pour activer l’hyperthermie magnétique permettant le lissage et le renforcement d’une plaque de polypropylène imprimée en 3D. Le bras de l’inducteur est placé au dessus de la plaque de plastique, qui devient lisse et brillant, là où il est encore rainuré autour. | ©Guilhem Baeza/INSA Lyon

Vers le développement à grande échelle

Historiquement, les recherches menées sur l’hyperthermie magnétique ont une visée biomédicale. Cette technique, généralement combinée à la chimiothérapie ou la radiothérapie, est utilisée pour traiter certains types de cancer. Dans ce cas, des nanoparticules magnétiques biocompatibles sont injectées au patient, et la chaleur générée sous irradiation magnétique (+ 6 à 7 °C) tue sélectivement les cellules tumorales.

Cette technique offre la possibilité de chauffer sans contact ni besoin de faire parvenir la lumière, et fonctionne donc dans des matériaux opaques. Elle offre un grand contrôle, étant donné que la quantité de chaleur dégagée peut être contrôlée par les caractéristiques du champ magnétique, mais aussi par la quantité et la nature des particules stimulables. La localisation des particules permet également de chauffer sélectivement une zone désirée.

Dans le cas de matériaux composites basés sur des plastiques, ces avantages sont tout aussi utiles et posent de nouvelles questions scientifiques à résoudre afin d’améliorer le procédé de réparation.

Des limites qu’il reste à dépasser

Un exemple concerne quelles particules choisir parmi toute la variété de celles qui peuvent être utilisées pour convertir le champ magnétique en chaleur. Les chimistes peuvent jouer sur la composition (fer, cobalt, nickel…), la forme (sphère, cube, bâtonnet…) et la taille des particules magnétiques qui sont autant d’éléments impactant la capacité de chauffe des particules. Par ailleurs, la possibilité de fabriquer ces objets à grande échelle et de manière raisonnée est également un enjeu majeur : la société grenobloise Hymag’in, avec qui nous collaborons, développe par exemple des particules de magnétite issues de déchets de la sidérurgie.

D’autres aspects concernent davantage les physiciens, par exemple les questions liées aux mouvements des particules soumises au champ magnétique. D’une part, les particules ont tendance à se regrouper et à s’organiser en formant des chaînes, ce qui soulève des interrogations sur la réversibilité et l’utilisation répétée de cette technique. Sous l’effet du champ magnétique, les particules se mettent aussi à tourner sur elle-même, ce qui engendre un dégagement de chaleur supplémentaire par friction, dépendant du milieu environnant. Il est nécessaire de quantifier cet effet pour ne pas surchauffer les pièces, ce qui entraînerait leur dégradation.

L’aspect noir des matériaux (lié aux particules magnétiques) rend aussi plus difficile leur utilisation comme pièces visibles, notamment dans l’industrie automobile où la cicatrisation de rayures superficielles sur des pièces colorées représente un réel intérêt commercial. Mais il est aussi possible de réparer en moins d’une minute des caoutchoucs, typiquement des semelles de chaussures ou des joints d’étanchéité, ou même des plastiques durs présents dans des articles de voyage, de sport, ou dans des packagings rigides en tout genre. Finalement, la diffusion des technologies liées à l’hyperthermie magnétique nécessitera l’appui d’industries innovantes, capables d’identifier des applications de niche pour passer de concepts généraux à des produits de haute valeur ajoutée.

Le projet MANIOC est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. Elle a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.The Conversation

Auteurs :

Guilhem P Baeza, Maître de conférences habilité à diriger les recherches en physique des polymères, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Laura Ea, Doctorante en Physique des polymères, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Mathieu Salse, Doctorant en sciences des matériaux polymères et composites, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Simon Fritz, Doctorant en Physique des Polymères, INSA Lyon – Université de Lyon

Cet article est republié sous licence Creative Commons.

>> Lire l’article original sur le site :

The Conversation

Transformer les plastiques recyclés en appareillages orthopédiques pour les populations vulnérables

TTransformer les plastiques recyclés en appareillages orthopédiques pour les populations vulnérables

D’après l’OMS, seulement 5 à 15 % des personnes ayant besoin d’un appareil orthopédique y ont accès dans les pays à faibles revenus ou en contexte de guerre. Pour pallier ce constat, Handicap International a intégré l’impression 3D sur ses territoires d’intervention depuis 2017. Aujourd’hui, l’organisation non gouvernementale se voit confrontée à des problématiques logistiques coûteuses, liées à l’importation de la matière première depuis l’Europe. Et s’il était désormais possible de fabriquer des appareillages orthopédiques à base de plastiques recyclés, trouvés localement ?

Au sein de l’INSA Lyon, Valentine Delbruel, ingénieure INSA et doctorante, travaille sur l’optimisation de la composition d’un plastique recyclé, qui pourrait convenir à la fabrication additive d’orthèses : une façon de lutter contre la pollution plastique tout en rendant plus accessibles les solutions orthopédiques. Réalisés en collaboration avec Handicap International et trois laboratoires de l’INSA Lyon (MatéIS, IMP et LaMCoS), les travaux de la doctorante serviront aux équipes terrain d’Handicap International.  

L’impression 3D : une innovation pratique mais une logistique difficile
Traditionnellement réalisés par thermoformage, les appareillages orthopédiques relèvent d’un procédé de fabrication long et coûteux. Dans les zones où l’accès aux centres de soin est déjà difficile, les aller-retours nécessaires aux ajustements et le temps de rééducation sont des freins supplémentaires, rallongeant la procédure de soin de plusieurs semaines pour une prothèse. Depuis 2017, Handicap International utilise l’impression 3D pour pallier ce problème. Les fabrications sont facilitées, plus rapides et personnalisables à chaque patient. « L’impression 3D a changé la façon de prendre les mensurations des patients car elles peuvent être prises à distance grâce à un scanner 3D », explique Valentine Delbruel. « Seulement, ce type de fabrication nécessite des filaments composés de plastique qui sont actuellement fabriqués en Europe. Cela pose des problèmes logistiques, notamment aux niveaux des frontières. En constatant cette problématique rencontrée par ses équipes, Handicap International s’est interrogé : est-il possible de continuer à faire de l’impression 3D, avec des matières plastiques locales, si possible recyclées ? »

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Résistances aux traitements : la recherche en quête de solutions | Un dossier Pop’Sciences et CNRS

RRésistances aux traitements : la recherche en quête de solutions | Un dossier Pop’Sciences et CNRS

En dépit des considérables avancées du domaine biomédical, les bactéries résistent et persistent à déjouer les méthodes thérapeutiques les plus avancées. Si la communauté scientifique continue d’étudier les mécanismes biochimiques de cette antibiorésistance, le champ de la recherche s’étend également aux sciences humaines et sociales et notamment à l’étude des conditions socio-écologiques dans lesquelles elle se développe. Une approche systémique qui ouvre la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques ainsi qu’à une meilleure  prévention.

En partenariat avec le CNRS, Pop’Sciences vous propose un tour d’horizon pluridisciplinaire des recherches qui participent à endiguer la crise sanitaire mondiale de l’antibiorésistance.

L’art de résister

Tous les micro-organismes sont dotés d’une capacité intrinsèque à naturellement s’adapter à leur environnement. Cette fonctionnalité permet aux plus virulents d’entre eux d’infecter massivement les populations humaines, et les nombreuses pandémies qui jalonnent notre histoire en sont les sombres témoignages. Les 25 millions de morts de la peste noire du 16e siècle, ou encore les 40 à 50 millions de personnes que la grippe espagnole a emportées à la fin de la Première Guerre mondiale, comptent parmi les nombreuses victimes de cet « art de résister » des bactéries et des virus.

Le premier antibiotique, la Pénicilline G,  a été découvert à la fin des années 1920 par Alexander Fleming, révolutionnant durablement la médecine et permettant de sauver de nombreuses vies grâce à leur capacité à inhiber la croissance des bactéries ou à les détruire. Dès le départ, cependant, le biologiste écossais  avertissait que les micro-organismes s’adapteraient inévitablement à ce type de molécules si elles étaient utilisées de façon inappropriée : « cela aboutirait à ce que, au lieu d’éliminer l’infection, on apprenne aux microbes à résister à la pénicilline et à ce que ces microbes soient transmis d’un individu à l’autre, jusqu’à ce qu’ils en atteignent un chez qui ils provoqueraient une pneumonie ou une septicémie que la pénicilline ne pourrait guérir. »

Il ne pensait sans doute pas si bien dire, puisque dès les années 1940, les premières bactéries résistantes à ces traitements novateurs étaient identifiées. L’antibiorésistance était alors déjà née, fruit de la fulgurante capacité d’adaptation des bactéries aux stress extérieurs et de la sélection progressive des plus résistantes d’entre elles. Ce phénomène a été en grande partie dopé par l’utilisation excessive et préventive d’antibiotiques chez les humains et les animaux d’élevages intensifs.

Au fil des années, l’antibiorésistance s’est ainsi propagée de façon continue dans le monde entier, au point que certaines bactéries développent désormais des résistances simultanées à différentes familles d’antibiotiques.

Une crise mondiale à bas bruit

L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a lancé en 2015 un système mondial de surveillance de la résistance et de l’utilisation des antimicrobiens (GLASS), qui vise à standardiser la collecte et l’analyse des données épidémiologiques à l’échelle du globe. Le dernier rapport qui a été publié dans ce contexte, concerne près des 3⁄4 de la population mondiale et fait apparaître des niveaux de résistance à certains antibiotiques supérieurs à 50 % pour des bactéries telles que Klebsiella pneumoniae (entérobactérie qui peut provoquer pneumonies, septicémies, ou des infections urinaires), ou encore Neisseria gonorrhoeae (une maladie sexuellement transmissible courante).

© Morgane Velten / Cliquez sur l’illustration pour l’agrandir.

En dépit de campagnes de prévention massives (qui ne se souvient pas du martèlement « Les antibiotiques, c’est pas automatique » ?), ou d’autres mesures plus drastiques comme la récente interdiction européenne des usages préventifs en élevage, la résistance aux antibiotiques gagne irrémédiablement en vigueur.

Des infections bactériennes courantes deviennent de plus en plus difficiles à soigner, comme c’est le cas pour la tuberculose ou la salmonellose. Les traitements nécessitent alors des doses plus élevées sur une durée plus longue, ce qui augmente les risques d’effets secondaires chez les personnes malades. Préoccupée, l’OMS prévient que sans mesures d’urgence, « nous entrerons bientôt dans une ère post-antibiotique dans laquelle des infections courantes et de petites blessures seront à nouveau mortelles ».

En plus d’être inquiétante l’antibiorésistance est, en outre, une menace silencieuse et invisible. Elle implique en effet des pathogènes microscopiques – les bactéries – qui s’adaptent aux traitements avec autant de vélocité que de discrétion. La crise sanitaire qui en résulte est également plus difficile à concevoir et à identifier que pour une épidémie « classique » comme la Covid-19. Pourtant, en l’absence d’une inversion de tendance, l’antibiorésistance pourrait être associée aux décès de plus de 10 millions de personnes par an d’ici 2050 (OMS). C’est davantage que le nombre de décès causés par le cancer.

À menace globale, réponse globale

Pour être combattue, l’antibiorésistance exige désormais un investissement de l’ensemble des champs scientifiques ainsi qu’une approche systémique et combinée de la santé humaine, animale et environnementale.

Si les chimistes et les biologistes travaillent toujours d’arrache-pied à décrypter les mécanismes internes de résistance des bactéries et adapter les traitements en conséquence, il convient d’associer ces recherches avec celles menées en sciences humaines et sociales. L’antibiorésistance est un phénomène complexe qui, pour être combattu, requiert d’étudier simultanément les contextes microbiologiques, environnementaux, sociaux et écologiques dans lesquels il se développe.

C’est en adoptant une posture holistique, et en combinant les approches fondamentales, cliniques et sociales, que les scientifiques ouvrent la voie à des stratégies de prévention plus efficaces, des traitements mieux ciblés et de nouvelles thérapies. C’est également l’occasion de repenser  notre rapport aux soins et plus largement notre vision de la santé, à la lumière de l’approche intégrée “One Health” (Une seule santé).

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[1] Le niveau de résistance aux antibiotiques d’une bactérie est mesuré (en %) par un test de sensibilité : l’antibiogramme. Il consiste à exposer la bactérie à différents antibiotiques à des concentrations différentes pour déterminer la concentration minimale inhibitrice (CMI), c’est-à-dire la concentration d’antibiotique qui empêche la croissance de la bactérie.

 

lles RESSOURCES du dossier

Dans ce dossier, nous vous invitons à découvrir les travaux de scientifiques lyonnais, engagés à différents niveaux pour mieux répondre à la crise de l’antibiorésistance.

 

  • #1 : La résistance aux antibiotiques : une problématique environnementale ? Auteure : Amandine ChauviatPublié le 4 janvier 2023
    Comment expliquer que des bactéries, non exposées aux antibiotiques, puissent malgré tout développer des résistances à ces traitements ?

> Lire l’article

Pour aller plus loin :

À l’occasion d’une interview, Amandine Chauviat, doctorante en écologie microbienne, présente son parcours, son sujet de thèse, ses motivations et ses envies…> ÉCOUTER LE PODCAST

  • #2 : Antibiorésistance : comment éviter une crise mondiale ? – Publié le 23 mai 2023
    Si aucune action n’est prise, des millions de décès pourraient, chaque année, être imputés à des maladies causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques d’ici 2050. Pour y remédier, des chercheurs ambitionnent de décrypter certains mécanismes de résistance encore énigmatiques, tandis que d’autres préparent le terrain pour de nouvelles stratégies de ciblage de ces médicaments.

> Lire l’article

  • #3 : Un bon en avant vers des médicaments plus performants – Publié le 23 mai 2023 
    Après dix années de travaux, un consortium de chercheurs est en passe de parfaire la compréhension des cibles médicamenteuses, ouvrant la voie à l’amélioration de nombreux traitements.

> Lire l’article

  • #4 : Un espoir pour éradiquer la Brucellose – Publié le 23 mai 2023
    De récentes recherches ont permis d’identifier une série de gènes impliqués dans la propagation de la Brucellose, maladie animale transmissible à l’humain et répandue sur l’ensemble de la planète. L’horizon se dégage pour le développement de traitements plus performants et susceptibles de contourner les mécanismes sophistiqués de défense de la bactérie.

> Lire l’article

  • #5 : Existe-t-il un lien entre la pollution aux métaux lourds et la résistance aux antibiotiques ? – Publié le 23 mai 2023
    Comprendre l’origine et l’évolution de la relation entre les métaux lourds et la résistance aux antibiotiques implique de retourner avant la période industrielle, depuis laquelle des métaux et des antibiotiques sont rejetés dans l’environnement.

> Écouter le podcast

  • #6 : Médicaments, biocides et nappes phréatiquesAuteur : Dir. Communication INSAPublié le 19 janvier 2023
    Jusqu’où peuvent s’infiltrer les molécules pharmaceutiques des médicaments que nous ingérons ? Depuis plusieurs années, les pouvoirs publics et la communauté scientifique s’interrogent sur la présence de résidus de médicaments dans l’eau et, a fortiori, dans les nappes souterraines.

> Lire l’article

  • #7 : « L’antibiorésistance est une conséquence du rapport dévoyé qu’entretient notre espèce avec le reste du vivant » – Publié le 23 mai 2023
    Claire Harpet, anthropologue, étudie les relations qu’entretiennent les sociétés humaines avec le vivant et s’intéresse particulièrement à la résistance aux antibiotiques comme un fait social total.
    > Lire l’interview

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mmerci !

Ce dossier a été réalisé grâce à la collaboration de différents chercheur.e.s en sciences de l’Université de Lyon. Nous les remercions pour le temps qu’ils nous accordé.

  • Ahcène Boumedjel, professeur de chimie organique à la Faculté de Pharmacie de l’Université Grenoble Alpes et membre du Laboratoire des Radiopharmaceutiques Bioclinique (Université Grenoble Alpes, Inserm)
  • Amandine Chauviat, doctorante au laboratoire d’Écologie Microbienne (CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, INRAE)
  • Pierre Falson, directeur de recherche CNRS au laboratoire Microbiologie moléculaire et biochimie structurale (CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Christophe Greangeasse, directeur du laboratoire Microbiologie moléculaire et biochimie structurale (CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Claire Harpet, ingénieure de recherche au laboratoire Environnement, Ville et Société (CNRS, ENTPE, Lyon Lumière Lyon 2, Université Jean Moulin Lyon 3 Jean Moulin, ENSAL, ENS de Lyon, Université Jean Monnet)
  • Catherine Larose, chargée de recherche au laboratoire Ampère (CNRS, INSA de Lyon, École Centrale de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Cédric Orelle, directeur de recherche CNRS au laboratoire Microbiologie moléculaire et biochimie structurale (CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Noémie Pernin, doctorante au laboratoire Déchets, Eaux, Environnement, Pollutions (INSA Lyon)
  • Suzana Salcedo, directrice de recherche INSERM au laboratoire Microbiologie moléculaire et biochimie structurale (CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1)

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ppour aller plus loin :

Existe-t-il un lien entre la pollution aux métaux lourds et la résistance aux antibiotiques ? | #5

EExiste-t-il un lien entre la pollution aux métaux lourds et la résistance aux antibiotiques ? | #5

Ressource #5 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « Résistance aux traitements : la recherche en quête de solutions »
CHRONIQUE RADIO

Dans le cadre du projet Paleo-MARE, Catherine Larose, chargée de recherche CNRS au laboratoire Ampère, étudie le rôle de la pollution aux métaux lourds dans la propagation de la résistance aux antibiotiques.

© Vincent Moncorgé

Les gènes de résistance : un long processus d’évolution

La résistance aux antibiotiques existe depuis des millions, voire peut-être des milliards d’années. Les antibiotiques sont produits par les micro-organismes comme moyen de défense pour éliminer d’autres organismes : lors de la compétition pour l’accès aux ressources par exemple. S’ils produisent des antibiotiques, ils ont également besoin de développer des gènes de résistances aux antibiotiques pour se protéger. C’est un long processus de sélection évolutive.

Parallèlement, en libérant des métaux lourds dans l’environnement et en altérant les flux géochimiques, les humains ont perturbé l’équilibre naturel à l’échelle planétaire. Les micro-organismes, très vulnérables aux métaux lourds ont aussi développé des gènes de résistance spécifiques.

La présence simultanée de gènes de résistance aux métaux lourds et de gènes de résistance aux antibiotiques dans les génomes microbiens suggère une co-sélection.

Comprendre l’origine et l’évolution de la relation entre les métaux lourds et la résistance aux antibiotiques

Le projet Paleo-MARE consiste à comprendre l’origine et l’évolution de cette relation. Ceci implique de retourner avant la période industrielle, depuis laquelle des métaux et des antibiotiques sont rejetés dans l’environnement. Pour ce faire, Catherine Larose s’appuiera sur l’analyse de carottes glaciaires qui permettront d’étudier, grâce aux éléments qu’elles renferment, des environnements remontant à des milliers d’années.

>>> Catherine Larose est l’invitée de la chronique scientifique « Dis, pourquoi ? » du mois d’avril.
Écoutez son passage radio  en ligne.

Médicaments, biocides et nappes phréatiques | #6

MMédicaments, biocides et nappes phréatiques | #6

Ressource #6 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « Résistance aux traitements : la recherche en quête de solutions »

Jusqu’où peuvent s’infiltrer les molécules pharmaceutiques des médicaments que nous ingérons ? Depuis plusieurs années, les pouvoirs publics et la communauté scientifique s’interrogent sur la présence de résidus de médicaments dans l’eau et, a fortiori, dans les nappes souterraines. Au sein du laboratoire DEEP (Déchets, Eaux, Environnement, Pollutions), Noémie Pernin, ingénieure INSA et doctorante, travaille sur le sujet avec deux laboratoires INRAE de Versailles-Grignon et Narbonne1.

À travers le projet Télesphore, un nom2 tout indiqué pour une étude qui se consacre à évaluer la contamination des sols par des résidus de médicaments et de biocides, Noémie étudie le parcours de ces polluants. Depuis deux ans, elle observe leur mobilité vers les nappes phréatiques à travers l’épandage agricole de boues urbaines et de lisiers. Jusqu’alors, ils restent présents à l’état de traces dans les sols. Explications. 

Pour amender les terres agricoles, il n’est pas rare que les boues urbaines, résultant du traitement des eaux usées, soient utilisées. Riches en matières organiques, en azote et en phosphore, elles représentent une source de fertilisant pour les sols appauvris, évitant ou réduisant l’usage d’engrais chimiques. « Au même titre que le lisier, l’épandage agricole avec des boues urbaines est une solution souvent utilisée localement et peu coûteuse. Seulement, ces deux sources de nutriments peuvent contenir des résidus pharmaceutiques et des biocides », annonce Noémie Pernin.

L’ingénieure INSA et doctorante dispose d’un terrain expérimental en Haute-Savoie mis à disposition par le Syndicat des Eaux des Rocailles et de Bellecombe. ©Noémie Pernin

La pratique de l’épandage est fortement réglementée en France : les boues provenant des stations d’épuration doivent répondre à des critères bactériologiques et de contamination précis, comme l’absence de certains métaux lourds ou polluants organiques. Néanmoins, aucune réglementation concernant les résidus pharmaceutiques et les biocides n’est actuellement en vigueur. « Mon travail de thèse s’applique à étudier le comportement de ces molécules dans le sol, pour savoir si, lorsque l’on épand ces boues et lisiers, il existe un potentiel transfert vers les nappes phréatiques. » (…)

Lire la suite de l’article

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[1] La thèse de Noémie Pernin est financée par l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse et par l’EUR H2O’Lyon.
[2] Dans la mythologie, Télesphore, troisième fils d’Asclépios dieu de la médecine, est le dieu de la convalescence.

Débat du campus : Les changements climatiques et environnementaux, quelles conséquences pour la santé ?

DDébat du campus : Les changements climatiques et environnementaux, quelles conséquences pour la santé ?

De nombreuses nuisances environnementales, changement climatique, pollution de l’air, cadre de vie et de travail, impactent la santé des populations. La récente pandémie de SARS-CoV-2 l’a démontré.

Dans ce contexte de bouleversements majeurs quelles connaissances avons-nous des conséquences que cela provoque sur la santé humaine ? Quelles sont les pathologies déjà identifiées ? Comment organiser la prévention et la recherche autour d’une préoccupation fondamentale pour notre siècle et les générations futures ?

 

Avec la participation de :

  • Loïc Blanchet-Mazuel, médecin généraliste
  • Patricia Bretones, endocrino-pédiatre à l’Hôpital Femme Mère Enfant (HFME)
  • Frédéric Haesebaert, psychiatre et docteur en neurosciences.
  • La modération sera assurée par Gilles Escarguel.

 

 

>> Une conférence disponible en présentiel ou en ligne, ici :

 Youtube

>> Plus d’informations :

BU Lyon 1

Déplastifier le monde | Pop’Sciences Mag#11

DDéplastifier le monde | Pop’Sciences Mag#11

Matériau polymère aux propriétés exceptionnelles, omniprésent dans l’ensemble des secteurs d’activité de nos sociétés modernes et mondialisées, il n’aura fallu qu’un demi-siècle au plastique pour devenir indispensable, mais également proliférer au point de générer une pollution qui semble hors de contrôle.

Nous sommes addicts au plastique. Chaque seconde l’activité humaine engendre 10 tonnes de ce matériau. Sur les 460 millions de tonnes de matières plastiques générées en 2019, à peine 20 % ont été recyclés, un quart incinérés, le reste a été jeté en décharge ou perdu dans l’environnement.

La métaphore de l’iceberg s’applique parfaitement à la pollution engendrée par ces matériaux. La partie émergée correspond à la pollution visible : celle qui flotte ou s’enfonce dans les eaux du globe, vole au vent, se coince sur les bas-côtés des routes… La partie immergée, plus grande et invisible, se compose d’une gigantesque masse de microparticules que les scientifiques peinent encore à quantifier, mais à propos de laquelle ils s’accordent à dire qu’elle s’immisce à chaque recoin de notre planète : dans l’air, au sommet des massifs et au sein-même des organismes vivants… humains compris.

Dès lors, nous avons souhaité mobiliser les savoirs actuels de scientifiques de nombreuses disciplines pour comprendre l’ensemble de la chaîne de production et de distribution des plastiques, et de gestion de leurs déchets, mais également pour dessiner les contours d’un monde qui pourrait se défaire de sa
dépendance aux plastiques.

Ce nouveau numéro du Pop’Sciences Mag croise les regards de physiciens, géographes, historiens, chimistes et sociologues pour tenter de répondre à une problématique plus complexe qu’il n’y paraît : sommes-nous capables d’enrayer la prolifération indomptée de plastique dans l’environnement ?

Isabelle Bonardi
Directrice Culture, Sciences et société – ComUE Université de Lyon

Avec la participation des instituts et établissements suivants : Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail, Centre de documentation, de recherche et d’expérimentations sur les pollutions accidentelles des eaux, École Centrale de Lyon, École Urbaine de Lyon, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae), Institut national des sciences appliquées (INSA) Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université d’Aix-Marseille, Université Jean Monnet Saint-Étienne, Université de Liège, Université Lumière Lyon 2, Université de Picardie – Jules Verne, Université de Reims.

>> Découvrir le magazine en ligne :

Pop’Sciences Mag#11

Un espoir pour percer les mystères de la pollution plastique à l’échelle moléculaire | Pop’Sciences Mag#11

UUn espoir pour percer les mystères de la pollution plastique à l’échelle moléculaire | Pop’Sciences Mag#11

Pour évaluer les effets cachés de la pollution plastique sur les écosystèmes aquatiques, il est nécessaire de s’intéresser à la structure moléculaire des micropolluants libérés dans l’eau lorsque le plastique se dégrade. Pour repérer ces substances, les chimistes mettent en œuvre des analyses chimiques ciblées qui permettent d’identifier des molécules déjà connues. En parallèle, ils ont recours à des techniques de pointe plus performantes, les analyses non ciblées, dans le but d’étudier de nouveaux contaminants encore inconnus et potentiellement toxiques.

Par Marie Privé,

Pop’Sciences Mag #11 | Déplastifier le monde ? | Novembre 2022.

Infographie analyses chimiques plastique milieux aquatiques - SBELAUD- BD

Dans quelle mesure les eaux sont-elles polluées par les substances chimiques issues des plastiques qui se désintègrent ? S’il est encore trop tôt pour apporter des réponses précises à cette question, celle-ci fait l’objet d’un intérêt grandissant afin de mieux comprendre l’impact de la pollution aux micro et nanoplastiques sur l’environnement. Dispersées par le vent, par les eaux de ruissellement ou directement rejetées par les stations d’épuration, les substances chimiques liées aux activités humaines se retrouvent en grande partie dans les milieux aquatiques. Fabriquées à l’origine par l’industrie chimique pour notre confort (médicaments, pesticides, colorants…), ces molécules, une fois rejetées dans la nature, se transforment en micropolluants organiques pour la faune et la flore. Les phtalates, par exemple, couramment utilisés pour assouplir les matières plastiques et reconnus comme perturbateurs endocriniens, sont des micropolluants omniprésents dans le milieu aquatique. D’après un rapport de l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (Ineris), ils ont été retrouvés dans 95 % des eaux de surfaces continentales évaluées[1].

On ne trouve que ce que l’on cherche

Pour détecter cette pollution au niveau moléculaire et ainsi évaluer l’état chimique d’une rivière ou d’un cours d’eau, les chercheurs utilisent habituellement la spectrométrie de masse[2] selon une approche dite “ciblée”. Cette technique d’analyse chimique permet de détecter et de quantifier des micropolluants dans un échantillon d’eau, de sédiment ou de boue. « Ça, c’est la partie visible de l’iceberg, observe Cécile Miège, chimiste et directrice adjointe de l’unité de recherche RiverLy (Centre Inrae Lyon-Grenoble Auvergne-Rhône-Alpes). On ne retrouve que des molécules déjà connues et que l’on a décidé de chercher. » Bien que performante, l’analyse ciblée ne permet de détecter qu’une minorité des micropolluants potentiellement toxiques. Avec cette méthode, l’état chimique d’une rivière est évalué sur la base d’une cinquantaine de substances préalablement connues. « En une seule analyse non-ciblée, on peut recueillir des informations sur plusieurs milliers de molécules, relève Cécile Miège. C’est une méthode d’exploration plus globale et sans a priori. » À terme, les chercheurs peuvent ainsi déterminer la formule brute d’un micropolluant inconnu. L’objectif ? Découvrir de nouveaux contaminants et identifier les plus préoccupants, afin d’œuvrer à leur réduction.

De nombreuses nanomolécules à passer au crible

Technique encore coûteuse et chronophage, l’analyse chimique non-ciblée n’est utilisée que depuis très récemment dans le cadre de la surveillance des milieux aquatiques. Si cette nouvelle méthode n’est pas encore directement appliquée aux matières plastiques, elle pourrait à l’avenir permettre de mieux décortiquer leurs structures moléculaires et leurs interactions avec l’environnement : « Aux polymères de base s’ajoutent une vaste gamme d’additifs et de colorants, ce qui rend la composition des plastiques très complexe, note la chimiste. On suspecte qu’ils regorgent d’un magma de nombreuses nanomolécules encore inconnues, d’où l’intérêt de développer l’exploration des matières plastiques en analyse non-ciblée»

[1] Institut national de l’environnement industriel et des risques. Résultats de l’étude prospective 2012 sur les contaminants émergents dans les eaux de surface continentales de la métropole et des DOM (2014).

[2] Technique physique d’analyse très puissante et sensible qui permet de détecter et d’identifier des structures moléculaires par mesure de leur masse.


PPour aller plus loin :

Les milieux aquatiques au bord de l’overdose

Déchets sauvages : la persistante stigmatisation des plus pauvres | Pop’Sciences Mag #11

DDéchets sauvages : la persistante stigmatisation des plus pauvres | Pop’Sciences Mag #11

En matière de déchets et particulièrement dans le cas du plastique, la responsabilité de la pollution incombe encore largement aux consommateurs, notamment à travers l’injonction au tri sélectif. Mais cette culpabilisation est telle que ces derniers développent ensuite une attitude sociale ambiguë, qui consiste à rejeter à nouveau la faute sur d’autres citoyens plutôt que de regarder à la source du problème. Et comme bien souvent, ce sont ceux qui génèrent le moins de déchets, c’est-à-dire les populations défavorisées, qui souffrent le plus de cette stigmatisation.

Par Samuel Belaud,

Pop’Sciences Mag #11 | Déplastifier le monde ? | Novembre 2022

Le sociologue Denis Blot (Université de Picardie – Jules Verne) explique qu’on ne sait finalement pas vraiment comment les déchets se retrouvent dans la nature et que face à cette méconnaissance, nous avons tendance à convoquer des stéréotypes sociaux plutôt que de nous tourner vers les raisons profondes de la contamination. Pour le chercheur, « à de très rares exceptions, dans mes études de terrain, ce sont toujours les populations reléguées qui sont désignées comme responsables des pollutions : les roms, les sdf, les ‘’cassos’’… ». Il s’agit d’un préjugé social prégnant, « qui date de l’hygiénisme de la fin du 19e siècle », précise-t-il, qui veut que les plus pauvres négligent plus que les autres la salubrité de leur environnement. Cette « frontière morale »[1] comme définie par Pierre Paugam, confine les débats autour de la responsabilité environnementale à l’échelle des consommateurs ; et occulte le rôle joué par l’industrie dans la dissémination des plastiques.

Du chiffonnier (à gauche) aux enfants ramasseurs d’ordures (à droite), la figure du collecteur de déchets n’a pas réellement évolué depuis deux siècles. Le bas de l’échelle sociale tient toujours le rôle et la corporation souffre des mêmes attributs discriminants : insalubre et indésirable. © Eugène Atget (1899) © Jonathan McIntosh (2004)

Cette distinction prégnante entre la négligence des pauvres et la propreté des autres, montrerait donc que les discours dominants de l’écologie sont encore construits autour d’une morale qui appartient essentiellement aux classes aisées. Dans un article paru en 2015[2], Jean-Baptiste Comby précisait que ces discours et cette morale contribuent « à un mépris de classe qui, en matière d’écologie, se manifeste toutes les fois où l’on s’étonne du fait que, malgré leurs « vieilles » voitures ou leurs logements « mal » isolés, les modes de vie des moins privilégiés présentent tendanciellement une empreinte écologique plus faible que ceux des autres milieux sociaux ».

Ce sont pourtant bien les 10 % des personnes les plus riches qui génèrent près de la moitié des gaz à effets de serre sur Terre[3]. Ce déni « de la distribution sociale des pollutions » telle que le chercheur le décrit, occulte la véritable responsabilité des industriels dans la crise écologique, il écarte les populations les plus pauvres de la construction d’une morale environnementale et, in fine, entretient le statu quo du tout plastique.

  • [1] Paugam, S. et al. Ce que les riches pensent des pauvres, Le Seuil, Paris, 352 p. (2017).
  • [2] Comby, J. À propos de la dépossession écologique des classes populaires. Savoir/Agir, 33 : 23-30, (2015).
  • [3] Chancel, L., Piketty, T., Saez, E., Zucman, G. et al. World Inequality Report 2022, World Inequality Lab, p.122 (2022).

PPOUR ALLER PLUS LOIN :

Le paradoxe de la civilisation plastique

Des microplastiques sur les pentes des glaciers | Pop’Sciences Mag #11

DDes microplastiques sur les pentes des glaciers | Pop’Sciences Mag #11

Grâce aux courants atmosphériques, les plastiques voyagent sur de longues distances et polluent des sites que nous pensions encore préservés. Sur le massif du Mont Blanc, la contamination est généralisée.

Par Caroline Depecker,

Pop’Sciences Mag #11 | Déplastifier le monde ? | Novembre 2022

Sur le toit des Alpes, la neige est immaculée. Mais à y regarder de plus près, elle contient, elle aussi, des microplastiques. Une expédition scientifique s’en est assuré l’année dernière, en allant prélever l’eau de fonte des 18 plus grands glaciers du massif du Mont Blanc. « Quel que soit le site de collecte, on y a retrouvé du plastique, explique David Gateuille, enseignant-chercheur[1] à l’Université Savoie Mont Blanc et référent scientifique de la mission. Si on considère l’ensemble des bassins versants couverts par les torrents glaciaires étudiés, c’est 80 % du massif qui est concerné par cette contamination dont l’origine est en partie atmosphérique. »

Lors des prélèvements dans les torrents glaciaires, le filet retient des particules aussi fines que l’épaisseur d’un cheveu. ©Zimy Da Kid

Organisée par Aqualti et Summit Foundation, deux associations française et suisse, l’opération s’est déroulée en juin 2022. Pendant cinq jours consécutifs, les membres de l’expédition Clean Mont Blanc ont appliqué un même protocole : disposer un filet en forme d’entonnoir, fermé au fond par une « chaussette », au milieu du courant alimenté par le glacier. La largeur de la maille est de 50 microns – soit 50 millièmes de millimètre – l’épaisseur d’un cheveu. Après avoir filtré un volume d’eau suffisant pour récupérer de la matière, le filet est retiré et placé dans un bocal. Une quarantaine d’échantillons ont été ainsi récoltés. La suite se déroule au laboratoire. Une fois les débris organiques et minéraux éliminés, le nombre de particules plastiques et leurs natures sont déterminés par analyse infrarouge.

Sans surprise, les polymères identifiés correspondent aux matériaux de nos biens de consommation les plus courants, à savoir le polyéthylène, le polypropylène et le PET de nos bouteilles plastiques. « Les quantités mesurées avoisinent celles que nous observons dans les lacs d’altitude, soit 10 microparticules pour 1 000 litres d’eau », observe David Gateuille. Ces valeurs sont faibles, environ cent fois moindres que celles relevées dans des lacs de plaine et de milieu urbain, pour lesquels les sources de pollution directes sont nombreuses.

Le scientifique continue : « Pareillement, on observe une forte variabilité des mesures : certains torrents présentent des concentrations 10 fois plus élevées que d’autres, sans explication évidente. Ce jeu de données est inédit. Il nous reste à l’étayer ».

L’équipe embarquée dans le projet Clean Mont Blanc n’en est pas à son premier projet scientifique dédié à l’étude de sites isolés. En 2019, avec la campagne Plastilac, son action s’était concentrée sur neuf lacs alpins situés à plus de 1 800 mètres d’altitude, difficiles d’accès et, à l’image des glaciers, éloignés de l’activité humaine. « Caractériser la pollution des torrents glaciaires s’inscrit naturellement dans la continuité de cette campagne, commente David Gateuille. Puisqu’ils les alimentent en eau, les glaciers constituent une source de contamination des lacs en microplastiques. L’intérêt, c’est d’en évaluer les flux entrants ». Le rôle du manteau neigeux comme zone de stockage temporaire des polluants est également une autre question investiguée.

[1] Laboratoire environnements, dynamiques et territoires de montagne – Edytem. (CNRS ; USMB)


PPOUR ALLER PLUS LOIN :

Microplastiques, maxi-risques ? Une approche systémique à privilégier