Dégradation photochimique et biologique séquentielle des microplastiques dans l'eau de mer

La pollution des océans par les plastiques, de plus en plus répandue à l’échelle du globe, est à l’origine d’effets néfastes pour les écosystèmes marins et pour l’homme. Les plastiques représentent un «cocktail» de contaminants, en raison de leur composition comprenant divers additifs et de leur capacité à adsorber les métaux lourds et les polluants organiques persistants (POP). En 2010, entre 4,8 et 12,7 millions de tonnes métriques (MT) de plastiques ont été dispersés dans l’océan, dont 268 940 MT flottant à la surface de l’océan. Malgré un apport croissant de plastiques dans l’océan, aucune tendance à la hausse n’a été observée dans la concentration de plastiques mesurées dans les gyres subtropicales, lieu privilégié d’accumulation des plastiques en haute mer. L’absence de puits de plastique a été en partie attribuée à une perte sélective de plastiques de taille millimétrique, principalement des microplastiques (<5 mm de diamètre). Ces microplastiques suscitent des préoccupations environnementales et sociétales importantes car leur petite taille leur permet d’être transférés dans toute la chaîne alimentaire et d’être transportés sur de plus grandes échelles de temps et d’espace. Les mécanismes responsables de la perte sélective de ces microplastiques restent méconnus.
Les plastiques sont généralement difficiles à dégrader par les microorganismes indigènes des milieux marins (i.e. biodégradation). La photodégradation des plastiques est plus efficace, mais elle n’a lieu que pendant la journée et se limite à la mince zone photique. La photodégradation peut modifier les surfaces plastiques physiquement (e.g. fissuration) et chimiquement (e.g. formation de groupes fonctionnels hydrophiles), réduire la taille et le poids moléculaire des plastiques, et générer de la matière organique dissoute. L’ensemble de ces processus peut faciliter la biodégradation des plastiques par les microorganismes indigènes des milieux marins. D’un point de vue écotoxicologique, la photodégradation et la biodégradation séquentielles des plastiques sont susceptibles de modifier la taille (et donc la surface spécifique), le poids moléculaire et l’hydrophobie des microplastiques, ce qui pourrait en retour modifier considérablement l’affinités d’adsorption des microplastiques pour les POP.
Nous proposons ici que 1) la photodégradation et la biodégradation séquentielles sont des mécanismes majeurs conduisant à la perte sélective des microplastiques dans l’océan, et 2) la photodégradation et la photodégradation séquentielle sont jouent un rôle clé dans l’adsorption des POP par les microplastiques.
Cette proposition de recherche vise à évaluer le rôle de la photodégradation et de la biodégradation séquentielles dans l’élimination des microplastiques océaniques et à élucider comment la photodégradation et la biodégradation séquentielles modifient l’adsorption des POP sur les microplastiques. Les résultats de cette recherche permettront de mieux comprendre le transport, la transformation et le devenir des microplastiques et des POP dans les environnements marins et contribueront à la mise au point de produits plastiques écologiques et de techniques de traitement des déchets plastiques.