Des plastiques omniprésents du champ aux êtres vivants

Choqués, nous l’avons tous été un jour ou l’autre par ces images : tortues de mer échouées dans un enchevêtrement de filets, oiseaux marins empoisonnés par l’ingestion de sachets, gyre constitué d’ordures en plastique… Elles ont le mérite de sensibiliser l’opinion publique, mais sont loin de révéler l’ampleur du problème généré par les plastiques. Pour la cerner, il faut inclure les plus petites particules, les microplastiques (< 5 mm) voire les nanoplastiques (< 1 µm). Depuis 10 ans, les chercheurs ouvrent la porte de ce monde difficilement accessible à l’œil nu et montrent que la pollution s’étend plus largement qu’on ne l’imagine. Dévisser une bouteille d’eau en polyéthylène téréphtalate (PET) libère des particules de plastique dans l’air ; tremper un sachet de thé en nylon dans une tasse bouillante en relargue dans l’eau ; moissonner un champ avec un tracteur revient à déposer des particules de pneu au sol. Dans cette affaire rien n’est épargné, en particulier la chaîne alimentaire. Illustrations avec les recherches d’INRAE.

Les sols agricoles colonisés

Les sols agricoles sont 10 fois plus pollués que les sols uniquement affectés par la pollution liée aux pluies ou à l’air.

Ils sont omniprésents. Dans les sols neigeux de l’Himalaya ou les plateaux désertiques d’Iran, les microplastiques (MPL) sont partout. Si les sols urbains et industriels détiennent la palme des plus fortes concentrations en microplastiques, les sols agricoles sont 10 fois plus pollués que les sols uniquement affectés par la pollution diffuse liée aux pluies ou à l’air. Avec environ 1 000 MPL par kilogramme de sol sec, leur contamination à l’échelle mondiale est bien supérieure à celle des océans, souligne l’expertise. En France, la première étude visant à caractériser cette pollution diffuse a été menée en 2023. La mesure des fragments les plus petits étant complexe, le projet Microsof s’est limité aux objets de plus de 315 µm. Résultat : trois quarts des sols étudiés étaient pollués à raison de 100 à 1 000 MPL/kg de sol. « Ce n’est qu’un premier coup de sonde, nuance Antonio Bispo, directeur de l’unité Info&Sols (INRAE Orléans) qui gère le Réseau de mesure de la qualité des sols (RMQS), structure unique en Europe, à l’origine des 33 échantillons utilisés par Microsof. Cette première exploration nous a permis de confirmer une situation suffisamment préoccupante pour qu’il semble justifié d’étendre les mesures sur plusieurs centaines d’échantillons. »
La situation particulière des sols agricoles pourrait s’expliquer par l’importante concentration de plastiques s’y trouvant : films de paillage, toiles de serres, filets d’ombrage, intrants agrochimiques enrobés de plastique… Ces sources de contamination sont évidentes mais ne correspondent qu’à une faible proportion des plastiques agricoles achetés. Selon Plastics Europe, l’association européenne des producteurs de matière plastique, l’élevage est le secteur agricole le plus consommateur, en particulier les exploitations bovines qui représentent 73 % de la consommation des plastiques agricoles en France. L’élevage se sert de bâches pour couvrir l’ensilage, de films pour enrubanner le fourrage, de ficelles et de filets pour maintenir les balles de foin… Différencier ces sources et leurs impacts bute contre le manque de données et les limites méthodologiques. Dépasser cette difficulté est l’un des objectifs que s’est fixés le projet Minagris auquel participe une équipe INRAE de l’unité Agroécologie (INRAE, université Bourgogne-Europe, Institut Agro). Les résultats seront présentés en 2026 pour les 11 sites européens analysés.

Une pollution en amont de l’utilisation, pendant et en aval

En attendant, une chose est sûre, tous ces plastiques se dégradent et se fragmentent en plus petits morceaux avec l’usure, le rayonnement UV, les variations thermiques. Ils s’immiscent et se dispersent dans l’environnement durant tout leur temps d’utilisation. « Ils polluent bien en amont, dès leur fabrication, complète Nathalie Gontard, spécialiste des agropolymères à l’unité IATE (INRAE, université de Montpellier, Institut Agro). Lors du transport maritime, il y a des pertes de matière première qui se retrouve souvent sur les plages sous la forme de petites billes de plastiques appelées larmes de sirènes. Une fois transformée en objet, la matière continue de se dégrader lors du transport, du stockage ou de la distribution. » En fin de vie, les plastiques agricoles n’ont toujours pas dit leur dernier mot. Collectés par l’éco-organisme Adivalor, ces déchets sont pour l’essentiel traités dans les voies classiques du recyclage, de l’incinération ou de l’enfouissement. Cependant, une fraction échappe à la filière et participe à la contamination des sols durant des dizaines, des centaines d’années, voire au-delà.

Impact du plastique sur les plantes

Les plastiques empruntent tous les chemins possibles : ingestion, inhalation, passage par voie cutanée et transfert au niveau cellulaire.

Sans surprise, une partie de ce qui est dans le sol se retrouve dans les organismes qui y poussent et y vivent. Des microplastiques ou leurs homologues de plus petite taille, les nanoplastiques (NPL), ont été détectés sur des légumes après leur cueillette, dans le lait de vaches broutant l’herbe, dans des organismes vivant dans les sols (vers et nématodes)… Les plastiques empruntent tous les chemins possibles : ingestion, inhalation, passage par voie cutanée et transfert au niveau cellulaire. Si leur omniprésence est incontestable aussi bien dans les sols que dans les organismes s’y développant, leurs effets sont variables selon les conditions environnementales, les paramètres et les espèces observées. Par exemple, les microplastiques empêchent les graines d’absorber l’eau en bloquant physiquement leurs pores, c’est le cas notamment du cresson alénois Lepidium sativum. Les nanoplastiques ont quant à eux des effets négligeables sur des bulbes d’oignon Allium cepa, en revanche, ils sont suffisamment petits pour pénétrer dans des racines de laitue et de blé puis atteindre différentes parties de la plante. Concernant la photosynthèse, les effets sont controversés selon l’ESCo, mais une méta-analyse parue en 2025 conclut que la teneur en chlorophylle décline en présence de microplastiques au point de provoquer une baisse de rendement pouvant atteindre 14 % pour les principales cultures (riz, blé et maïs). « Ces thèmes de recherche sont en plein essor mais la multiplication d’études hétérogènes n’aide pas à statuer sur l’effet des microplastiques et nano­plastiques sur les organismes des sols. Il faudrait disposer de méthodes d’évaluation qui soient normalisées et reproductibles pour comparer les résultats. Des dispositifs de plusieurs mètres cubes comme les écotrons permettraient de dépasser les études de laboratoire, majoritaires, pour se rapprocher de conditions environ­nementales réalistes mais complexes », témoigne Christian Mougin, chercheur INRAE (unité Ecosys) qui a participé à l’ESCo.

Harmoniser les procédures d’échantillonnage, les méthodes d’analyses et la métrologie est une étape clé dans le cheminement scientifique. C’est pourquoi l’Afnor a publié en 2024 une norme basée sur une méthode consensuelle permettant de mesurer les microplastiques dans l’eau de consommation humaine. Fin 2025, une adaptation au niveau international a été publiée par l’organisme ISO. La voie est désormais ouverte pour une harmonisation des mesures dans d’autres compartiments, en particulier le sol et les aliments.

L’emballage, source de contamination

Miel, viande, lait, œuf, sel, pommes, carottes, brocolis… De nombreux aliments contiennent des plastiques sans que puissent être différenciées les sources de contamination. Concernant le lait par exemple, les plastiques proviennent-ils de l’alimentation du bovin, de l’herbe sur laquelle il vit, de l’air ou de l’eau ? La question reste ouverte. De fait, l’aliment est potentiellement contaminé par le plastique dans son environnement avant même d’intégrer la chaîne de transformation, de transport et de distribution. L’emballage en plastique est une autre voie de contamination. Fin 2025, elle a fait l’objet d’une revue de la littérature par l’EFSA (Autorité européenne de sécurité des aliments) qui rapporte que les emballages libèrent indéniablement des microplastiques. C’est le cas lors de contraintes mécaniques telles que le frottement d’un bouchon de brique de lait ou celui d’un zip de sac de congélation, mais aussi, lorsque l’emballage est fait de fibres tissées comme les sachets de thé. Cependant, « les quantités libérées ne semblent pas représenter un risque immédiat », informe Ronan Cariou, chercheur au laboratoire Laberca, une unité Oniris-INRAE ayant participé à l’étude.

Migration des additifs vers les aliments

La contamination se situerait à une autre échelle, celle de petits composés chimiques, les additifs. Le plastique est essentiellement constitué de monomères qui s’assemblent sous la forme de polymères, mais il contient aussi de nombreux additifs qui lui confèrent des propriétés spécifiques : thermorésistant, transparent, souple, antibactérien, coloré, stable, bloqueur d’UV… Certains de ces composés sont relargués par les plastiques, qu’ils soient de taille macro-, micro- ou nanométrique. Leur migration vers les aliments par contact direct, voie gazeuse ou liquide est un fait établi. Elle s’intensifie dans certaines conditions, par exemple lorsqu’un plat préparé est réchauffé dans une barquette en plastique, ou encore lorsqu’un aliment gras ou acide est en contact prolongé avec du plastique, comme la viande et le poisson sous vide. Dès les années 1990, des travaux modélisant le transfert de ces composés ont servi de socle commun à la mise au point de méthodes analytiques et normalisées. Le règlement européen qui encadre les plastiques en contact avec les aliments s’est en partie inspiré des travaux d’Alexandre Feigenbaum, ancien chercheur à INRAE. Il est l’un des architectes scientifiques de la réglementation européenne, dont la dernière version date de 2011. Ses travaux ont notamment permis de fixer des limites de migration aux quelque 1 000 substances qui sont autorisées pour la fabrication des plastiques aptes au contact avec les aliments (monomères et additifs).

Une vision tronquée

Les connaissances en toxicologie ont fortement évolué en quelques années. Alors que les tests classiques se basent sur une relation dose-effet linéaire où les effets observés sont censés suivre proportionnellement les doses de substances absorbées, les travaux ont montré que certaines substances pouvaient agir de façon non linéaire. C’est le cas des perturbateurs endocriniens découverts en 1991. L’exemple le plus emblématique est celui du bisphénol A (BPA), un additif largement utilisé à cette époque dans les plastiques alimentaires, entre autres pour les biberons en polycarbonate.

Présence de substances inconnues

Outre les bisphénols, on peut citer les phtalates et les antioxydants, autres additifs posant problème et sur lesquels se concentrent actuellement les études. Cela étant, les additifs ont au moins 2 avantages : ils sont connus et sont placés sciemment dans le plastique, autrement dit ils sont contrôlables et font d’ailleurs l’objet d’une réglementation européenne. À l’inverse, il existe des substances non intentionnellement ajoutées, les NIAS (Non-intentionally added substances). Elles sont présentes mais nous ne connaissons ni leur origine, ni leur nature, ni leur quantité : il peut s’agir de résidus des réactions incontrôlées lors de la fabrication du plastique, de sous-produits de dégradation, d’impuretés, de contaminants microbiens ou chimiques, de migrants secondaires provenant des colles, vernis, encre, etc., autant d’indésirables sans évaluation du risque sanitaire. Les NIAS constituent pourtant l’essentiel des 12 285 substances contenues dans les emballages pouvant potentiellement contaminer les aliments, d’après la fondation Food Packaging Forum.

Du plastique chez l’être humain, études de cas

La présence de microplastiques dans le corps humain a tout d’abord été détectée dans des selles. C’était en 2019. Depuis, des études ont relevé leur présence dans le placenta, le foie, les poumons, le tube digestif et le cerveau. L’alimentation est fortement suspectée mais une contamination croisée impliquant l’air est également envisagée. Déterminer si cette contamination représente un risque pour la santé humaine fait l’objet de nombreuses recherches : « En 5 ans, nous avons accumulé un faisceau de présomptions convergeant vers un effet des microplastiques sur la santé humaine, mais le niveau de preuve est encore insuffisant pour affirmer que le risque est avéré », résume Muriel Mercier-Bonin, chercheuse INRAE dans l’unité Toxalim et copilote de l’ESCo. Corroborer efficacement ces résultats consisterait à étudier des cohortes humaines, travaux plus complexes à mettre en œuvre que ceux actuellement menés sur des modèles animaux, des lignées cellulaires ou des dispositifs simulant l’écosystème digestif humain. Bien qu’elles soient insuffisantes pour élucider pleinement la toxicité des microplastiques et nanoplastiques, ces études tendent à montrer qu’ils dérèglent le développement, la reproduction et contribuent à la promotion de maladies digestives, hépatiques, neurologiques et pulmonaires.
En 2023, dans un projet basé sur des collectes de selles, les chercheurs des départements INRAE travaillant sur l’alimentation humaine et sur les microorganismes de la chaîne alimentaire ont contribué à estimer l’impact de l’exposition aux microplastiques sur le microbiote intestinal humain. Les selles recueillies ont permis d’inoculer des digesteurs qui miment le fonctionnement du côlon humain. Ces bioréacteurs ont été alimentés pendant 14 jours avec des microplastiques commerciaux de polyéthylène. Résultat, tous les microbiotes montrent une augmentation de bactéries pouvant être néfastes et une diminution des bactéries bénéfiques pour la santé. Heureusement, la fonction barrière de l’intestin n’était pas affectée dans les conditions de l’étude. « Ces résultats confortent nos présomptions d’un impact sur le microbiote humain mais ils ne nous informent pas sur les constituants du plastique contribuant le plus à ces effets, il nous est difficile de savoir qui fait quoi », pointe 
Muriel Mercier-Bonin. 
C’est pourquoi, dans le projet NanoPlastX (2023-2027), la chercheuse et ses collègues de Toxalim ont déterminé les effets du polymère seul et sous sa forme de nanoplastiques. Pendant 90 jours, des nanoplastiques de polystyrène dépourvus d’additifs grâce à une fabrication à façon, ont été administrés dans l’eau de boisson des souris. In fine, une rupture de l’homéostasie intestinale ainsi que des perturbations métaboliques ont été constatées chez le modèle murin. « Nous avons montré qu’un polymère sous sa forme nanoparticulaire, ne contenant aucun additif, accroît les états de vulnérabilité », conclut la chercheuse. Dans le cadre d’un autre projet porté à l’échelle européenne et consacré à l’effet des nanoplastiques environnementaux sur la santé des populations de l’Arctique (Iceberg, 2023-2026), son équipe applique un protocole visant à vieillir de façon accélérée les plastiques afin d’obtenir des nanoplastiques tels qu’on les retrouve dans les milieux naturels.

Focus sur les nanoplastiques environnementaux 

Sur des plages islandaises, une doctorante de Toxalim a ramassé 15 kg de plastique, soit 1 500 pièces triées selon leur composition polymérique. De nombreuses étapes d’agitation et de filtrations successives aboutissent après plusieurs jours à l’obtention de quelques centaines de milligrammes de nanoplastiques sous forme de poudre. Celle-ci sera prochainement mise en contact avec un modèle cellulaire chargé de mimer la barrière intestinale humaine. L’intérêt ? Évaluer le potentiel effet cocktail des nanoplastiques en présence de contaminants chimiques. En effet, les particules de plastique accrochent puis transportent avec elles des contaminants provenant du milieu naturel tels que les métaux lourds, les antibiotiques, les PFAS… Les effets de cette co-occurrence sont peu renseignés et font l’objet de projets en cours de démarrage. Dans l’unité BIA d’INRAE, Marie-Hélène Ropers travaille sur cette thématique via le projet Plapotemix (2025-2028). Elle analyse les effets combinés de ces contaminants en ciblant chez l’être humain les pathologies hépatiques et allergiques. La chercheuse utilise pour cela une espèce marine dont se nourrissent les humains, la moule, organisme filtrant qui bioaccumule divers contaminants, y compris des microplastiques.
En dehors des polluants environnementaux adsorbés par les microplastiques et nanoplastiques, Muriel Mercier-Bonin s’interroge sur l’innocuité des constituants des plastiques autres que les polymères : « nous savons déjà que certains sont toxiques comme les bisphénols et les phtalates mais qu’en est-il des autres substances chimiques (les additifs, les NIAS) susceptibles d’entrer dans la formulation d’un plastique ? Un quart sont connus pour être dangereux, il faudrait s’assurer qu’ils ne présentent pas un risque s’ils s’accumulent dans le corps humain, mais c’est un travail titanesque surtout si l’on ajoute les quelque deux tiers restants sur lesquels on ne sait tout simplement rien en termes de dangerosité. »