Les microplastiques altèrent le microbiome intestinal et la fermentation chez les animaux d’élevage

Les microplastiques, de minuscules particules plastiques présentes dans les environnements agricoles, interagissent avec l’écosystème microbien du rumen et le modifient, comme le révèle une étude.

Les résultats d’une étude conjointe menée par l’Université d’Helsinki, l’Université de Zurich, l’Université de Hohenheim et l’Université technique de Munich apportent non seulement un nouvel éclairage sur la manière dont les microplastiques se transforment dans le système digestif des animaux de rente, mais soulignent également les risques potentiels pour la santé animale, la productivité et la sécurité alimentaire.

« Notre travail constitue une première étape vers la compréhension des conséquences biologiques de l’exposition aux microplastiques chez les animaux de ferme », déclare le chercheur principal, Daniel Brugger, professeur associé en nutrition des animaux monogastriques et de compagnie à l’Université d’Helsinki. « Il est urgent de mener des études in vivo pour mieux comprendre les impacts sur la santé animale et la sécurité alimentaire, d’autant plus que la production mondiale de plastique ne cesse d’augmenter. »

À l’aide d’un système de fermentation contrôlée en laboratoire, les chercheurs ont incubé du fluide ruminal prélevé chez des vaches avec du foin ou de l’orge, ainsi que cinq types courants de microplastiques présents dans les environnements agricoles : l’acide polylactique (PLA), le polyhydroxybutyrate (PHB), le polyéthylène haute densité (PEHD), le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polypropylène (PP).

Les microplastiques ont été testés sous différentes tailles de particules et doses, afin d’évaluer leur impact sur la fermentation ruminale, l’activité microbienne et leur propre transformation.

Effets des microplastiques sur le microbiome des animaux de ferme

Les principales conclusions de l’étude sur l’influence des microplastiques sur le microbiome intestinal des animaux de rente sont les suivantes :

•    Tout d’abord, tous les microplastiques analysés ne sont pas restés inertes dans le rumen ; au contraire, ils ont interagi avec l’écosystème microbien, perturbant à la fois la fermentation et les fonctions microbiennes.
•    Leur présence a également réduit de manière constante la production totale de gaz, un indicateur clé de l’activité fermentaire, indépendamment du type de plastique, de la taille des particules ou de la dose.
•    De plus, la disparition totale de matière sèche a augmenté avec l’ajout de microplastiques, ce qui suggère que non seulement l’aliment, mais aussi une partie de la masse plastique s’est décomposée durant la fermentation. Cela implique potentiellement une réduction de la taille des microplastiques et un risque accru de pénétration dans les tissus.
•    Enfin, dans les incubations contenant de l’orge, des modifications de l’activité microbienne ont été observées : les protéines associées aux réponses au stress ont augmenté, tandis que celles liées au métabolisme des glucides et des acides aminés ont diminué, un schéma caractéristique d’une réponse microbienne à des conditions défavorables.

Ces résultats indiquent que les microplastiques altèrent le métabolisme microbien normal et qu’il est probable que les microbes du rumen les dégradent au moins partiellement en fragments plus petits.

Implications pour l’agriculture et la sécurité alimentaire

La recherche comble une importante lacune de connaissances concernant le comportement des microplastiques dans le système digestif des animaux de rente. Bien que des études antérieures aient déjà établi que le bétail est exposé aux microplastiques via les sols et les aliments contaminés, il n’était pas clair si ces particules demeuraient intactes ou interagissaient avec le microbiome.

« Notre étude démontre pour la première fois que les microplastiques ne traversent pas simplement le tractus digestif des animaux de ferme. Au contraire, ils interagissent avec le microbiome intestinal, modifient les processus de fermentation et sont partiellement dégradés », explique Jana Seifert, professeure de microbiologie fonctionnelle du bétail à l’Université de Hohenheim (Allemagne). « Cela signifie que les animaux de rente ne sont pas des récepteurs passifs de la pollution plastique ; leur système digestif peut agir comme un bioréacteur qui transforme les microplastiques et les redistribue dans les systèmes agricoles. »

Cependant, les résultats soulèvent également des préoccupations majeures. Un microbiome stressé et moins efficace pourrait affecter négativement la santé et la productivité des animaux. De plus, les fragments de plastique de plus petite taille formés durant la digestion pourraient être absorbés plus facilement par les tissus, entrant potentiellement dans la chaîne alimentaire humaine. Ce risque pourrait être particulièrement élevé chez les animaux jeunes ou stressés, dont les barrières intestinales sont plus perméables.

Comment éviter que les plastiques atteignent la chaîne alimentaire ?

Les chercheurs soulignent la nécessité d’une meilleure gestion de l’utilisation des plastiques en agriculture, notamment les films d’ensilage, les matériaux d’emballage et les boues d’épuration épandues dans les champs, afin de réduire la contamination des aliments pour animaux. « La pollution plastique n’est pas seulement un problème environnemental externe. Elle a des conséquences biologiques directes pour les animaux de ferme, et potentiellement pour les humains, via la chaîne alimentaire », souligne Cordt Zollfrank, professeur de polymères biogènes à l’Université technique de Munich (Allemagne).

L’étude fournit également une base scientifique pour de futures évaluations et activités de surveillance des risques. Les organismes de réglementation, les vétérinaires et l’industrie de l’alimentation animale disposent désormais de preuves expérimentales montrant que les microplastiques interagissent avec le microbiome ruminal et subissent une transformation partielle. Cela doit être pris en compte lors de la définition des niveaux acceptables de contamination et du développement de méthodes de détection des plastiques dans les aliments, les fumiers et les produits animaux.

« Nos résultats peuvent également guider de futures recherches sur les interactions entre microplastiques et microbiomes chez les espèces non ruminantes, telles que les porcs, bien que cela reste encore à démontrer chez ces animaux », conclut Brugger.