Impact of polystyrene nanoparticles on marine diatom Skeletonema marinoi chain assemblages and consequences on their ecological role in marine ecosystems

Catégorie : Impacts de la Pollution Plastique
Date :16 juin 2020
Avis TSC : Les océans sont un maillon essentiel du cycle du carbone, en particulier grâce à la fixation du CO2 par les diatomées qui le transforme en matière organique. Ce carbone organique est rapidement dégradé par les bactéries marines pour former à nouveau du CO2, mais les diatomées ont tendance à former des associations (filaments par exemple) qui accélèrent leur sédimentation vers les fonds marins. Le carbone est alors séquestré sous forme organique et entre dans la formation des roches sédimentaires. Au final, c’est une épuration du CO2 atmosphérique. Cette étude montre que les microplastiques empêche la formation des associations entre diatomées, ce qui limite leur sédimentation et donc leur capacité d’épuration. Toutefois, un autre phénomène n’a pas été étudié par les auteurs, c’est celui de l’adhésion des diatomées sur les particules de plastique. Ceci a pour effet d’accélérer la sédimentation des plastiques vers le fond. Quel sera le bilan de ces deux phénomènes opposés sur le climat ?
Bellingeri, Arianna; Casabianca, Silvia; Capellacci, Samuela; Faleri, Claudia; Paccagnini, Eugenio; Lupetti, Pietro; Koelmans, Albert A.; Penna, Antonella; Corsi, Ilaria.
Environmental pollution (Barking, Essex : 1987) : 262, 114268.
Marine diatoms have been identified among the most abundant taxa of microorganisms associated with plastic waste collected at sea. However, the impact of nano-sized plastic fragments (nanoplastics) at single cell and population level is almost unknown. We exposed the marine diatom Skeletonema marinoi to model polystyrene nanoparticles with carboxylic acid groups (PS-COOH NPs, 90 nm) for 15 days (1, 10, 50 μg/mL). Growth, reactive oxygen species (ROS) production, and nano-bio-interactions were investigated. No effect on diatom growth was observed, however Dynamic light scattering (DLS) demonstrated the formation of large PS aggregates which were localized at the diatoms’ fultoportula process (FPP), as shown by TEM images. Increase production of ROS and reduction in chain length were also observed upon PS NPs exposure (p < 0.005). The observed PS-diatom interaction could have serious consequences on diatoms ecological role on the biogeochemical cycle of carbon, by impairing the formation of fast-sinking aggregates responsible for atmospheric carbon fixation and sequestration in the ocean sea floor. S. marinoi exposure to PS NPs caused an increase of intracellular and extracellular oxidative stress, the reduction of diatom's chain length and the adhesion of PS NPs onto the algal surface.