​Les plastiques, en particulier les microplastiques (MP) et les nanoplastiques (NP), constituent aujourd'hui un problème environnemental et sanitaire majeur en raison de leur présence dans l'ensemble des écosystèmes et de leur grande stabilité chimique. Hautement hydrophobes, ils pénètrent les organismes vivants par ingestion ou inhalation et interagissent alors avec les biomolécules pour former des structures nommées biocoronas, constituées d'une couche de biomolécules adsorbée à la surface de la particule. Suite à des rapports récents sur la capacité des MP et NP à franchir la barrière hémato-encéphalique, la question de leurs interactions avec des protéines cérébrales et d'une éventuelle toxicité se pose. L'α-synucléine humaine (hαSn) est une petite protéine présynaptique, abondante dans le cerveau, associée génétiquement et neuropathologiquement à la maladie de Parkinson et la démence à corps de Lewy.

Elle a été choisie dans cette étude comme modèle pour investiguer ses capacités de liaison avec des plastiques à base de polyéthylène (PE) par des simulations de dynamique moléculaire et des méthodes expérimentales. Les résultats ont permis de dégager trois conclusions importantes : i) l'hαSn passe d'une conformation hélicoïdale ouverte à une conformation compacte, ce qui renforce les interactions intramoléculaires, ii) les NP de PE non oxydés adsorbent rapidement l'hαSn, comme le montrent les données expérimentales de diffusion dynamique de la lumière et les isothermes d'adsorption, ce qui modifie sa structure, iii) les NP oxydés ne parviennent pas à capturer l'hαSn. Les interactions se font essentiellement au domaine N-terminal de l'hαSn, avec des contributions majeures d'acides aminés hydrophobes.

Ces résultats pourraient permettre de comprendre les fondements pathologiques de la neurodégénérescence induite par les NP de plastique, la formation observée du complexe de NP avec l'αSn humaine constituant une force motrice pathogène plausible, source de lésions neurologiques et de dysfonctionnement neuronal.

Contacts : yves.boulard@i2bc.paris-saclay.fr ou yves.boulard@cea.fr et  jean-philippe.renault@cea.fr