Polyéthylène et additifs : composition du plastique, préparation, broyage et impact sur la santé et l'environnement

Polyethylene and additives : plastic composition, preparation, grinding and impact on health and environment

• Auteur / Autrice : Veronika Khodyrieva
• Direction : Alice Mija, Christelle Combeaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 04/04/2025
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Delaite
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alice Mija, Christelle Combeaud, Christelle Delaite, Pascal Carrière, Patrick Navard, Fabienne Lagarde, Véronique Bounor-Legaré, Veronica Ambrogi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christelle Delaite, Pascal Carrière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Détérioration

Matières plastiques -- Additifs

Environnement

Polyéthylène

Aspect sanitaire

Microplastiques

Mots clés libres

Polyéthylène

Migration des additifs plastiques

Préparation de microplastiques

Broyage des plastiques

Substances ajoutées non intentionnellement (NIAS)

Exposition cutanée

Polyethylene

Migration of plastic additives

Microplastics preparation

Plastic's grinding

Non-intentionally added substances (NIAS)

Dermal exposure

Résumé

Les plastiques sont une composante essentielle de la société moderne, mais leur utilisation généralisée soulève des préoccupations concernant la contamination environnementale et les risques pour la santé humaine. Alors que de nombreuses recherches se sont concentrées sur la formation et la dégradation des microplastiques, peu d'attention a été accordée à la migration des additifs plastiques dans les systèmes biologiques. Cette thèse étudie la préparation et la caractérisation des microplastiques de polyéthylène contenant des additifs industriels, leur impact sur les propriétés physico-chimiques du polymère et leur migration potentielle dans la peau humaine. Une méthodologie a été développée pour produire des microplastiques de polyéthylène avec une teneur en additifs et une distribution granulométrique contrôlées, se rapprochant étroitement de ceux trouvés dans les conditions environnementales. La caractérisation a révélé une hétérogénéité significative dans la forme et la taille des particules, les rendant plus représentatives de la pollution plastique réelle. L'étude a également exploré l'influence des additifs sur la cristallinité du polymère, son comportement mécanique et la formation de substances non intentionnellement ajoutées (NIAS), mettant en évidence leurs transformations potentielles au fil du temps. Un axe clé de cette recherche a été l'évaluation de la migration des additifs dans la peau humaine à l'aide d'expériences in vitro avec des Сellules de Diffusion de Franz. Tous les additifs testés ont montré une migration dans l'épiderme, certains pénétrant plus profondément dans le derme. Cependant, aucun additif n'a été détecté dans le liquide récepteur, ce qui suggère soit une migration transdermique limitée dans la période expérimentale, soit des concentrations inférieures au seuil de détection. L'étude a également révélé des variations spécifiques aux donneurs en matière de perméabilité, soulignant l'influence des propriétés individuelles de la peau sur la migration des additifs. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des interactions entre les additifs plastiques et la peau humaine, mettant en évidence la nécessité de recherches supplémentaires sur les risques liés à l'exposition à long terme. Les perspectives futures incluent l'évaluation de la migration dans différentes matrices polymères, l'amélioration des méthodologies de détection et l'analyse de l'impact des conditions d'exposition réelles. De plus, les organismes de réglementation devraient réévaluer la liste des additifs autorisés dans les plastiques destinés aux consommateurs, en tenant compte de leur potentiel d'absorption cutanée. Ce travail apporte des connaissances précieuses pour le développement de matériaux polymères plus sûrs et plus durables, tout en alimentant les discussions réglementaires sur la sécurité des plastiques.

Plastics are an essential part of modern society, yet their widespread use raises concerns regarding environmental contamination and human health risks. While much research has focused on microplastic formation and degradation, limited attention has been given to the migration of plastic additives into biological systems. This thesis investigates the preparation and characterization of polyethylene microplastics containing industrially relevant additives, their impact on the physicochemical properties of the polymer, and their potential migration into human skin. A methodology was developed to produce polyethylene microplastics with controlled additive content and particle size distribution, closely resembling those found in environmental conditions. Characterization revealed significant heterogeneity in particle shape and size, making them more representative of real-world plastic pollution. The study further explored the influence of additives on polymer crystallinity, mechanical behaviour, and the formation of non-intentionally added substances (NIAS), highlighting their potential transformations over time. A key focus of this research was the assessment of additive migration into human skin using in vitro Franz diffusion cell experiments. All tested additives exhibited migration into the epidermis, with some penetrating deeper into the dermis. However, no additives were detected in the receptor liquid, suggesting either limited transdermal migration within the experimental timeframe or concentrations below the detection threshold. The study also revealed donor-specific variations in permeability, underscoring the influence of individual skin properties on additive migration. These findings contribute to understanding the interactions between plastic additives and human skin, emphasizing the need for further research on long-term exposure risks. Future perspectives include evaluating migration in different polymer matrices, refining detection methodologies, and assessing the impact of real-life exposure conditions. Additionally, regulatory bodies should re-evaluate the list of approved additives in consumer plastics, considering their potential for dermal absorption. This work provides valuable insights for developing safer, more sustainable polymer materials while informing regulatory discussions on plastic safety.