Des métaux toxiques découverts dans des bananes après la catastrophe minière au Brésil

L’équipe s’est concentrée sur les bananes, le manioc et la pulpe de cacao cultivés dans les sols touchés par la catastrophe. Ils ont examiné les niveaux de cadmium, de chrome, de cuivre, de nickel et de plomb, des métaux liés aux oxydes de fer, qui constituent le principal composant des résidus. Leurs résultats suggèrent que la consommation de bananes cultivées dans un sol contaminé peut présenter un risque potentiel pour la santé des enfants de six ans et moins.

“Notre groupe étudie depuis des années les impacts de l’effondrement du barrage. Nous avons obtenu les premiers échantillons sept jours après l’accident et avons immédiatement compris qu’il existait un risque imminent de contamination des plantes, des sols, de l’eau et des poissons. Mais la question restait : cette contamination présente-t-elle un risque pour la santé humaine ?” se souvient Tiago Osório, agronome et professeur au Département des sciences du sol de la Faculté d’agriculture Luiz de Queiroz de l’Université de São Paulo (ESALQ-USP).

L’étude, publiée dans Géochimie environnementale et santéexplique comment les plantes absorbent les éléments potentiellement toxiques (PTE) des déchets miniers et les stockent dans des tissus comestibles. Il décrit également comment ces substances peuvent pénétrer dans l’approvisionnement alimentaire humain. Cette recherche s’inscrit dans le cadre des travaux doctoraux d’Amanda Duim à l’ESALQ. Sa thèse a donné lieu à sept publications internationales et a remporté deux prix majeurs en 2025 : le prix de thèse USP en durabilité et le prix de thèse Capes, décerné par la Coordination pour le perfectionnement du personnel de l’enseignement supérieur (CAPES) du ministère brésilien de l’Éducation. Duim a reçu le soutien de la FAPESP grâce à une bourse de doctorat.

Comment un sol contaminé transfère des métaux dans les plantes

Duim, l’auteur principal de l’étude, affirme que la recherche se démarque car elle relie directement le risque pour la santé humaine au mouvement des PTE du sol vers les cultures. “La teneur en oxyde de fer dans le sol, qui est le principal constituant des résidus, est en corrélation avec sa teneur dans la plante. Nous avons étudié le passage des constituants des résidus dans le sol vers l’eau, puis de l’eau vers la plante, y compris ses feuilles et ses fruits.”

“Tout d’abord, nous devons savoir quels éléments sont présents et en quelles quantités afin de comprendre la dynamique biochimique de leur libération”, explique Osório.

Duim a commencé ses recherches doctorales en 2019 en explorant si les plantes provenant de zones sujettes aux inondations pourraient contribuer à restaurer les environnements contaminés. Elle a évalué à la fois les cultures cultivées et les espèces indigènes. “Nous avons évalué des espèces cultivées et indigènes. Dans le cas de ces dernières, nous voulions savoir comment elles affectent la dissolution de l’oxyde de fer et, dans ce processus, comprendre si et comment les PTE associés à ces déchets pénètrent dans la plante, puisque différentes espèces accumulent les PTE différemment”, explique-t-elle. “L’idée était de trouver les meilleures espèces indigènes pour assainir les environnements contaminés, et nous avons trouvé plus d’une espèce capable de remplir cette fonction, avec des résultats déjà publiés. Dans le cas des espèces cultivées, nous voulions savoir si les PTE seraient transférées aux fruits et aux parties comestibles des plantes.”

Pour mesurer la contamination, les chercheurs ont soigneusement collecté des échantillons de sol et de plantes. Ils ont lavé et pesé les plantes fraîches, puis les ont séchées et pesées à nouveau. Les racines, les tiges, les feuilles et les fruits pelés ont été broyés séparément pour analyse. “Nous avons dissous la ‘poudre végétale’, la transformant en une solution à l’aide de divers acides, et déterminé la concentration dans la solution. Nous avons converti le calcul de la concentration du matériau dans la solution et l’avons comparé au poids du matériau dilué, obtenant ainsi la concentration de PTE en milligrammes par kilogramme de biomasse sèche”, décrit Duim.

Dans les bananes et le manioc, presque tous les PTE, à l’exception du chrome, ont été trouvés en quantités plus élevées sous terre, dans les racines et les tubercules. Le cacao s’est comporté différemment, avec des niveaux élevés dans les tiges, les feuilles et les fruits. Dans la pulpe de cacao, les concentrations de cuivre et de plomb dépassaient les limites fixées par l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO).

Lorsque l’équipe a découvert que certaines portions comestibles contenaient des niveaux de PTE supérieurs aux normes recommandées, elle a procédé à une évaluation formelle des risques pour la santé.

Évaluation des risques pour la santé des enfants et des adultes

Les scientifiques ont calculé le quotient de risque (RQ), l’indice de risque (RI) et l’indice de risque total (TRI) pour les personnes consommant des bananes, des rhizomes de manioc et de la pulpe de cacao. Ils ont évalué séparément les enfants (de moins de six ans) et les adultes (de plus de 18 ans). Le QR compare l’apport quotidien estimé d’une personne d’une substance à une dose de référence considérée comme sûre. Le TRI aide à déterminer le risque potentiel non cancérigène pour la santé lié à l’exposition aux ETP. Un TRI inférieur à 1 indique un risque faible.

“Ces éléments existent naturellement dans l’environnement. Nous y sommes exposés à des concentrations plus faibles. Mais dans le cas d’une catastrophe comme celle de Mariana, lorsque l’exposition devrait augmenter, nous devons faire preuve d’une plus grande prudence”, explique Tamires Cherubin, docteur en sciences de la santé. et co-auteur de l’étude. Les méthodes standard évaluent la biodisponibilité de ces éléments, car certaines concentrations peuvent entraîner des problèmes rénaux et cardiaques, un inconfort gastro-intestinal et des lésions pulmonaires en cas d’inhalation. Les effets à court terme peuvent également inclure une irritation cutanée et des problèmes oculaires.

Les chercheurs ont pris en compte la quantité de nourriture cultivée localement consommée par les résidents, en utilisant les données de l’Institut brésilien de géographie et de statistique (IBGE). Ils ont également pris en compte la durée d’exposition des individus, les différences de poids corporel entre les enfants et les adultes, ainsi que le temps nécessaire pour que les effets nocifs se développent.

“Selon les doses journalières de référence de contaminants couvertes par la littérature, nous considérons les limites de 0,05 mg/kg^-1 pour la présence de cadmium dans les fruits et 0,1 mg/kg^-1 dans les tubercules, 0,5-1,0 mg/kg^-1 pour la présence de chrome, 20,0 mg/kg^-1 pour le cuivre, 0,5-1,0 mg/kg^-1 pour le nickel, 0,8-2,3 mg/kg^-1 pour le plomb, et 50,0 mg/kg-¹ pour le zinc”, explique Cherubin.

Pour la plupart des métaux, les valeurs TRI étaient inférieures à 1, ce qui indique l’absence de risque non cancérigène significatif pour les adultes consommant ces aliments provenant de l’estuaire de la rivière Doce. Cependant, le TRI pour les bananes dépassait 1 pour les enfants, signalant de possibles problèmes de santé. Les niveaux élevés de plomb en étaient la principale cause, et les concentrations de cadmium dans les bananes dépassaient également les recommandations de la FAO. Les chercheurs notent qu’une exposition à long terme au plomb, même à de faibles niveaux, peut affecter de façon permanente le développement du cerveau, réduisant potentiellement le QI et contribuant à des problèmes d’attention et de comportement.

Préoccupations liées au cancer à long terme et exposition continue

L’équipe prévient que la consommation d’aliments cultivés dans un sol contaminé pendant de nombreuses années pourrait entraîner des effets cumulatifs. “Au fil du temps, compte tenu de l’espérance de vie d’environ 75 ans au Brésil, il pourrait y avoir un risque cancérigène puisqu’il existe une possibilité de dommages directs et indirects à l’ADN”, explique Cherubin. De tels dommages génétiques peuvent augmenter le risque de cancers affectant le système nerveux central, le tube digestif et les tissus hématopoïétiques. “Tout dépend de la capacité du corps humain à absorber et métaboliser ces éléments disponibles dans l’environnement”, ajoute-t-elle.