La salinité de l'eau réduit le risque de transmission de bactéries nocives sur les microplastiques de l'eau douce à la mer

Numéro 617 : Une étude des bactéries sur les microplastiques dans neuf rivières européennes montre que la salinité agit comme une barrière empêchant les agents pathogènes graves de parcourir de grandes distances sur les débris de plastique. 

Les microplastiques constituent une préoccupation mondiale croissante. De nombreuses recherches s'intéressent à leur transport dans l'environnement et à leurs effets potentiels sur les écosystèmes et la santé humaine. L'un des aspects des déchets plastiques susceptibles d'avoir des conséquences sanitaires est la présence de biofilms, une couche de micro-organismes qui s'accumule à leur surface. Lorsque les plastiques se retrouvent dans les plans d'eau, ils peuvent être transportés sur de longues distances, emportant avec eux leur communauté de microbes, la « plastisphère ».  

Malgré ces préoccupations, il reste des lacunes dans la recherche sur la façon dont cette communauté microbienne évolue avec les facteurs de stress environnementaux, lorsqu’elle se déplace de l’eau douce vers la mer, et sur la mesure dans laquelle les agents pathogènes potentiellement nocifs pour la santé humaine et animale sont hébergés dans le plastique transporté par l’eau.  

Des chercheurs français ont entrepris une mission de sept mois à bord d'un bateau, traversant neuf grands fleuves européens, dont la Seine et le Rhin, depuis la mer jusqu'à un point en amont de la première ville densément peuplée de chaque fleuve. Ils ont prélevé des échantillons d'eau en quatre ou cinq points le long d'un gradient de salinité, puis ont procédé à des sous-échantillonnages pour analyser les nutriments, les particules et la diversité bactérienne. Ils ont également collecté des microplastiques à l'aide d'un chalut à mailles spéciales, les analysant afin d'identifier les espèces présentes dans la plastisphère, leur virulence et leur capacité à former des biofilms.  

Pour étudier la colonisation bactérienne des microplastiques dans les mêmes eaux, un mois avant l'arrivée du bateau, un groupe terrestre a placé du polyéthylène, du polyoxyméthylène et des mailles de nylon vierges dans des structures de cages cylindriques sécurisées, que les scientifiques du bateau ont ensuite récupérées un mois plus tard.  

L'équipe a extrait tous les microplastiques de l'étude à l'aide d'alcool et de pinces stérilisées à la flamme, avant de les congeler immédiatement dans de l'azote liquide jusqu'à l'extraction de l'ADN, afin d'éviter tout risque de contamination. Elle a séquencé l'ADN de toutes les bactéries échantillonnées et a utilisé un spectromètre infrarouge pour analyser la composition des microplastiques triés récupérés. Elle a examiné les communautés bactériennes de chaque rivière séparément, en accordant une attention particulière à la colonisation d'espèces potentiellement dangereuses, telles que celles susceptibles de provoquer des proliférations d'algues toxiques, des maladies humaines et des champignons.  

À partir de leurs analyses, les scientifiques ont découvert que les communautés bactériennes présentes sur les microplastiques étaient très distinctes de celles des bactéries libres et de celles attachées aux particules organiques dans les eaux environnantes.  

Fait crucial, leurs données ont également révélé des communautés distinctes de microplastiques en eau douce et en mer, les estuaires étant différents des deux. Les microplastiques marins présentaient une richesse, une uniformité et une diversité bactériennes nettement inférieures à celles des rivières. Ils ont identifié les genres pathogènes potentiels. Aeromonas, Acidovorax, Arcobactérie et du Prevotella dans les échantillons d'eau douce, mais pas dans la mer ; tandis que Vibrio¹ était le pathogène dominant dans la mer. Ils n’ont trouvé aucun transfert de pathogène entre les deux.  

Ces preuves ont mis en évidence ce que les scientifiques ont décrit comme une « forte pression sélective exercée entre les environnements d’eau douce et marins », représentant une limite à la dispersion des micro-organismes des eaux douces vers la mer dans le cadre de la plastisphère.  

Les risques potentiels liés aux bactéries voyageant sur les microplastiques ont été soulignés par l'équipe qui a enregistré le pathogène Shewanella putréfaciens sur les microplastiques pour la première fois, exclusivement dans l'eau des rivières. Bien que rare, S. putrefaciens peuvent infecter l'homme et provoquer des maladies intestinales, cutanées et des tissus mous. Cependant, la barrière de salinité identifiée dans l'étude suggère que le risque de migration de ces agents pathogènes des rivières vers la mer est faible.  

Les approches utilisées dans l'étude ont permis de récupérer les microplastiques normalement présents dans les cours d'eau. Le polyéthylène était le composant dominant, représentant 45 % des microplastiques retrouvés, suivi du polypropylène, avec 12 %. Les chercheurs ont constaté que la composition chimique des polymères n'avait pas d'effet significatif sur la communauté des plastisphères, bien que des travaux antérieurs aient suggéré un lien.²Les chercheurs ont suggéré que cela pourrait être dû au fait que les études se penchent sur la colonisation à long terme, plutôt que sur l’échantillonnage direct de l’environnement.  

Le problème des microplastiques, en tant qu'habitat supplémentaire et vecteur de transfert de pathogènes, est un enjeu mondial majeur. L'Union européenne lutte contre la pollution plastique et microplastique dans le cadre de diverses politiques environnementales, chimiques et sectorielles, notamment le règlement REACH (Enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des substances chimiques) concernant les microparticules de polymères synthétiques, le Directive cadre Stratégie Marine et de la Directive Cadre sur l'EauLa compétence de ce dernier sur les eaux de surface, tant intérieures que dans les zones de transition, signifie que le nouveau travail fournit des connaissances pertinentes sur les biofilms et leurs risques potentiels. 

Cette étude comble les lacunes dans les recherches jusqu'ici limitées et fragmentées sur les communautés microbiennes et les microplastiques, en tenant compte de diverses localisations spatiales. Des recherches complémentaires, au-delà des bactéries, portant sur des groupes tels que les virus et les organismes unicellulaires, ainsi que sur les changements liés aux marées, contribueraient à éclairer les futures politiques de lutte contre la pollution plastique, la qualité de l'eau et la santé.  

Remarques 

1. Ce genre tolérant à l'eau salée comprend les espèces Vibrio cholerae – qui cause le choléra – et V. parahaemolyticus – qui peut provoquer une gastro-entérite. 

2. Par exemple : Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) La composition des communautés bactériennes associées aux biofilms plastiques diffère selon les polymères et les stades de succession des biofilms. PLoS ONE 14(6) : e0217165. 

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