microbiologie

La vie flottante du 7e continent

Des bactéries ont été découvertes vivant sur les déchets de plastique qui flottent dans les océans. Certaines souches semblent être plus adaptées à coloniser ce matériau

La vie flottante du 7e continent

Microbiologie Des bactéries ont été découvertes sur les déchets de plastique dans les océans

Elles forment un écosystème baptisé «plastisphère»

Le plastique polluant les océans ne finit pas de faire parler de lui. Découvert en 1997 dans le Pacifique Nord par le navigateur Charles Moore, le «7e continent» est une «soupe» de particules de plastique accumulées par les courants marins. Ces déchets proviennent à 80% de la terre et convergent vers cinq gyres océaniques, sortes de tourbillons géants qui piègent tout ce qui flotte. Des expéditions scientifiques récentes ont fait une découverte troublante: ces bouts de plastique servent d’amarres à une population originale de micro-organismes regroupés sous le terme de «plastisphère» par analogie avec la biosphère.

La communauté scientifique s’interroge en particulier sur le sort des microparticules qui constituent la majorité du plastique et sur le rôle que les bactéries pourraient jouer. A l’image de cette étude récente publiée dans la revue PNAS où les chercheurs ont estimé que les océans contiendraient quelques dizaines de milliers de tonnes de plastique et non des millions comme ce qui était présumé. Ils ont aussi noté que la majorité des débris sont des microparticules de seulement quelques millimètres, avec une absence de fragments plus petits. Que deviennent-ils? Sont-ils dégradés plus rapidement? Avalés par les poissons ou envoyés par le fond? Ces questions demeurent en suspens.

La production mondiale de plastique est de 300 millions de tonnes par an et les effets des déchets sur les écosystèmes marins sont encore mal connus. En étudiant les débris de plus près, Linda Amaral-Zettler et ses collègues Erik Zettler et Tracy Mincer, biologistes à l’Institut de recherche marine à Woods Hole aux Etats-Unis, ont décrit pour la première fois en 2013 la communauté de microbes organisés en biofilms formant la plastisphère.

Les chercheurs américains ont collecté des échantillons à différents endroits du gyre de l’Atlantique Nord. Leurs résultats publiés dans la revue Environmental Science and Technology font état de plus de 1 000 microbes différents accrochés sur les morceaux de plastique.

Alors que la bactérie Pelagibacter est prédominante dans tous les échantillons d’eau de mer, elle est peu présente voire absente sur les polymères de plastique. Par contre ils servent d’ancrage à des souches bactériennes qui ne sont pas naturellement présentes à la surface des océans. «Il est juste de considérer la plastisphère comme un écosystème à part car les espèces identifiées sur le plastique diffèrent de celles existant dans l’eau environnante», commente Jan Roelof van der Meer, microbiologiste à l’Université de Lausanne. «Nous observons une grande variabilité de la souche dominante d’un échantillon de plastique à un autre», ajoute Linda Amaral-Zettler.

Une des questions principales posées par les chercheurs est de savoir si oui ou non les bactéries du plastique participent à sa dégradation. Les déchets marins correspondent principalement à du poly­éthylène et du polypropylène, polymères complexes et de grande taille. Ils ne peuvent pas être utilisés comme substrat direct par les bactéries pour se nourrir; elles doivent fabriquer des enzymes pour les découper. Les biologistes américains suggéraient en 2013 que ces bactéries étaient capables de dégrader les composés dérivés du pétrole. Mais leur conclusion ne se basait que sur des résultats de séquençage partiel d’acides nucléiques ribosomaux (molécules de composition proche de celle de l’ADN) et d’observations au microscope électronique. «Ces méthodes ne suffisent pas à déduire le métabolisme des microbes», nuance le chercheur lausannois. «Il ne suffit pas d’identifier une bactérie pour savoir si elle fabrique telle ou telle enzyme. Il faut déterminer quels gènes sont actifs.» «Nous étudions actuellement l’ensemble du génome des microbes de la plastisphère», répond Linda Amaral-Zettler, dont les résultats feront bientôt l’objet d’une publication.

Lors de la conférence de l’American Geophysical Union en février à Hawaii, l’équipe américaine a présenté des résultats non publiés suggérant que l’une des souches dominantes de bactéries du plastique montre un comportement de «super-colonisateur». Cette bactérie, de genre Vibrio, posséderait la capacité de se fixer très rapidement, en quelques minutes, au polypropylène et au polyéthylène. «Les bactéries Vibrio sont bien connues pour former des biofilms sur des surfaces biotiques et abiotiques», commente Melanie Blokesch, microbiologiste à l’EPFL et spécialiste de cette souche microbienne.

Par ailleurs, il existe des exemples d’écosystèmes non naturels où les microbes peuvent dégrader des produits associés au plastique. «L’eau contenue dans les bouteilles plastique contient des phtalates qui peuvent servir de substrats à certaines bactéries», explique Jan Roelof van der Meer. De même qu’il existe un phénomène de corrosion dans les pipelines de pétrole. La détérioration des conduits est due à leur colonisation par des micro-organismes qui se nourrissent d’alcanes, hydrocarbures saturés entrant dans la composition du pétrole.

«Certains de nos résultats non publiés suggèrent que la plasti­sphère joue un rôle dans la dégradation du plastique marin, affirme Linda Amaral-Zettler, mais il est important de souligner que les bactéries de la plastisphère ne résoudront pas le problème du plastique dans les océans.»

Reste à déterminer quels sont les effets de la plastisphère sur d’autres écosystèmes marins. Une des craintes principales est le risque lié à l’accumulation des microfragments de plastique dans les organismes vivants, selon Jan Roelof van der Meer. Il existe à ce jour très peu de résultats scientifiques. En novembre 2013, Chelsea Rochman et ses collègues de l’Université de Californie à Davis ont publié un article dans Nature montrant les effets néfastes de l’ingestion prolongée de particules de plastique marin chez une espèce de poissons. Ils ont observé que les polluants s’accumulent dans le corps de l’animal et abîment le foie.

Par ailleurs, les bactéries Vibrio, qui colonisent des échantillons de plastique, peuvent être responsables de pathologies humaines. En particulier Vibrio cholerae, à l’origine du choléra. Doit-on s’inquiéter de sa présence dans l’eau de mer qui peut être accidentellement ingérée par les animaux et les humains? «Les bactéries Vibrio sont des habitants naturels de l’environnement aquatique, particulièrement des estuaires et des eaux côtières, explique Melanie Blokesch. L’accumulation de pathogènes facultatifs sur le plastique pourrait légèrement augmenter les risques d’infection. Mais ceci dépend toujours de la concentration des microparticules associées ainsi que de la fréquence de contact entre elles et l’homme.»

Outre l’étude des risques, Linda Amaral-Zettler et ses collègues trouvent également intéressant d’«étudier les microbes de la plastisphère pour apprendre davantage sur l’âge, l’origine et l’histoire des plastiques marins». En effet, les scientifiques manquent aujour­d’hui d’informations temporelles sur le déplacement et la dégradation des déchets.

«Les bactéries de la plastisphère ne résoudront pas le problème du plastique dans les océans»

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