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Toxic plastic waste floating underwater in the ocean
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« La pollution de la mer par les microplastiques aggrave la résistance aux antibiotiques »

Maria Belen
Maria Belen Sathicq
chercheuse à l'Institut de recherche sur l'eau du Conseil national italien de la recherche (CNR) financé par AXA Research Fund

C’est un phénomène tout à fait naturel. Nous savons aujourd’hui que l’utilisation mas­sive des antibi­o­tiques – pour soign­er les patients, mais surtout pour traiter les ani­maux d’élevage – a accéléré la résis­tance des bac­téries à ces traite­ments, les ren­dant pour la plu­part inef­fi­caces. Aucun nou­v­el antibi­o­tique n’a été décou­vert depuis des décen­nies et nous risquons donc, dans un avenir proche, de nous retrou­ver con­traints de nous en pass­er – ce qui nous rendrait vul­nérables aux infec­tions micro­bi­ennes chez l’humain. Le phénomène crois­sant de la résis­tance aux antibi­o­tiques représente donc aujour­d’hui l’une des men­aces les plus graves pour la san­té humaine et ani­male. Et mieux com­pren­dre les dif­férents moteurs de cette résis­tance devient urgent.

Récem­ment, les chercheurs ont fait le rap­proche­ment entre ce prob­lème et un autre enjeu majeur de notre époque : la pol­lu­tion de la mer par les microplas­tiques. Ces par­tic­ules de plas­tique, dont la taille est inférieure à 5 mil­limètres, provi­en­nent de la dégra­da­tion des déchets plas­tiques, ou directe­ment des pro­duits eux-mêmes, notam­ment dans le cas des cos­mé­tiques. Du fait de leur petite taille, les microplas­tiques se trou­vant dans l’eau (océans, lacs, riv­ières) sont sou­vent ingérés par des ani­maux aqua­tiques, mais égale­ment par les humains, puisqu’ils sont égale­ment présents dans l’eau de robi­net et les bouteilles. Ils sont soupçon­nés d’avoir des effets néfastes sur la san­té, et des études des­tinées à mieux com­pren­dre les risques encou­rus sont donc menées actuellement. 

Depuis une dizaine d’an­nées, lors de l’é­tude d’échan­til­lons micro­bi­ens présents sur des microplas­tiques flot­tant dans les mers et les océans, des bac­téries pathogènes [capa­bles d’infecter les humains] de la famille des Vib­rio, Sal­mo­nel­la ou Legionel­la ont été retrou­vées. Un bon nom­bre d’entre elles étaient por­teuses des gènes de la résis­tance aux antibi­o­tiques. En temps nor­mal, ces bac­téries ne sont pas présentes dans les eaux marines car elles ne sur­vivent pas au pH de l’eau, à la salin­ité ou à d’autres fac­teurs envi­ron­nemen­taux, mais leur présence s’est par­ti­c­ulière­ment accrue dans les eaux côtières, entre autres. Cela serait prin­ci­pale­ment dû au rejet d’eaux usées domes­tiques, indus­trielles ou agri­coles… mais égale­ment de microplas­tiques. L’as­so­ci­a­tion entre microplas­tiques et bac­téries pathogènes sem­ble être respon­s­able de la longévité de ces bac­téries dans les milieux marins, de leur repro­duc­tion et de leur trans­port vers des régions très éloignées du lieu de rejet en mer. La biol­o­giste Maria Belen Sathicq, post-doc­tor­ante à l’IR­SA (CNRS), étudie ces prob­lé­ma­tiques d’é­colo­gie micro­bi­enne à tra­vers le pro­jet de recherche AENEAS.

Quels sont les prin­ci­paux dan­gers du binôme microplas­tiques / bac­téries résis­tantes aux antibi­o­tiques pour la san­té humaine et environnementale ?

La pol­lu­tion plas­tique a un impact majeur sur les activ­ités de pêche com­mer­ciale et d’aquaculture. Quand les microplas­tiques s’accumulent dans les tis­sus des ani­maux marins, ils con­t­a­mi­nent égale­ment tous les niveaux de la chaîne ali­men­taire, jusqu’à notre assi­ette. Mais les débris plas­tiques four­nissent égale­ment un sub­strat flot­tant qui agit comme un sup­port pour le trans­port d’algues nocives, de pol­lu­ants organiques et de micro-organ­ismes poten­tielle­ment pathogènes. En out­re, les microplas­tiques peu­vent faciliter le trans­fert des gènes de résis­tance aux antibi­o­tiques aux ani­maux aqua­tiques qui les ingèrent ou les fil­trent… puis aux con­som­ma­teurs de pois­son et de fruits de mer, a for­tiori lorsqu’ils sont ingérés crus. 

Une étude de 2018 a mon­tré que le micro­biote des per­son­nes qui passent beau­coup de temps près des côtes pol­luées est sou­vent por­teur de bac­téries résis­tantes aux antibiotiques.

Une étude de 2018 a mon­tré que le micro­biote des per­son­nes qui passent beau­coup de temps près des côtes pol­luées est sou­vent por­teur de bac­téries résis­tantes aux antibi­o­tiques. Quant à l’en­vi­ron­nement, les microplas­tiques induisent égale­ment une résis­tance des écosys­tèmes micro­bi­ens aqua­tiques à d’autres pol­lu­ants, tels que les métaux lourds. Cepen­dant, si ces phénomènes sont con­fir­més par plusieurs études expéri­men­tales, la recherche de preuves de l’im­pact des microplas­tiques sur les com­mu­nautés micro­bi­ennes en milieu naturel n’en est qu’à ses débuts.

Qu’est-ce que la « plas­tisphère » et com­ment se forme cette nou­velle niche écologique sur laque­lle pro­lifèrent, entre autres, les bac­téries résis­tantes aux antibiotiques ?

Les bac­téries, les algues et les champignons se fix­ent à la sur­face de divers sub­strats durs – naturels ou arti­fi­ciels. Cela donne alors nais­sance au biofilm, une matrice adhé­sive et pro­tec­trice pro­duite par les microor­gan­ismes eux-mêmes, et dans laque­lle ils vivent. En 2013, Zettler et ses col­lègues ont pro­posé le terme « plas­tisphère » pour désign­er les com­mu­nautés micro­bi­ennes décou­vertes sur des microplas­tiques col­lec­tés dans l’At­lan­tique Nord. Depuis, plusieurs recherch­es ont mon­tré que le plas­tique pou­vait per­me­t­tre à des com­mu­nautés micro­bi­ennes spé­ci­fiques de sur­vivre dans l’eau. Les microplas­tiques sont donc une nou­velle niche écologique offrant aux bac­téries de plus grandes chances de survie en milieu naturel, et dans lesquelles un échange géné­tique entre dif­férents indi­vidus ou espèces est favorisé par la prox­im­ité assurée par le biofilm.

Votre pro­jet AENEAS touche à sa fin. Quels sont les méth­odes util­isées et les résul­tats obtenus ?

Le pro­jet, né en 2019 grâce au sou­tien du AXA Research Fund, visait à étudi­er l’im­pact des microplas­tiques sur les com­mu­nautés micro­bi­ennes des eaux côtières du nord de la Méditer­ranée, avec un focus par­ti­c­uli­er sur la sélec­tion poten­tielle de résis­tance aux antibi­o­tiques au sein des com­mu­nautés exposées à la pol­lu­tion microplas­tique. Nous avons d’abord éval­ué la com­po­si­tion des plas­tiques et la diver­sité des com­mu­nautés micro­bi­ennes sur les microplas­tiques dans six sites de la côte nord de la mer Tyrrhéni­enne. Nous avons trou­vé que le polymère dom­i­nant y était le polyéthylène, et que sa plus grande con­cen­tra­tion ne se trou­vait pas dans les sites à l’impact anthropique le plus impor­tant (comme les ports), comme on aurait pu s’y atten­dre, mais dans des zones moins fréquen­tées, telles que les réserves naturelles. 

Les com­mu­nautés bac­téri­ennes présentes sur les microplas­tiques et dans l’eau sont très divers­es, mais les bac­téries poten­tielle­ment pathogènes Vib­rio et les gènes de résis­tance aux antibi­o­tiques (en par­ti­c­uli­er à la tétra­cy­cline), sont les plus abon­dants sur les microplas­tiques par rap­port à l’eau. Dans un sec­ond temps, nous avons analysé de façon expéri­men­tale le rôle de dif­férents polymères sur les bac­téries, en par­ti­c­uli­er sur les pathogènes. Nous avons prin­ci­pale­ment étudié la gomme des pneus, un type de plas­tique avec une com­po­si­tion chim­ique très com­plexe. En effet, ce matéri­au exerce une sélec­tion, et les bac­téries poten­tielle­ment pathogènes (par exem­ple Pseudomonas, Aeromonas, Acine­to­bac­ter) y sont rel­a­tive­ment plus abon­dantes. Enfin, nous prévoyons une enquête pour com­pren­dre le niveau de per­cep­tion du risque des citoyens vivant sur la côte de notre zone d’é­tude sur ces enjeux, impli­quant des lycéens.

À l’avenir, quels sont les aspects les plus urgents à étudi­er pour ten­ter de frein­er la prop­a­ga­tion de la résis­tance aux antibiotiques ?

Il reste encore beau­coup de choses à appren­dre sur le rôle des microplas­tiques dans la prop­a­ga­tion de la résis­tance aux antibi­o­tiques, même si la recherche a déjà accu­mulé de nom­breuses preuves via des travaux de lab­o­ra­toire. Les résul­tats sug­gèrent cepen­dant forte­ment que les microplas­tiques agis­sent comme un réser­voir à long terme pour la résis­tance aux antibi­o­tiques en rai­son de leur dura­bil­ité, mais le rôle de chaque type de polymère et d’additif doit con­tin­uer à être étudié. Il est égale­ment impor­tant d’é­val­uer le com­porte­ment des bio­plas­tiques – un sub­sti­tut promet­teur aux plas­tiques à base de pét­role – qui pour­rait être sim­i­laire à celui d’autres plas­tiques clas­siques en ce qui con­cerne la for­ma­tion de com­mu­nautés microbiennes. 

La men­ace crois­sante de la résis­tance aux antibi­o­tiques néces­site une approche mul­ti­sec­to­rielle, qui con­sid­ère la san­té des humains, des ani­maux et de l’en­vi­ron­nement comme con­nec­tées et dépen­dantes les unes des autres (con­cept de One Health). Il reste encore de nom­breux prob­lèmes à résoudre : l’abus humain d’an­tibi­o­tiques, l’usage exces­sif de ces médica­ments dans les éle­vages et l’ef­fi­cac­ité des sta­tions d’épu­ra­tion des eaux usées pour élim­in­er les pol­lu­ants tels que les microplastiques.

Propos recueillis par Annalisa Plaitano

Auteurs

Maria Belen

Maria Belen Sathicq

chercheuse à l'Institut de recherche sur l'eau du Conseil national italien de la recherche (CNR) financé par AXA Research Fund

Biologiste argentine, vivant et travaillant en Italie, Maria Belen est titulaire d'une licence en biologie de l'Universidad Nacional de La Plata (Buenos Aires, Argentine) et d'un doctorat de la même université, spécialisé dans l'évaluation de la qualité de l'eau. Avant d'arriver au Groupe d'Ecologie Moléculaire (IRSA-CNR), Elle a travaillé sur l'utilisation du phytoplancton comme indicateur de pollution, en mettant l'accent sur les cyanobactéries. Actuellement, Maria Belen bénéficie d'un financement de AXA Research Fund avec son projet ENEAS, qui vise à comprendre le rôle des microplastiques dans la propagation des bactéries résistantes aux antibiotiques dans la mer Tyrrhénienne.