Comme toute industrie, l’agriculture moderne dépend fortement du plastique. Pensez au paillis de plastique recouvrant les plates-bandes de légumes, aux tuyaux en PVC drainant l’eau des champs, au polyéthylène recouvrant les tunnels élevés et aux emballages en plastique des semences, des engrais et des herbicides, pour n’en nommer que quelques-uns. Dans un nouvel article de synthèse, des chercheurs d’Urbana-Champaign de l’Université de l’Illinois affirment que ces plastiques sont désormais largement dispersés dans les sols agricoles sous forme de microplastiques et de nanoplastiques.
Ce n’est pas nécessairement nouveau ; des microplastiques ont été trouvés dans presque tous les écosystèmes et organismes de la Terre. Le problème, selon les chercheurs du Collège des sciences de l’agriculture, de la consommation et de l’environnement (ACES), est que les micro et nanoplastiques présents dans les sols agricoles pourraient contribuer au développement de bactéries résistantes aux antibiotiques et se retrouver facilement dans notre approvisionnement alimentaire.
« Le plastique lui-même n’est peut-être pas très toxique, mais il peut agir comme un vecteur de transmission de bactéries pathogènes et résistantes aux antimicrobiens dans la chaîne alimentaire », a déclaré l’auteur de l’étude Jayashree Nath, chercheur postdoctoral au Département des sciences alimentaires et de la nutrition humaine de l’ACES. « Ce phénomène n’est pas très connu des gens, nous avons donc voulu le sensibiliser. »
Si le lien entre les microplastiques et la résistance aux antibiotiques est loin d’être évident, voici comment il fonctionne. Premièrement, les plastiques sont un excellent adsorbant. Cela signifie que les substances chimiques et les organismes microscopiques adorent adhérer au plastique.
Les produits chimiques qui se déplaceraient normalement rapidement dans le sol – comme les pesticides et les métaux lourds – restent et se concentrent lorsqu’ils entrent en contact avec des plastiques. De même, les bactéries et autres micro-organismes naturellement présents dans le sol se rassemblent préférentiellement sur les surfaces stables des microplastiques, formant ce que l’on appelle des biofilms.
Lorsque les bactéries rencontrent des substances chimiques inhabituelles dans leur nouveau port d’attache, elles activent des gènes de réponse au stress qui les aident également à résister à d’autres produits chimiques, y compris, parfois, aux antibiotiques. Et lorsque des groupes de bactéries s’attachent à la même surface, elles ont l’habitude de partager ces gènes via un processus appelé transfert horizontal de gènes. Les nanoplastiques, qui peuvent pénétrer dans les cellules bactériennes, présentent un type de stress différent, mais ce stress peut avoir le même résultat.
« Les bactéries développent des mécanismes génétiques pour faire face au stress depuis des millions d’années. Le plastique est un nouveau matériau que les bactéries n’ont jamais vu dans la nature, elles évoquent donc maintenant ces ensembles d’outils génétiques pour faire face à ce stress », a déclaré le co-auteur Pratik Banerjee. , professeur agrégé au FSHN et spécialiste de l’extension de l’Illinois. « Nous avons également montré que les bactéries peuvent devenir plus virulentes en présence de plastique, en plus de devenir plus résistantes aux antimicrobiens. »
Le transfert de gènes entre bactéries sur des microplastiques a été documenté dans d’autres environnements, notamment l’eau. Jusqu’à présent, le phénomène n’est qu’hypothétique dans les sols agricoles, mais cela ne veut pas dire qu’il ne se produit pas. Nath et Banerjee mènent actuellement des études en laboratoire pour documenter le transfert de gènes. L’étude intitulée « Interaction des microbes avec les microplastiques et les nanoplastiques dans les agroécosystèmes – impact sur la résistance aux antimicrobiens » est publiée dans Pathogènes.
« Le sol est un domaine sous-étudié dans ce domaine », a déclaré Banerjee. « Nous avons l’obligation de comprendre ce qui se passe dans le sol, car ce que nous soupçonnons et ce que nous craignons, c’est que la situation dans le sol pourrait être encore pire que dans l’eau.
« L’un des problèmes techniques est que le sol est un milieu très difficile à manipuler lorsqu’il s’agit de récupérer les microplastiques. L’eau est si facile, car vous pouvez simplement filtrer les microplastiques », a ajouté Banerjee. « Mais nous avons fait de bons progrès grâce à Jayashree et à notre collaboration avec l’Illinois Sustainable Technology Center. »
Les auteurs soulignent que de nombreux agents pathogènes d’origine alimentaire pénètrent dans les produits issus du sol, mais les nanoplastiques et les bactéries résistantes aux antibiotiques pourraient être suffisamment petites pour pénétrer dans les racines et les tissus végétaux, où il est impossible de les éliminer. Bien que les nanoplastiques aient été documentés dans et sur les cultures, le domaine d’étude est encore nouveau et on ne sait pas vraiment à quelle fréquence cela se produit. Le groupe de recherche de Banerjee prévoit également de s’attaquer à cette question.
En fin de compte, les microplastiques sont là pour rester. Après tout, ils persistent dans l’environnement pendant des siècles, voire plus. Les auteurs affirment qu’il est temps de comprendre leurs impacts sur le sol et notre système alimentaire, de sensibiliser et de promouvoir des alternatives au plastique biodégradable.
Les auteurs incluent Jayashree Nath, Jayita De, Shantanu Sur et Pratik Banerjee.
Plus d’information:
Jayashree Nath et al, Interaction des microbes avec les microplastiques et les nanoplastiques dans les agroécosystèmes — Impact sur la résistance aux antimicrobiens, Pathogènes (2023). DOI : 10.3390/pathogènes12070888