Etude des effets des microplastiques sur l’infectiosité des bactériophages en milieu aqueux

Les matériaux à base de polymères sont presque partout, atteignant même les régions les plus profondes des océans, et leur production mondiale dépasse le recyclage, entraînant la génération d’énormes quantités de pollution de l’eau par les microplastiques. Ces minuscules particules de polymère libèrent non seulement des produits chimiques, mais réduisent également le nombre de bactériophages.

Récemment, des chercheurs de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences, dirigés par le professeur Jan Paczesny, ont exploré ce domaine, montrant l’ampleur du problème. Dans leurs travaux, ils ont étudié les effets des microplastiques sur l’infectiosité des bactériophages en milieu aqueux.

Il est difficile d’imaginer un monde sans produits à base de plastique. Les matériaux synthétiques sont utilisés dans tous les domaines de la vie, du textile, des emballages alimentaires et de la pharmacie aux matériaux utilisés dans l’industrie du bâtiment. Ils sont une partie indispensable de la vie en raison de leur multifonctionnalité. Les plastiques sont légers, faciles à façonner, résistants aux conditions environnementales et moins chers que de nombreux autres matériaux synthétiques, ce qui les rend si populaires.

Cependant, ils ne sont pas nécessairement respectueux de la santé et de l’environnement, d’autant plus que les particules de plastique deviennent plus petites. En arrivant aux réservoirs d’eau, les matériaux synthétiques sont facilement fragmentés mécaniquement en morceaux encore plus petits. Ils peuvent également subir une dégradation sous rayonnement UV, une dégradation chimique, voire une biodégradation, de sorte que de petites particules de plastique circulent très longtemps dans les réservoirs aqueux. De tels microplastiques d’un diamètre inférieur à 5 mm ou des morceaux plus petits comme les nanoplastiques (même un million de fois plus petits que les microplastiques) sont partout, même dans l’eau du robinet ou le lait des mammifères.

Lorsque ces minuscules particules de plastique pénètrent dans l’environnement, elles deviennent un problème sérieux pour les systèmes aquatiques comme les lacs, les rivières, les mers et même les océans, où elles se décomposent lentement, libérant de nombreux produits chimiques nocifs. Malheureusement, la liste d’entre eux est assez longue, allant des plastifiants, des pigments et des retardateurs de flamme aux ions de métaux lourds qui peuvent causer de nombreux troubles ou maladies. De plus, la surface des microplastiques adsorbe des composés organiques qui servent de stockage alimentaire pour les biofilms microbiens, entraînant un déséquilibre entre les groupes particuliers de micro-organismes formant des biofilms, y compris les bactériophages.

Ici, l’histoire scientifique commence. Récemment, l’équipe du professeur Jan Paczesny de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences a démontré les effets de divers microplastiques sur différents types de bactériophages en milieu aqueux. Dans leur travail, les scientifiques ont utilisé douze types différents de polymères couramment utilisés, par exemple le polycarbonate (PC), le polyéthylène (PE), le PET, le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), le polypropylène (PP), etc., les ont coupés en petits morceaux. , et les a utilisés comme sources pour tous les matériaux préparés.

« Nous avons judicieusement choisi des polymères de qualité industrielle pour refléter les véritables sources de microplastiques dans l’environnement. Nous avons préparé des échantillons de polymères en émiettant mécaniquement de plus gros morceaux de plastiques de qualité commerciale. Ce processus simule la façon dont les fragments de plastique sont créés dans l’environnement », explique le professeur. Jan Paczesny.

Cela semble facile, non ? En fait, l’expérience est beaucoup plus compliquée pour simuler les conditions environnementales naturelles. Outre de nombreuses caractéristiques influençant l’expérience, les lixiviats couramment utilisés comme additifs polymères jouent un rôle important. Les chercheurs ont trouvé une corrélation entre la diminution des bactériophages à la surface du microplastique et la présence de lixiviats particuliers.

Fait intéressant, la diminution du nombre de phages à la surface des microplastiques peut subir deux mécanismes différents. Le premier concerne la présence de lixiviats qui peuvent désactiver jusqu’à 50% des phages. Le second est corrélé à certaines tailles de matériaux polymères, où la génération de nano- et sous-microparticules joue un rôle clé et l’adsorption entraîne le piégeage des phages.

Le professeur Paczesny déclare : « L’effet des substances lixiviables a été mesuré lors de l’exposition des phages non pas aux particules elles-mêmes, mais au tampon préincubé avec des microplastiques. Une méthode de comptage de plaques à double couche a été utilisée pour évaluer les titres de phages. Nous avons utilisé un modèle de régression linéaire classique pour vérifier quels paramètres physico-chimiques (65 variables ont été testées) régissent la diminution des titres de phages. »

L’étude de recherche se concentre sur la corrélation entre le nombre de phages et les propriétés physicochimiques des microplastiques en guise d’introduction au vaste domaine des études écotoxicologiques. Comme chaque jour seulement, les bactériophages éliminent jusqu’à 40% de la biomasse bactérienne, ils jouent un rôle vital dans le maintien de l’homéostasie de la communauté bactérienne dans tous les environnements, du Grand Bleu aux eaux usées. Une fois que le microplastique pénètre dans l’environnement, sa surface héberge la couche de biofilm, qui stimule la colonisation des micro-organismes, et voici le problème.

Transportées à travers les microplastiques, de nombreuses souches bactériennes peuvent coloniser de manière incontrôlable. En effet, ils peuvent affecter les écosystèmes de certaines zones aquatiques sans le contrôle des phages, affectant non seulement les animaux mais aussi les humains. Qu’est-ce que cela signifie en pratique ? Jetons un coup d’œil aux fruits de mer. Le microplastique atteint le tube digestif des poissons et d’autres animaux, perturbant le biote intestinal et formant des agrégats dans d’autres tissus. Par conséquent, lorsque nous les consommons, ces microplastiques pénètrent dans notre système digestif et, avec une diminution de la taille de ces morceaux de polymère, ils peuvent également s’agréger dans le corps, ce qui peut entraîner de graves problèmes de santé. Cela semble effrayant, mais d’après les découvertes des scientifiques de l’IPC PAS, il ressort clairement que la pollution croissante de l’environnement par les microplastiques peut avoir un effet dramatique sur les écosystèmes mondiaux.

Les travaux sur l’effet microplastique sur les phages sont publiés dans le Journal de la qualité de l’environnement.