La pollution du sol et de l’eau par de multiples métaux lourds est un problème courant. Cependant, la plupart des études sur les effets des métaux lourds sur les bactéries vivant dans ces environnements ne se sont concentrées que sur un métal à la fois. Dans une étude récente, des chercheurs ont découvert que l’exposition des bactéries à un mélange de métaux provoquait une modification de leur métabolisme. Les chercheurs n’ont pas observé ce changement lorsque les bactéries se sont développées avec un seul métal. Des expériences suggèrent que la présence de plusieurs métaux a fait « penser » aux cellules qu’elles manquaient de fer. Cela est susceptible de modifier la façon dont les bactéries se comportent dans l’environnement, car de nombreuses enzymes bactériennes ont besoin de fer pour fonctionner.
Les conclusions sont publiées dans La revue ISME.
Les chercheurs ont exploré comment l’exposition aux métaux lourds modifie le comportement des bactéries vivant dans un environnement pollué. Comprendre ce comportement nous aide à comprendre le cycle des nutriments et l’élimination ou le nettoyage des polluants. L’étude a révélé que l’exposition au mélange de métaux perturbe les processus bactériens qui dépendent du fer. Ceci est important car de nombreuses enzymes bactériennes impliquées dans le cycle des nutriments et le nettoyage des polluants ont besoin de fer pour fonctionner correctement.
L’urbanisation, les pratiques agricoles et les activités industrielles ont laissé de nombreux environnements mondiaux contaminés par des niveaux élevés de plusieurs métaux lourds. Des concentrations élevées de métaux peuvent perturber le cycle biogéochimique microbien. Cependant, peu d’études ont exploré les impacts de plusieurs métaux sur la physiologie microbienne. Cette étude s’est concentrée sur le sous-sol du Department of Energy Oak Ridge Reservation (ORR) à Oak Ridge, Tennessee. Le site contient des concentrations élevées de plusieurs métaux et de nitrates.
À l’aide d’un isolat bactérien indigène qui représente une espèce très abondante sur ce site, des chercheurs de l’Université de Géorgie, du Lawrence Berkeley National Laboratory et du Scripps Center for Metabolomics ont examiné l’impact de l’exposition combinée aux métaux (huit métaux à des concentrations pertinentes pour le site) à travers une approche multi-omique. Des expériences parallèles ont étudié les impacts des constituants métalliques individuels.
L’exposition au mélange de métaux a perturbé la physiologie cellulaire d’une manière supérieure au résultat sommatif des expositions individuelles aux métaux. Plus précisément, l’homéostasie du fer dérégulée par l’exposition multiple aux métaux, déclenchant une réponse canonique de privation de fer. Cette perturbation de l’homéostasie du fer par le mélange de métaux a inhibé l’activité de deux enzymes critiques utilisant le cofacteur du fer pour l’élimination des nitrates dans la sous-surface de l’ORR : les réductases de nitrate et de nitrite. Ces résultats mettent en évidence la nécessité de passer d’études mono-métaux à des études multi-métaux pour mieux évaluer les impacts de ces facteurs de stress sur les systèmes microbiens natifs.
Plus d’information:
Jennifer L. Goff et al, Le stress mixte lié aux métaux lourds induit une réponse globale à la privation de fer, La revue ISME (2022). DOI : 10.1038/s41396-022-01351-3