« Une nouvelle étude suggère
que les particules de plastique renforcent les biofilms de E. coli
; les chercheurs soulignent les implications pour la sécurité sanitaire de l'eau potable », source Food
Safety Magazine.
Les
microplastiques et les nanoplastiques pourraient aider les bactéries
pathogènes à survivre aux efforts d'élimination, leur permettant
ainsi de persister dans les systèmes d'eau potable, selon une
nouvelle étude publiée dans
Water
Research.
Plus précisément, les chercheurs ont
constaté que les nanoplastiques peuvent renforcer les
biofilms bactériens qui se développent à l'intérieur des
canalisations d'eau potable et autres infrastructures hydrauliques.
Ces biofilms deviennent plus résistants à la désinfection au
chlore, ce qui peut rendre l'éradication des bactéries pathogènes
des systèmes de traitement et de distribution d'eau plus difficile.
Les
microplastiques et les nanoplastiques constituent
déjà une préoccupation croissante de santé publique en raison
de l'exposition alimentaire via l'eau et les aliments, dont l'ampleur
et les conséquences sanitaires restent
encore mal connues. L’étude
récente suggère que ces particules de plastique pourraient affecter
indirectement la santé humaine en influençant le comportement de
pathogènes comme Escherichia
coli dans
les systèmes aquatiques.
« Il est crucial de mieux
comprendre les effets néfastes des nanoplastiques sur la santé
humaine, mais aussi sur l'environnement, ce qui a une incidence
indirecte sur la santé humaine », a déclaré Jingqiu Liao,
co-auteur de l'étude. « Les nanoplastiques peuvent favoriser la
survie des agents pathogènes résistants aux antimicrobiens, ce qui
pourrait nuire à l'environnement et avoir des conséquences sur la
santé publique. »
L'étude a été réalisée par des
chercheurs de Virginia Tech, de l'Université Rice, de l'Académie
chinoise des sciences, de l'Institut fédéral suisse des sciences et
technologies aquatiques et de l'Université du Zhejiang
Les
nanoplastiques renforcent les biofilms
de
E.
coli
et
de
Pseudomonas
Les biofilms
sont des communautés de bactéries qui adhèrent aux surfaces et
s'entourent d'une matrice protectrice appelée substances
polymériques extracellulaires (extracellular
polymeric substances pour
EPS).
Ces communautés microbiennes qui se développent dans les réseaux
de distribution d'eau potable peuvent héberger
des pathogènes opportunistes et rendre leur élimination plus
difficile.
Pour comprendre
l'influence des nanoplastiques sur la dynamique des biofilms, les
chercheurs ont exposé des biofilms composés de deux espèces
bactériennes,
Escherichia
coli et
Pseudomonas
aeruginosa,
à
des nanoplastiques de polystyrène chargés positivement et
négativement, à des concentrations environnementales pertinentes
allant de 100 à 1 000 nanogrammes par litre (ng/L). Les
nanoplastiques chargés positivement ont produit les effets les plus
marqués.
Les chercheurs
ont constaté que les nanoplastiques pénétraient dans les cellules
bactériennes et augmentaient le stress oxydatif, faisant augmenter
les niveaux de
dérivés
réactifs de l'oxygène
d'environ
2,2 fois. Ce stress activait les bactériophages
dormants, des virus infectant les bactéries, provoquant une lyse
partielle des cellules de
E.
coli et
la libération de matériel intracellulaire dans le biofilm
environnant.
Parallèlement, des analyses
transcriptomiques et protéomiques ont montré que les nanoplastiques
activaient les réponses au stress chez les bactéries, stimulaient
la réplication des bactériophages et renforçaient le quorum
sensing, un système de communication chimique utilisé par les
bactéries pour coordonner leur comportement collectif. En
communiquant entre elles, les bactéries sécrétaient de plus
grandes quantités d'EPS, produisant ainsi des biofilms plus épais,
plus denses et plus protecteurs.
Les chercheurs ont également observé
l'activation des systèmes de défense antiviraux bactériens en
réponse aux prophages, des bactériophages qui insèrent leur génome
dans l'ADN de bactéries hôtes et détruisent les cellules
bactériennes qu'ils infectent tout en produisant un grand nombre de
nouvelles particules virales. Pour se défendre contre ces prophages,
les bactéries utilisent le système CRISPR (Clustered Regularly
Interspaced Short Palindromic Repeats), un ensemble de séquences
d'ADN ou d'ARN.
Ensemble, ces processus ont augmenté
la quantité d'ADN extracellulaire au sein du biofilm, amélioré sa
résistance mécanique d'environ 1,5 fois et accru significativement
sa résistance à la désinfection au chlore. L'analyse métagénomique
des biofilms présents dans les pipelines a suggéré que ces
interactions bactéries-phages favorisaient également le
développement de communautés de biofilms multi-espèces plus
résilientes.
Les auteurs ont conclu que des
biofilms plus résistants et plus robustes aux désinfectants
pourraient créer de nouveaux défis pour les systèmes de traitement
et de distribution d'eau potable en rendant les biofilms plus
difficiles à éradiquer des surfaces des infrastructures.
Des recherches futures sont
nécessaires pour identifier les processus moléculaires qui
régissent les réponses des biofilms complexes contenant plusieurs
espèces microbiennes aux particules de plastique, ainsi que pour
comprendre le rôle de la taille des particules (c.-à-d.
microplastiques vs nanoplastiques) sur la dynamique bactéries-phages.
Ces
conclusions s'appuient sur des preuves émergentes liant les
plastiques aux risques microbiens.
Ces nouvelles découvertes viennent
s'ajouter à un ensemble croissant de recherches suggérant que les
microplastiques et les nanoplastiques peuvent modifier le
comportement bactérien de manière à accroître la persistance
microbienne, la résistance aux antimicrobiens (RAM) et la virulence.
Par exemple, une
étude menée en 2025 par l'Université de Boston a révélé que
les microplastiques augmentaient la résistance aux antimicrobiens et
la formation de biofilms chez E.
coli,
ce qui soulève des inquiétudes quant au fait que la pollution
plastique pourrait contribuer à la propagation de la résistance aux
antimicrobiens parmi les agents pathogènes d'origine alimentaire.
Des chercheurs
de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign avaient
rapporté des résultats similaires concernant les nanoplastiques.
Cette
étude
avait
révélé que les nanoplastiques chargés modifiaient la croissance,
la viabilité, les réponses au stress physiologique, la virulence et
la formation de biofilm de
E.
coli pathogène.
Une autre
étude avait
également
montré que les nanoplastiques augmentaient la virulence de
Salmonella,
favorisaient la formation de biofilm et exacerbaient la résistance
aux antimicrobiens, les effets étant plus marqués à des
concentrations plus élevées.
Prises
ensemble, ces études suggèrent que les particules de plastique
peuvent influencer les communautés microbiennes par de multiples
voies biologiques, augmentant potentiellement la persistance des
bactéries pathogènes dans les matrices alimentaires et les systèmes
aquatiques.