Une nouvelle étude révèle comment l'interaction entre Sargassum spp., les débris plastiques marins et les bactéries Vibrio crée la parfaite tempête de ‘pathogènes qui a des implications à la fois pour la vie marine et la santé publique. Les bactéries Vibrio se trouvent dans les eaux du monde entier et sont la principale cause de décès chez l'homme dans le milieu marin. Par exemple, Vibrio vulnificus, parfois appelée bactérie mangeuse de chair, peut provoquer des maladies d'origine alimentaire mortelles dues à la consommation de fruits de mer, ainsi que des maladies et la mort dues à des infections de plaies ouvertes.
Depuis 2011, Sargassum, des populations libres de macroalgues brunes, se sont rapidement développées dans la mer des Sargasses et dans d'autres parties de l'océan ouvert telles que la grande ceinture de Sargassum du Grand Atlantique, y compris des événements fréquents et sans précédent d'accumulation d'algues sur les plages. Les débris plastiques marins, trouvés pour la première fois dans les eaux de surface de la mer des Sargasses, sont devenus une préoccupation mondiale et sont connus pour persister des décennies de plus que les substrats naturels dans l'environnement marin.
Actuellement, on sait peu de choses sur la relation écologique des vibrions avec Sargassum. De plus, les preuves génomiques et métagénomiques manquent quant à savoir si les vibrions colonisant les débris plastiques marins et Sargassum pourraient potentiellement infecter les humains. Alors que l'été passe à la vitesse supérieure et que des efforts sont en cours pour trouver des solutions innovantes pour réutiliser Sargassum, ces substrats pourraient-ils constituer une triple menace pour la santé publique ?
Des chercheurs de la Florida Atlantic University (FAU) et des collaborateurs ont entièrement séquencé les génomes de 16 cultivars de vibrion isolés à partir de larves d'anguilles, de débris plastiques marins, de Sargassum et de prélèvements d'eau de mer effectués dans les mers des Caraïbes et des Sargasses de l'océan Atlantique Nord. Ce qu'ils ont découvert, c'est que les agents pathogènes Vibrio ont la capacité unique de «coller» aux microplastiques et que ces microbes pourraient simplement s'adapter au plastique.
«Le plastique est un nouvel élément qui a été introduit dans les environnements marins et qui n'existe que depuis environ 50 ans», a dit Tracy Mincer, auteur principal correspondant et professeur de biologie au Harbor Branch Oceanographic Institute de la FAU et au Harriet L. Wilkes Honors College. «Notre travail en laboratoire a montré que ces Vibrio sont extrêmement agressifs et peuvent rechercher et coller au plastique en quelques minutes. Nous avons également découvert qu'il existe des facteurs d'attachement que les microbes utilisent pour adhérer aux plastiques, et c'est le même type de mécanisme que les agents pathogènes utilisent.»
L'étude, publiée dans la revue Water Research, illustre que les vibrions en haute mer représentent un groupe de microbes jusqu'à présent non décrit, certains représentant de nouvelles espèces potentielles, possédant un mélange de gènes pathogènes et d'acquisition de faibles nutriments, reflétant leur habitat pélagique et les substrats et hôtes qu'ils colonisent. Utilisant le génome assemblé par métagénome, cette étude représente le premier génome de Vibrio spp. assemblé à partir de débris de plastique.
L'étude a mis en évidence des gènes pathogènes de vertébrés étroitement liés aux souches bactériennes cholériques et non cholériques. Les tests phénotypiques des cultivars ont confirmé la formation rapide de biofilms, les activités hémolytiques et lipophospholytiques, compatibles avec le potentiel pathogène.
Les chercheurs ont également découvert que la toxine zot (ou zonula occludens) ou le gène «zot», décrits pour la première fois chez Vibrio cholerae, qui est une toxine sécrétée qui augmente la perméabilité intestinale, étaient parmi les gènes les plus retenus et les plus sélectionnés dans les vibrions qu'ils ont trouvés. Ces vibrions semblent entrer par l'intestin, s’y fixer et les infecter de cette façon.
«Une autre chose intéressante que nous avons découverte est un ensemble de gènes appelés gènes ‘zot’, qui provoque le syndrome de l'intestin qui fuit» a dit Mincer. «Par exemple, si un poisson mange un morceau de plastique et est infecté par ce vibrion, ce qui entraîne alors une fuite intestinale et une diarrhée, il va libérer des déchets nutritifs tels que l'azote et le phosphate qui pourraient stimuler la croissance de Sargassum et d'autres organismes environnants.»
Les résultats montrent que certains Vibrio spp. dans cet environnement ont un mode de vie ‘omnivore’ ciblant à la fois les hôtes végétaux et animaux en combinaison avec une capacité à persister dans des conditions oligotrophes. Avec l'augmentation des interactions humains-Sargassum-débris plastiques marins, la flore microbienne associée à ces substrats pourrait héberger de puissants agents pathogènes opportunistes. Il est important de noter que certaines données basées sur la culture montrent que Sargassum échouées semblent héberger de grandes quantités de bactéries Vibrio.
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