La pollution pharmaceutique crée une résistance microbienne dans les cours d’eau urbains

Une étude suggère que les cours d’eau urbains sont de plus en plus touchés par la pollution pharmaceutique en ayant un impact sur les communautés microbiennes. Au fil du temps, ces microbes permettent de préserver la bonne santé du cours d’eau, mais ils peuvent aussi devenir des menaces pour les humains.


Les micro-organismes comme les microbes et les algues se développent dans des revêtements connus comme des biofilms - Crédit : Sylvia Lee
Les micro-organismes comme les microbes et les algues se développent dans des revêtements connus comme des biofilms - Crédit : Sylvia Lee

Dans les cours d’eau urbains, la pollution pharmaceutique persistante peut rendre les communautés microbiennes aquatiques résistantes aux médicaments. C’est les conclusions d’une nouvelle étude publiée dans la revue Ecosphere.

Emma Rosi, écologiste aquatique à l’Institut Cary des Études Écosystémiques et auteur principal de l’étude explique : Les installations de traitement des eaux usées ne sont pas équipées pour éliminer de nombreux composés pharmaceutiques. Nous nous intéressons à la façon dont les micro-organismes, qui transmettent les nutriments et décompensent la litière de feuilles, réagissent à la pollution pharmaceutique.

Des produits pharmaceutiques dans les cours d’eau urbains

Les chercheurs ont évalué la présence de produits pharmaceutiques incluant des analgésiques, des stimulants, des antihistaminiques et des antibiotiques dans 4 cours d’eau à Baltimore au Maryland. Ensuite, ils ont mesuré la réponse microbienne à l’exposition aux médicaments. Les sites d’étude ont été sélectionnés pour représenter un gradient de développement de suburbain à urbain.

Les micro-organismes comme les bactéries et les algues poussent dans des assemblages complexes appelés biofilms qui sont des revêtements visqueux qu’on trouve sur les roches dans les lits de cours d’eau. Ces communautés sont essentielles au maintien de la santé en eau douce. Ils stimulent le cycle des éléments nutritifs, décomposent les contaminants et forment la base du réseau trophique. Rosi note : Différents types de microbes peuvent résister à différents types et concentrations de produits chimiques synthétiques. Nous exposons les cours d’eau à la pollution pharmaceutique et nous modifions involontairement leurs communautés microbiennes. Pourtant, on sait peu de choses sur ce que cela signifie pour la fonction écologique et la qualité de l’eau.

Les micro-organismes comme les microbes et les algues se développent dans des revêtements connus comme des biofilms - Crédit : Sylvia Lee

Les micro-organismes comme les microbes et les algues se développent dans des revêtements connus comme des biofilms – Crédit : Sylvia Lee

Les cours d’eau analysés font partie de l’étude de l’écosystème de Baltimore et présentent des différences bien documentées dans la contamination des eaux usées et des éléments nutritifs. Au cours d’une période de 2 semaines, des échantillonneurs passifs ont été déployés dans les cours d’eau pour recueillir un aperçu de la présence et de l’abondance de 6 médicaments. On avait la caféine et l’amphétamine (stimulants), l’acétaminophène et la morphine (analgésiques), la sulfaméthoxazole (antibiotique) et la diphénhydramine (antihistaminique).

Une pollution pharmaceutique plus importante dans les cours d’eau urbains

Les résultats sont sans appel : les cours d’eau urbains avaient plus de pollution pharmaceutique. Comparativement à leurs homologues des banlieues, ils présentaient à la fois un plus grand nombre de médicaments et des concentrations de médicaments plus élevées. Au cours de la même période de 2 semaines, l’équipe a effectué un test pour déterminer comment les communautés microbiennes dans chacun des 4 cours d’eau ont réagi à l’exposition à la caféine, à la cimétidine, à la ciprofloxacine et à la diphenhydramine. Les contaminants ont été testés individuellement en mettant l’accent sur les espèces microbiennes qui pourraient survivre en présence des médicaments et leur efficacité potentielle.

John J. Kelly, co-auteur de l’Université Loyola de Chicago, explique : Les communautés microbiennes dans les cours d’eau flux sont sensibles aux produits pharmaceutiques qui peuvent supprimer la respiration et la production primaire. Nous avons utilisé la respiration comme indicateur pour évaluer la capacité des microbes à maintenir leur fonction biologique en présence de médicaments.

Une étude suggère que les cours d'eau urbains sont de plus en plus touchés par la pollution pharmaceutique en ayant un impact sur les communautés microbiennes. Au fil du temps, ces microbes permettent de préserver la bonne santé du cours d'eau, mais ils peuvent aussi devenir des menaces pour les humains.

Des contenants d’essai avec des éponges pharmaceutiques et cellulosiques cibles, que les microbes peuvent facilement coloniser, ont été placés dans les 4 cours d’eau. Des contenants de contrôle, contenant seulement les éponges de cellulose, ont été placés près des bocaux d’essai. 14 jours plus tard, les bocaux ont été amenés au laboratoire et analysés pour déterminer la présence et l’abondance des espèces microbiennes et leurs taux de respiration.

Les communautés microbiennes développent une résistance aux médicaments

La caféine, la cimétidine et la ciprofloxacine ont entraîné une réduction de la respiration microbienne dans tous les sites, la diphenhydramine a eu un effet marginal. L’antibiotique ciprofloxacine a eu un effet négatif sur les taux de respiration, mais seulement dans les cours d’eau suburbains. Dans les cours d’eau urbains, la respiration microbienne était la même dans les récipients d’essai exposés au médicament et témoins.

Après l’exposition au médicament, le type et l’abondance des espèces microbiennes étaient différents dans les sites urbains et suburbains. Dans les cours d’eau urbains, les communautés microbiennes se sont déplacées dans la composition des espèces et étaient plus à même de maintenir les taux de respiration. Cela indique que ces cours d’eau abritent des microbes résistants qui peuvent prospérer lorsque des espèces non résistantes ne peuvent plus survivre.

Selon Rosi : Nous soupçonnons que depuis que les cours d’eau urbains ont reçu des apports pharmaceutiques fréquents sur de longues périodes, des poches de microbes résistants aux médicaments se sont développées dans ces cours d’eau, prêts à coloniser les substrats même en présence de médicaments. Ces microbes résistants peuvent maintenir la fonction écologique même lorsque d’autres espèces ont été éliminées.

Même si les communautés microbiennes peuvent s’adapter et prospérer en présence d’intrants pharmaceutiques persistants, tous les microbes ne sont pas égaux en termes d’impact sur la qualité de l’eau et la santé humaine. Par exemple, les espèces bactériennes du genre Aeromonas, présentes dans le courant le plus urbanisé, sont étroitement associées aux maladies humaines et aux maladies gastro-intestinales.

Kelly conclut : La gestion efficace de nos eaux douces nécessite une compréhension de la façon dont les contaminants incluant les produits pharmaceutiques, influencent sur les communautés microbiennes. Nos résultats montrent que les biofilms peuvent être étonnamment résilients. Les impacts écologiques plus larges des changements dans la composition des espèces microbiennes ainsi que les effets du fonctionnement microbien dans les cours d’eau plus ruraux restent des questions importantes à explorer.

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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