Des champignons marins pourraient dégrader les plastifiants
"C'est tout simplement incroyable
On sait depuis quelques années seulement que des champignons marins flottent librement dans les océans. Jusqu'à présent, les chercheurs ne savent pratiquement rien sur la manière dont ces champignons interagissent avec le plastique. L'océanographe Federico Baltar suppose que certains microbes marins peuvent métaboliser les plastifiants contenus dans le plastique. Les premiers résultats confirment son hypothèse.
Une goutte (un millilitre) d'eau de mer contient des millions de microbes. "Les microbes constituent un groupe extrêmement diversifié, comprenant des bactéries, des champignons, des algues ou une multitude d'autres organismes vivants", explique l'océanographe d'origine espagnole Federico Baltar, du département d'écologie fonctionnelle et évolutive de l'université de Vienne.
En bref, les microbes sont diversifiés et innombrables. 89 % de la vie marine est microbienne. Bien qu'ils mesurent moins d'une centaine de micromètres, ce qui signifie qu'ils ne sont visibles qu'au microscope, les microbes assurent le bon fonctionnement des océans. Federico Baltar mène des recherches sur le rôle joué par ces minuscules organismes dans la mer - les champignons marins sont un domaine qui l'intéresse particulièrement.
Si petits, si nombreux, si importants
Les microbes jouent un rôle important dans de nombreux cycles élémentaires, notamment ceux du carbone, du phosphore ou du soufre. L'ADN des organismes contient des gènes responsables de la formation d'enzymes qui, à leur tour, contrôlent les processus métaboliques. Certains microbes marins possèdent des gènes qui leur permettent de produire des enzymes qui transforment la matière organique, telle que le plancton, en nutriments inorganiques tels que les nitrates et les phosphates, qui sont à leur tour nécessaires à d'autres organismes.
En fonction de la communauté biotique et des conditions, le processus métabolique peut également produire du dioxyde d'azote (N2O), un gaz à effet de serre. D'autres microbes marins peuvent fixer le dioxyde de carbone (CO₂). "Ces microbes jouent un rôle crucial dans le stockage du carbone de l'atmosphère dans les profondeurs de l'océan", explique le chercheur principal Baltar. Nombre de ses recherches démontrent que ces microbes sont d'une importance capitale. Après tout, les microbes marins produisent la moitié de l'oxygène disponible sur Terre. "On pourrait dire que chaque seconde respirée par l'homme est rendue possible par les microbes présents dans les océans", explique M. Baltar.
Le grand écart de la recherche
M. Baltar étudie actuellement l'interaction entre les microbes et les plastifiants, en particulier les phtalates et les esters organophosphorés (OPE). Ces substances, qui rendent le plastique plus souple, sont ajoutées à de nombreux produits, des emballages aux revêtements de sol en PVC. Les plastifiants pénètrent dans les océans avec le plastique via les rivières ou sont transportés par l'atmosphère sur de longues distances et s'accumulent dans la mer. Les chimistes organiciens ont réussi à les détecter à grande échelle.
Des études préliminaires ont montré que certains microbes peuvent métaboliser certains plastifiants et les utiliser comme source d'énergie ou de nourriture. Les phtalates, qui sont toxiques pour d'autres microbes, sont particulièrement susceptibles d'être digérés. Jusqu'à présent, on sait peu de choses sur les microbes qui interagissent avec les plastifiants dans différentes conditions. Federico Baltar et son équipe ont l'intention de combler en partie cette lacune majeure de la recherche. Le Fonds scientifique autrichien (FWF) a octroyé environ 400 000 euros au projet de Baltar intitulé "Perturbation biogéochimique de l'océan par les plastifiants".
De l'Antarctique au laboratoire
Les recherches de Baltar ont commencé dans l'immensité des océans. Lors de chacune des trois campagnes de recherche, Federico Baltar et son équipe ont passé un mois à traverser l'Atlantique, de l'Espagne à la Patagonie, et à naviguer au large de l'Antarctique et du Groenland, son équipe recueillant constamment des échantillons frais de microbes marins.
"Nous avons utilisé ces échantillons vivants pour mesurer les mécanismes utilisés par les microbes pour décomposer les molécules organiques complexes. Nous avons étudié le génome des cultures individuelles pour comprendre leur potentiel métabolique de décomposition de ces composés. Nous avons ensuite examiné les gènes qu'ils expriment pour déterminer la voie métabolique qu'ils utilisent", explique M. Baltar.
Les échantillons ont ensuite été utilisés pour produire des cultures. Dans le laboratoire de Baltar à l'université de Vienne, les chercheurs analysent l'ADN et l'ARN des microbes et les séquencent.
"C'est tout simplement incroyable
Les chercheurs se concentrent particulièrement sur les champignons qui flottent dans la colonne d'eau des océans, car ces microbes n'ont pratiquement pas fait l'objet de recherches. Il n'y a que quelques années qu'il a été prouvé qu'ils existent en haute mer. Ils se concentrent également sur ces spécimens parce que le groupe de recherche de Baltar a pu en rassembler une grande collection au cours des croisières de recherche.
Les chercheurs ont exposé environ 300 champignons différents à différentes quantités de plastifiants. Actuellement, ils ont trouvé 15 champignons capables de décomposer certains plastifiants. "J'avais émis l'hypothèse qu'il pouvait y avoir en haute mer des champignons capables de dégrader le plastique ou les plastifiants. Découvrir que c'était vrai ne m'a pas seulement surpris, cela m'a fait plaisir. C'est tout simplement incroyable", déclare Baltar. Le processus de recherche n'étant pas terminé, il prévient que l'on ne peut pas encore faire de déclarations définitives, mais les chercheurs sont sur la bonne voie.
En ce moment, les membres de son groupe de recherche séquencent les génomes de 15 espèces de champignons, car Federico Baltar et son équipe veulent savoir quelles enzymes sont utilisées et quelle voie métabolique ils empruntent. "Une fois que nous connaissons le génome, l'expression des gènes et l'activité enzymatique, nous pouvons déterminer si les différentes espèces de champignons utilisent la même voie métabolique", explique Federico Baltar.
Comme découper un sentier sauvage à la machette
Les chercheurs testent également l'influence de la température et de la salinité de l'eau sur les voies métaboliques des champignons marins. Il s'agit d'une question importante pour notre avenir, car, en raison de la crise climatique, l'eau des océans se réchauffe et les masses de glace fondent. Cela a pour effet d'augmenter la salinité dans de nombreuses régions et de la diminuer dans d'autres.
Afin de trouver des réponses à leurs questions de recherche, Federico Baltar et son équipe doivent encore réaliser un grand nombre d'expériences. Le nombre de ces expériences sera déterminé au cours du processus de recherche. "Il y a beaucoup d'aspects inconnus. Nous ne pouvons que nous aligner sur les cultures et les conditions que nous simulons et que nous continuons à tester. C'est comme se lancer dans une nature complètement sauvage avec une machette".
À la fin du processus, les chercheurs reviendront aux échantillons prélevés sur le terrain. "Nous examinerons dans quelle mesure les champignons sont répandus dans l'océan. Nous voulons savoir s'ils utilisent les gènes également en haute mer", explique Baltar.
À l'avenir, lui et son équipe souhaitent étudier l'interaction des microbes avec le plastifiant bisphénol. Les premiers articles scientifiques sur ce sujet devraient être publiés d'ici la fin de l'année 2024. Les recherches de Federico Baltar jettent ainsi les bases pour comprendre comment les microbes, tels que les champignons marins, interagissent avec les plastifiants en haute mer - des connaissances sur lesquelles les chercheurs d'autres disciplines pourront également s'appuyer.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Baltar F., Martínez-Pérez C., Amano C. et al.: A ubiquitous gammaproteobacterial clade dominates expression of sulfur oxidation genes across the mesopelagic ocean, in: Nature Microbiology 2023
Breyer E., Baltar F.: The largely neglected ecological role of oceanic pelagic fungi, in: Trends in Ecology & Evolution 2023
Breyer E., Zhao Z., Herndl GJ., Baltar F.: Global contribution of pelagic fungi to protein degradation in the ocean, in: Microbiome 2022
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