Des bactéries marines dégradent les plastiques : une première étude africaine signée par des chercheurs marocains

Chaque année, environ 400 millions de tonnes de plastique sont produites, utilisées dans de nombreux secteurs industriels et de consommation, dont environ 8 millions de tonnes finissent dans les océans chaque année.

Une fois dans l’eau, ces déchets peuvent persister pendant des centaines d’années à cause de leur structure chimique résistante. Leur présence dans les océans cause des problèmes écologiques majeurs, tels que le blocage du système digestif des animaux marins, la malnutrition et la libération de substances toxiques, entraînant ainsi stress oxydatif, dommages cellulaires et réduction de la fertilité.

Le phénomène de plastisphère, c’est-à-dire la formation de biofilms sur les plastiques, joue un rôle clé dans l’absorption de polluants. Ces interactions dépendent de facteurs comme l’UV, le pH, la salinité, les propriétés du plastique, etc. Les plastiques favorisent aussi la croissance de microbes spécifiques, modifiant les chaînes alimentaires. Ce processus de bio-encrassement mène à la colonisation par des micro-organismes comme des bactéries, des algues et des champignons, etc.

Des études récentes montrent que les plastiques marins hébergent des communautés microbiennes potentiellement dangereuses. Certaines bactéries, comme Exiguobacterium, Acinetobacter et Bacillus, peuvent dégrader différents types de plastiques via des enzymes spécifiques. Ces processus sont influencés par la température, la salinité, les nutriments, les saisons, la géographie et même la couleur ou la texture du plastique.

Une récente étude, menée par des chercheurs marocains, a pour sa part démontré que les plastiques en mer attirent rapidement des bactéries dégradantes et subissent des transformations accélérées.

Une première en Afrique

Réalisée en collaboration entre le laboratoire du système aquatique du milieu marin de la Faculté des sciences d’Agadir, l’UM6P et l’Université de Naples – Frédéric-II, "cette étude est la première du genre en Afrique", nous confirme Mohamed Reda Abelouah, premier auteur de cette recherche, contacté par nos soins. Elle a récemment été publiée dans la revue Journal of Hazardous Materials.

Son objectif : "évaluer la dégradation de différents types de plastique – à savoir les masques chirurgicaux, les bouteilles, le polystyrène et les gobelets – en milieu marin, et analyser l’écosystème microscopique qui se développe à la surface de ces plastiques, invisible à l’œil nu."

"Nous voulions également analyser la colonisation des micro-organismes marins, en particulier les bactéries, et déterminer si ces micro-organismes sont capables de biodégrader les différents types de plastique utilisés dans cette étude", précise le chercheur.

Cette étude examine donc l’interaction entre différents types de plastiques et les micro-organismes marins, notamment leur capacité à dégrader ces plastiques en milieu marin, afin de comprendre comment les plastiques se dégradent, comment les communautés microbiennes colonisent ces plastiques et comment les métaux lourds interagissent avec ces matériaux.

Les résultats montrent que certains plastiques, comme le polystyrène et les bouteilles, se dégradent plus facilement en milieu marin, favorisant la formation de microplastiques. Ce processus est accéléré par la présence de biofilms et de bactéries spécifiques, telles qu’Exiguobacterium. Par ailleurs, ces plastiques accumulent des métaux lourds, renforçant leur impact écologique. Ces résultats mettent alors en lumière le rôle clé des bactéries marines dans la dégradation des plastiques et ouvrent la voie à des solutions biotechnologiques pour lutter contre la pollution marine.

Quatre types de plastique exposés à Agadir

L’étude a été menée sur une période de 40 jours (entre décembre 2023 et janvier 2024) dans un port à Agadir, sur la côte atlantique du Maroc. Les quatre types de plastiques utilisés ont été immergés dans l’eau de mer à l’intérieur d’une cage en inox, à une profondeur de 1,5 mètre. Les échantillons ont été prélevés à 4 moments : jour 0, 10, 22 et 40. Ils ont ensuite été analysés en laboratoire.

"Notre choix s’est porté sur ces quatre types de plastiques tout simplement parce qu’ils sont les plus utilisés à l’échelle mondiale, les plus présents dans le milieu marin et les plus couramment employés dans la vie quotidienne", nous explique notre interlocuteur.

"En ce qui concerne les masques chirurgicaux, c’est un nouveau polluant qui a émergé dans le milieu marin après la pandémie du Covid. Le polystyrène est pour sa part utilisé dans la majorité des restaurants, pour emballer les aliments à emporter".

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Plusieurs types d’analyses ont été réalisées sur ces quatre échantillons, chimiques et biologiques notamment. "Nous avons d’abord réalisé une analyse physique, en pesant la masse perdue de ces quatre types de plastiques après leur exposition en mer. Pour ce faire, nous avons calculé le poids de chaque article avant et après son exposition, pour voir s’il y a une différence, notamment une perte de masse".

"Sur ce volet, nous avons, en effet, constaté une dégradation avancée de deux articles : le polystyrène et les bouteilles, lesquels ont perdu, respectivement, 13% et 5% de leur masse. Les masques chirurgicaux et les gobelets ont pour leur part montré peu de dégradation.

Et Mohamed Reda Abelouah de poursuivre : "nous avons aussi réalisé des analyses chimiques avancées, afin de voir si la structure chimique de ces quatre types de plastique s’est transformée après leur exposition en mer". Ces derniers, en particulier le polystyrène, ont montré des signes de dégradation chimique et de formation de biofilms. La cristallinité de ces plastiques a pour sa part diminué, facilitant l'absorption de polluants.

"Nous avons, par ailleurs, remarqué l’apparition de signes de vieillissement. Après 40 jours d’exposition en mer, le degré d’altération de ces plastiques était grand, avec l’apparition de microfissures, la perte de quelques microplastiques et particules, ou encore l’apparition de groupes oxydés."

Des bactéries qui se spécialisent après les 40 jours d'exposition

Les résultats obtenus à la suite des analyses biologiques étaient par ailleurs impressionnants, d'après le chercheur. "On ne s’y attendait pas."

"Nous avons réalisé un séquençage de l’ADN microbien", explique-t-il. "Nous avons ciblé les micro-organismes, en particulier les bactéries, pour analyser celles qui se trouvent sur le plastique après 40 jours d’exposition en mer. Nous avons alors constaté une colonisation microbienne dense aux premiers jours de l’exposition de ces plastiques en milieu marin. Ce qui est surprenant, c'est que les bactéries se sont spécialisées avec le temps. C’est-à-dire que certaines ont disparu, tandis que de nouvelles sont apparues".

"Nous avons alors retrouvé des bactéries potentiellement capables de dégrader le plastique à la surface de ces matériaux, en particulier l’Exiguobacterium. Nous avons aussi constaté une corrélation entre certaines de ces bactéries et les deux types de plastique qui ont perdu le plus de leur masse, à savoir les bouteilles et le polystyrène".

"Enfin, nous avons analysé si ces quatre types de plastique peuvent absorber des polluants émergents. Il s’est avéré que ces matériaux, en particulier les masques et le polystyrène, ont accumulé des métaux lourds comme le plomb et le cadmium, ce qui présente un risque écologique supplémentaire".

Les bouteilles et le polystyrène sont plus susceptibles à la dégradation marine

Les résultats de cette recherche montrent alors que certains plastiques, comme le polystyrène et les bouteilles, sont plus sensibles à la dégradation marine, facilitant la formation de microplastiques. La formation de biofilms et la présence de bactéries dégradantes, comme Exiguobacterium, accélèrent cette dégradation.

De plus, les plastiques deviennent des réservoirs de métaux lourds, augmentant leur impact écologique. Ces découvertes soulignent l'importance des bactéries marines dans la dégradation des plastiques et ouvrent la voie à des stratégies biotechnologiques pour résoudre le problème de la pollution plastique marine.

"En effet, le plastique en milieu marin génère des microplastiques, voire des nanoplastiques qui ont un impact direct ou indirect sur les organismes marins", nous explique le chercheur. "L'absorption de ces microplastiques par les organismes marins, notamment les poissons, peut avoir un effet néfaste sur leur reproduction ou encore sur leur physiologie, et de manière générale sur la santé des animaux marins."

"Certes, au Maroc, le gouvernement a mis en place le projet Zero Mika depuis quelques années. Ce programme présente plusieurs avantages. Toutefois, les lois en vigueur ne prennent pas en considération certains facteurs essentiels. En tant que chercheur, je suis convaincu que le plus important reste le changement de mentalité. On voit encore, de nos jours, des gens jeter leurs déchets dans la mer, inconscients de l’impact que ces déchets, notamment le plastique, peuvent avoir sur la santé humaine."

C’est pourquoi une sensibilisation accrue à ces impacts est nécessaire, afin de dissuader les citoyens de continuer à utiliser du plastique à usage unique et de les inciter à adopter des comportements plus responsables.

→Pourquoi c’est important :

• Le plastique marin ne se contente pas de polluer les océans.
• Il se transforme, s’altère, interagit avec les micro-organismes.
• Il devient un vecteur de polluants et un habitat microbien.
• Comprendre ces dynamiques, c’est anticiper l’impact sur les écosystèmes… et sur la santé humaine.

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