La plastisphère avec Linda Amaral-Zettler et Erik Zettler : programme 2017

Né du plastique, la plastisphère est un des écosystèmes les plus récent de notre planète qui menace les mers et les océans.

Cette recherche sera menée en partenariat avec les biologistes Linda Amaral-Zettler et  Erik Zettler (NIOZ-Royal Netherlands Institute for Sea Research) qui ont découvert la présence de bactéries du genre Vibrio sur des microplastiques dans l’océan Atlantique.  Ils ont inventé le nom anglais « Plastisphère » pour décrire ces nouveaux habitats pélagiques et les communautés de micro-organismes qui les habitent. Ce travail implique l’extraction de l’ADN et de l’ARN bactérien.

L’invasion biologique et bactériologique des déchets plastiques colonisés par des communautés de bactéries potentiellement dangereuses pour l’écosystème marin et pathogènes pour l’homme devient un phénomène inquiétant.

Photo : Erik Zettler. Des bactéries sur un fragment de déchet plastique collecté Atlantique nord et recouvert de diatomées de forme ovales et de minuscules tiges bactériennes en filament

Linda Amaral-Zettler (Ph.D. Institut de Technologie du Massachusetts / Woods Hole Oceanographic Institution, USA)

et Erik Zettler (Ph.D. Université Autonome de Madrid, Espagne)

sont des scientifiques spécialistes en microbiologie qui travaillent depuis de nombreuses années sur les communautés bactériennes de la « Plastisphère » et d’autres supports environnementaux.

Ensemble, ils ont navigué sur plus de 50 expéditions de recherche et travaillé sur des sites de terrain à travers le monde.

Cette « plastisphère » se transforme en « récif microbien » distincts des autres communautés biologiques environnantes et selon Erik Zettler, trente minutes après son arrivée en mer, un déchet plastique est colonisé, et s’il flotte dans une ferme d’aquaculture, il a la possibilité de la contaminer.
Ces deux chercheurs, ont découvert que toute une faune de microorganismes vivent directement sur les déchets plastiques flottants et s’en nourrissent. Ils sont à l’origine du terme de cette « plastisphère » qui  se transforme en « récifs microbiens » distincts des autres communautés biologiques environnantes.  Selon Erik Zettler, trente minutes après son arrivée en mer, un déchet plastique est colonisé, et s’il flotte dans une ferme d’aquaculture, il a la possibilité de la contaminer.

Erik Zetler : Bouée de mousse expansée en polystyrène collectée à la dérive dans au centre de l' Atlantique Nord, recouvert d'organismes dont des microbes, des algues et invertébrés (bernacles).

Composé par des macrodéchets et des microplastiques (fragments d’une taille < 5 mm) et colonisé par les communautés microbiennes qui y vivent dessus, ce nouvel habitat joue un rôle clé dans l’agrégation et le transport de produits chimiques toxiques et de micro-organismes potentiellement envahissants dans les écosystèmes marins et pathogènes pour l’homme.
L’inquiétude est de savoir jusqu’où la contamination des déchets plastiques peut s’infiltrer dans la chaîne alimentaire. La bactérie qui inquiète le plus, est celle du genre « vibrio » qui est déjà présente dans l’océan et dont la plus connue est celle qui est vectrice du choléra et d’autres maladies gastro-intestinales chez l’humain. Ce qu’ont constaté les chercheurs, c’est que cette bactérie a le potentiel de se reproduire en grande quantité et de s’attaquer également au système digestif des poissons.

Photo : Erik Zettler/Marine Biological Laboratory – vue au microscope électronique de colonies de la bactérie Vibrio sur un déchet de plastique océanique.

“Ces minuscules déchets plastique qui envahissent les océans et les mers du monde représentent un enjeu majeur pour la recherche et il est urgent d’enquêter sur les dégâts qu’ils sont susceptibles de provoquer sur l’écosystème marin et chez les humains.”

Programme scientifique 2017 :
Un des objectifs principaux d’Expédition MED 2017 est le recensement des espèces de micro-organismes qui vivent sur les fragments de déchets plastiques dans la Méditerranée et la compréhension du rôle des microplastiques dans leurs capacités d’agrégation et de transport d’espèces. Une étude sur la Plastisphère menée en 2003 dans l’océan Atlantique par Erik Zettler et Linda Amaral-Zettler, a montré la capacité des microplastiques d’agréger sur leur surface des nombreux individus d’espèces différentes qui vivent normalement dans les eaux libres et n’arrivant jamais à des fortes concentrations.
Parmi eux, des bactéries du genre Vibrio, (le même genre que celui vecteur du choléra), qui nécessitent un nombre minimum de cellules pour infecter un hôte et exprimer leurs gènes pathogènes. Pour étudier la Plastisphère, des protocoles standardisés seront utilisés pour l’échantillonnage des microplastiques et des masses d’eau de mer. Les échantillons de macroplastiques seront utilisés pour la caractérisation des communautés de micro-organismes constituant les biofilms à la surface des fragments de plastique et pour l’étude quantitative et chimique des microplastiques. Ce travail implique l’extraction de l’ADN et de l’ARN, ainsi ques des analyses au microscope à balayage électronique. Ces échantillons permettront aussi une comparaison avec les communautés microbiennes étudiées dans d’autres bassins, et contribueront à une meilleure compréhension de la structure et du fonctionnement des communautés de la Plastisphère.
En 2010, suite à la première campagne d’Expédition MED, nous avions estimé à 250 MILLIARDS, la quantité de microplastiques flottant en Méditerranée, autant d’embarcations potentielles pour les bactéries. Accrochés à ces microplastiques, ces bactéries  peuvent parcourir de longues distances et rester bien plus longtemps en mer que les autres déchets naturels et bio­dégradables qui flottent à la surface, comme le bois, le coquillage, les algues, les plumes….