Dans les ruisseaux urbains, la pollution pharmaceutique persistante peut rendre les communautés microbiennes aquatiques résistantes aux médicaments. Ainsi rapporte une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue Écosphère .

Emma Rosi, un écologiste aquatique au Cary Institute of Ecosystem Studies 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 sommes intéressés à la façon dont les micro-organismes des cours d'eau - qui assurent des services écosystémiques clés tels que l'élimination des nutriments et la décomposition des feuilles mortes - réagissent à la pollution pharmaceutique."

Les chercheurs ont évalué la présence de produits pharmaceutiques - y compris des analgésiques, stimulants, antihistaminiques, et antibiotiques - dans quatre cours d'eau à Baltimore, Maryland. Ensuite, ils ont mesuré la réponse microbienne à l'exposition au médicament. Les sites d'étude ont été sélectionnés pour représenter un gradient de développement, de la banlieue à l'urbain.

Les micro-organismes comme les bactéries et les algues se développent dans des assemblages complexes appelés biofilms - les revêtements visqueux trouvés sur les roches dans le lit des cours d'eau. Ces communautés taxonomiquement diverses sont essentielles au maintien de la santé de l'eau douce. Ils entraînent le cycle des nutriments, décomposer les contaminants, et forment la base du réseau trophique des cours d'eau.

Rosi note, "Différents types de microbes peuvent résister à différents types et concentrations de produits chimiques synthétiques. Lorsque nous exposons des flux à la pollution pharmaceutique, 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 cours d'eau analysés font partie de la Baltimore Ecosystem Study, et ont des différences bien documentées dans les eaux usées et la contamination par les nutriments. Sur une période de deux semaines, des échantillonneurs passifs ont été déployés dans les cours d'eau pour capturer un instantané de la présence et de l'abondance de six drogues. Ceux-ci comprenaient :la caféine et les amphétamines (stimulants), acétaminophène et morphine (analgésiques), sulfaméthoxazole (antibiotique), et diphenhydramine (antihistaminique).

Les résultats étaient clairs :les cours d'eau urbains avaient plus de pollution pharmaceutique. Par rapport à leurs homologues de banlieue, ils avaient à la fois un plus grand nombre de médicaments présents, et des concentrations médicamenteuses plus élevées.

Au cours de la même période de deux semaines, l'équipe a effectué un test explorant comment les communautés microbiennes dans chacun des quatre flux ont répondu à l'exposition à la caféine, cimétidine, ciprofloxacine, et la diphénhydramine. Les contaminants ont été testés individuellement, en mettant l'accent sur les espèces microbiennes qui pourraient survivre en présence des médicaments, et avec quelle efficacité ils pourraient fonctionner.

Le co-auteur John J. Kelly de l'Université Loyola de Chicago explique :« Les communautés microbiennes des flux sont sensibles aux produits pharmaceutiques, qui peut supprimer à la fois la respiration et la production primaire. Nous avons utilisé la respiration comme proxy pour évaluer la capacité des microbes à maintenir leur fonction biologique en présence de produits pharmaceutiques. »

Pots de test contenant les éponges pharmaceutiques et cellulosiques cibles, que les microbes peuvent facilement coloniser, ont été placés dans les quatre ruisseaux. Pots de contrôle, contenant uniquement les éponges de cellulose, ont été placés près des pots d'essai. Quatorze jours plus tard, les pots ont été amenés au laboratoire et analysés pour déterminer la présence et l'abondance des espèces microbiennes et leurs taux de respiration.

Caféine, cimétidine, et la ciprofloxacine a entraîné une réduction de la respiration microbienne sur 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 ruisseaux de banlieue. Dans les ruisseaux urbains, la respiration microbienne était la même dans les bocaux d'essai exposés au médicament et témoins.

Suite à l'exposition au médicament, le type et l'abondance des espèces microbiennes étaient différents dans les sites urbains et suburbains. Dans les ruisseaux urbains, les communautés microbiennes ont changé dans la composition des espèces et étaient mieux en mesure de maintenir les taux de respiration. Cela indique que ces cours d'eau abritent des microbes résistants qui peuvent prospérer lorsque les espèces non résistantes ne peuvent plus survivre.

Rosi explique, « Nous soupçonnons que, puisque les flux urbains ont reçu des intrants pharmaceutiques fréquents sur de longues périodes, des poches de microbes résistants aux médicaments se sont développées dans ces cours d'eau. Ils sont prêts à coloniser les substrats, même en présence de drogues. Face à une exposition pharmaceutique, ces microbes résistants peuvent maintenir une fonction écologique, même lorsque d'autres espèces ont été éliminées.

Alors que 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, espèces bactériennes du genre Aeromonas, trouve dans le ruisseau le plus urbanisé, sont étroitement associés 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, y compris les produits pharmaceutiques, impact sur les communautés microbiennes. Nos résultats montrent que les biofilms peuvent être étonnamment résistants. Les impacts écologiques plus larges des changements dans la composition des espèces microbiennes, ainsi que les effets du fonctionnement microbien supprimé dans les cours d'eau plus ruraux, restent des questions importantes à explorer."