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L’empreinte environnementale de l’humanité a augmenté rapidement au cours des dernières décennies. Les températures mondiales augmentent, les espèces disparaissent à un rythme alarmant et même les calottes glaciaires polaires révèlent du vert sous leur surface tandis que les fleurs fleurissent en Antarctique.
La pollution plastique constitue aujourd’hui l’une des crises écologiques les plus urgentes. Entre les années 1950 et 2019, la production mondiale de plastique a été multipliée par 230, et une grande partie s’échappe dans l’environnement. Rien qu'aux États-Unis, 37,83 millions de tonnes de déchets plastiques sont générées chaque année. Même si des initiatives telles que The Ocean Cleanup visent à intercepter le plastique avant qu’il ne pénètre dans les écosystèmes et les chaînes alimentaires, leur capacité est limitée. La découverte que certaines espèces animales peuvent naturellement ingérer et dégrader le plastique offre un outil supplémentaire potentiellement puissant pour relever ce défi.
Au Kenya, des scientifiques ont identifié une espèce de ver de farine capable de consommer du polystyrène, un plastique notoirement récalcitrant. Ces larves, connues scientifiquement sous le nom d'Alphitobius diaperinus, non seulement se nourrissent de la matière, mais semblent également la transformer d'une manière qui pourrait éventuellement permettre une biodégradation à grande échelle. Le ver de farine n'est qu'un exemple parmi plusieurs insectes que les chercheurs étudient de plus en plus pour leur potentiel à résoudre notre dilemme plastique.
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Une étude de septembre 2024 publiée dans Scientific Reports a montré que les larves du ver de farine du Kenya peuvent manger du polystyrène sans dommage significatif. Les chercheurs ont nourri trois groupes de larves pendant plus d’un mois :un groupe a reçu uniquement du polystyrène, un autre du son et un troisième un mélange de plastique et de son. Les larves qui ont mangé le mélange ont dégradé davantage de plastique et ont survécu en plus grand nombre, ce qui indique qu'une alimentation variée améliore leur efficacité.
Les larves qui consommaient uniquement du plastique ont survécu mais étaient moins efficaces pour le décomposer, soulignant l’importance du microbiome intestinal. Des bactéries spécialisées telles que les Protéobactéries et les Firmicutes, ainsi que des genres comme Kluyvera, Klebsiella et Citrobacter, connus pour produire des enzymes dégradant le plastique, étaient abondants dans le tube digestif. Les résultats suggèrent que le microbiome des larves, plutôt que les insectes eux-mêmes, est à l’origine de la dégradation du polystyrène. L'isolement de ces bactéries et de leurs enzymes pourrait être essentiel au développement de solutions microbiennes évolutives.
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Les larves de mouches soldats noires, déjà réputées pour leur capacité à transformer les déchets organiques, pourraient jouer un rôle central dans la gestion du plastique. Une étude récente publiée dans Microbiome a révélé que les larves élevées avec des régimes en polyéthylène et en polystyrène présentaient des niveaux accrus d'actinobactéries, des bactéries réputées pour la dégradation du plastique. De plus, les gènes codant pour l'alcane hydroxylase et la monooxygénase, des enzymes qui oxydent les hydrocarbures saturés, ont été enrichis chez des larves nourries avec du plastique.
Ces résultats renforcent l'idée selon laquelle l'oxydation est une étape initiale critique dans la dégradation du plastique et mettent en évidence le potentiel d'exploitation des microbiomes intestinaux des insectes pour des applications biotechnologiques.
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Les vers de cire, stade larvaire de plusieurs espèces de teignes de la cire, consomment de la cire d'abeille mais peuvent également dégrader le polyéthylène. Une étude de Nature Communications de 2022 a identifié deux enzymes dans la salive des vers qui décomposent le polyéthylène à température ambiante en quelques heures :un contraste frappant avec les siècles nécessaires à la dégradation naturelle.
Bien que l’origine évolutive de ces enzymes reste floue, les chercheurs soupçonnent qu’elles ont évolué pour digérer la cire d’abeille. Les enzymes ont été purifiées et ont démontré une dégradation efficace du plastique in vitro. L'intensification de cette approche basée sur la salive pourrait constituer une première étape dans la remédiation plastique, complétée ensuite par des agents microbiens provenant d'autres microbiomes intestinaux d'insectes.
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Les membres de la famille des Tenebrionidae, en particulier les larves de Plesiophthalmus davidis, présentent des capacités notables de dégradation du plastique. Un article de 2020 sur la biologie appliquée et environnementale a rapporté que ces larves ont survécu sur de la mousse de polystyrène pendant 14 jours. Leur microbiome intestinal a radicalement changé, les bactéries Serratia étant multipliées par six lors de la consommation de plastique. Contrairement à d'autres larves digérant le plastique, cette espèce n'abritait que six espèces bactériennes, mais ce changement s'est avéré suffisant pour provoquer sa dégradation.
Ces résultats ajoutent une autre paire insecte-bactérie à la liste croissante d'outils potentiels pour la gestion des déchets plastiques.
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Les insectes et leurs microbiomes apparaissent comme des alliés improbables mais essentiels contre la pollution plastique. Une revue complète de la littérature confirme que de nombreuses espèces larvaires possèdent des enzymes digestives capables de décomposer les polymères plastiques. Cependant, traduire ces mécanismes naturels en solutions industrielles reste un objectif lointain. Les chercheurs soulignent la nécessité d'intégrer l'ingénierie microbienne et la biologie synthétique pour compléter les méthodes de recyclage existantes.
À mesure que notre compréhension de ces espèces s’approfondit, l’importance de la biodiversité pour relever les défis mondiaux devient évidente. Les efforts visant à restaurer des espèces comme le tigre de Tasmanie soulignent un engagement plus large à faire revivre un monde naturel brisé. La poursuite des recherches sur les insectes nuisibles pourrait, à terme, ouvrir une voie durable pour l'assainissement des déchets plastiques.