Les ingénieurs environnementaux facilitent l'identification des espèces bactériennes responsables de la libération d'une forme d'arsenic qui contamine l'approvisionnement en eau de millions de personnes dans le monde.

Une équipe de chercheurs du Collège d'ingénierie de l'Utah State University a développé une nouvelle amorce - un outil utilisé dans l'amplification de l'ADN - qui simplifie le processus d'identification des bactéries présentes dans les échantillons de sol et d'eau souterraine. D'intérêt sont les espèces de bactéries équipées de gènes d'arséniate réductase. Les gènes permettent aux bactéries de transformer l'arsenic naturel en une version plus toxique de l'élément. Les conclusions de l'équipe ont été publiées le 1er février dans Microbiologie appliquée et environnementale - une revue de premier plan, couvrant des sujets en biotechnologie, écologie microbienne, microbiologie alimentaire et microbiologie industrielle.

Les auteurs expliquent que diverses bactéries se transforment, ou réduire, l'arsenic V - connu sous le nom d'arséniate - en arsenic III - connu sous le nom d'arsénite. L'arsénite est plus toxique pour l'homme et est plus mobile, ce qui signifie qu'il se déplace plus facilement dans l'environnement et peut s'infiltrer dans les eaux souterraines.

Les chercheurs disent qu'une meilleure compréhension des écosystèmes microbiens qui libèrent l'arsénite est une première étape importante pour réduire la prévalence de la contamination par l'arsenic dans les eaux souterraines.

"La contamination à l'arsenic est l'un des plus gros problèmes de l'eau potable dans le monde, " a déclaré le Dr Babur Mirza, chercheur au laboratoire de recherche sur l'eau de l'Utah de l'USU et auteur principal de l'étude. "Cette nouvelle amorce nous permet de voir plus facilement quelles espèces de bactéries sont présentes dans un échantillon et si elles ont le gène que nous recherchons."

La nouvelle amorce - un court brin d'ADN qui cible le gène de l'arséniate réductase - aide les chercheurs à identifier les bactéries d'un échantillon qui possèdent les gènes. Sans cet apprêt, les chercheurs devaient d'abord cultiver les cellules bactériennes en laboratoire avant d'extraire leur ADN et d'amplifier le gène. De telles étapes réduisaient souvent la diversité microbienne et conduisaient à des résultats biaisés.

"Maintenant, nous pouvons simplement ajouter l'amorce dans la réaction et nous obtenons des copies quantifiables des gènes de la réductase, ", a déclaré Mirza. "Les gènes copiés nous montrent quelles espèces de bactéries sont dans l'échantillon et nous fournissent de nouvelles informations sur la diversité des micro-organismes réducteurs d'arséniate."

Dans le cadre de l'étude, l'équipe, dirigé par le co-auteur Dr Joan McLean, a prélevé des échantillons d'eau souterraine de 20 puits privés situés dans le comté de Cache, dans le nord de l'Utah. Les résultats ont montré que 20 pour cent des puits étudiés avaient des concentrations d'arséniate et d'arsénite supérieures à la limite d'eau potable de 10 microgrammes par litre. Les chercheurs ont ensuite testé si les échantillons contenant des concentrations élevées d'arsénite présentaient également une abondance de matériel génétique d'arséniate réductase. Sans surprise, ils ont trouvé un match direct.

"Nous avons observé une corrélation significative entre l'abondance du gène de la réductase et les concentrations d'arsénite dans les échantillons d'eau souterraine, " dit Mirza. " Ce que cela signifie, c'est que partout où nous trouvons de l'arsénite, nous pouvons nous attendre à trouver des microbes avec des gènes d'arséniate réductase et vice versa."

Mirza a déclaré que la nouvelle amorce avait amplifié avec succès les gènes de la réductase et permis à son équipe de voir une grande diversité de micro-organismes réduisant l'arséniate. Il a déclaré que les nouvelles amorces seraient utiles pour étudier les bactéries dans divers environnements.

Les auteurs disent qu'il y a diverses implications à l'étude. McLean a déclaré qu'une image complète de la diversité des bactéries réductrices d'arséniate dans un environnement particulier pourrait conduire à de meilleures pratiques d'utilisation des terres et à une sensibilisation aux activités humaines susceptibles d'exacerber le problème.

"Avec ces nouvelles informations décrivant la diversité des micro-organismes réducteurs d'arsenic, nous explorons davantage les relations entre ces organismes et leurs environnements biogéochimiques qui entraînent une contamination des eaux souterraines par l'arsenic. »