En août 2014, les toxines des proliférations d'algues dans le lac Érié ont fermé la ville de Tolède, L'approvisionnement en eau de l'Ohio, laissant un demi-million d'habitants sans eau potable pendant plus de deux jours. Une nouvelle étude co-écrite par des chercheurs de l'Université du Tennessee, Knoxville, montre qu'un virus peut avoir été impliqué dans la crise et suggère des méthodes pour une surveillance plus stricte des approvisionnements en eau.

Steven Wilhelm, Kenneth et Blaire Mossman professeur de microbiologie, avec les étudiants diplômés de l'UT Joshua Stough et Lauren Krausfeldt, travaillé avec une équipe de 25 chercheurs pour examiner les traits physiologiques de Microcystis, l'organisme cyanobactérien responsable de la prolifération d'algues ressemblant à de l'écume dans le lac Érié. Ils ont constaté que cela correspondait aux proliférations d'algues de 2012 et 2013 à une exception près :les cellules de Microcystis avaient une infection virale. Typiquement, les toxines des proliférations d'algues sont piégées dans la cellule jusqu'à ce que la cellule meure. Mais les infections virales peuvent provoquer l'ouverture des cellules, fuite de la toxine dans l'eau et par la suite dans les tuyaux de prise d'eau et les centres de traitement.

Les virus analysés dans l'étude n'infectent que les bactéries et n'infectent pas les humains.

"L'étude change la façon dont nous pensons à la façon dont la toxine se déplace dans les systèmes aquatiques et pénètre dans les réserves d'eau, " dit Guillaume, qui a effectué des travaux sur le lac Érié depuis 1997. "Cela pourrait nous aider à comprendre comment ces organismes persistent dans la nature."

L'étude a été publiée récemment dans la revue Sciences et technologies de l'environnement .

Les co-auteurs incluent Morgan Steffen de l'Université James Madison, qui a commencé le travail lors de la transition de ses études de doctorat en microbiologie à l'UT ; Tim Davis du Laboratoire de recherche environnementale des Grands Lacs de la National Oceanic and Atmospheric Administration; Michael McKay de Bowling Green State University; et Gregory Dick de l'Université du Michigan.

Les scientifiques ont documenté l'infection virale en séquençant l'ARN des échantillons d'eau de Toledo. Ils ont utilisé des modèles mathématiques informatiques pour simuler la façon dont les proliférations d'algues se déplaçaient dans l'eau :des images satellites ont été utilisées pour localiser les proliférations certains jours, et les modèles informatiques ont comblé les lacunes entre les deux.

"La plus grande chose que nous apprenons est qu'il existe des sources dissoutes et particulaires de la toxine, " a déclaré Wilhelm. " Historiquement, nous pensons qu'une toxine est coincée dans la cellule. Dans cette étude, nous avons identifié un moyen pour la toxine de passer de la phase particulaire à la phase dissoute."

"Particulaire" est un terme utilisé pour décrire tout ce qui est plus gros qu'une cellule, quelque chose qui est généralement collecté sur un filtre. Il est considéré comme dissous une fois qu'il est capable de glisser à travers le filtre.

La découverte justifie la nécessité pour les scientifiques et les municipalités de surveiller la toxine différemment de ce qu'ils ont traditionnellement fait - en regardant la phase dissoute ou sans cellules plutôt que simplement le stade particulaire, dit Guillaume. Cela permettrait aux autorités de gestion de l'eau de mieux détecter la toxine avant qu'elle ne se propage dans l'approvisionnement en eau.

"Il y a des façons de faire la phase dissoute, mais ils sont encombrants et ne sont généralement pas gérés par la plupart des agences de surveillance, " at-il dit. " Cette étude souligne la nécessité de le faire. "

Les prochaines étapes consistent à examiner si les infections virales jouent un rôle dans le contrôle de la population d'algues toxiques et à poursuivre les études sur les nutriments que ces cellules utilisent pour se développer. Les scientifiques ont déjà fait une nouvelle observation dans cette étude, confirmant que les cellules utilisaient l'urée comme source d'azote.

« Cela nous oblige à réévaluer la façon dont les nutriments peuvent façonner les communautés microbiennes, " dit Guillaume.

Les chercheurs tentent toujours de comprendre pourquoi les proliférations d'algues ont explosé depuis les années 1990 dans les plans d'eau du pays et du monde.

« Les efflorescences algales sont de plus en plus intenses, gravité et fréquence, et nous essayons de comprendre pourquoi, " a déclaré Wilhelm. " Cette étude est une autre pièce du puzzle. "