Certains types de bactéries et de virus sont facilement éjectés dans l'atmosphère lorsque les vagues déferlent tandis que d'autres taxons sont moins susceptibles d'être transportés par les embruns dans l'air, les chercheurs ont rapporté le 22 mai.

Une équipe interdisciplinaire de scientifiques de la Scripps Institution of Oceanography, l'Université de Californie à San Diego, et le J. Craig Venter Institute (JCVI) sont parvenus à cette conclusion après avoir reproduit une prolifération de phytoplancton dans une installation unique de vagues océan-atmosphère développée par des scientifiques du Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment (CAICE) financé par la National Science Foundation sur le Campus de Scripps. Ils ont constaté que les bactéries et les virus recouverts de substances cireuses ou de lipides apparaissent en plus grande quantité et sont enrichis dans les aérosols des embruns. Selon les chercheurs, les résultats suggèrent que les propriétés hydrofuges de la surface de ces microbes sont ce qui les rend plus susceptibles d'être expulsés de l'océan lorsque les vagues se brisent à la surface de la mer.

L'équipe de l'étude financée par la National Science Foundation comprenait des chimistes, océanographes, microbiologistes, généticiens, et les spécialistes en médecine pédiatrique qui tentent de comprendre jusqu'où les bactéries et les virus potentiellement infectieux peuvent voyager et si ceux qui présentent les plus grands risques pour la santé publique sont parmi ceux qui sont le plus susceptibles de s'échapper de l'océan. Dans les études précédentes, les membres individuels de l'équipe ont caractérisé des aérosols d'embruns marins, qui se forment lorsque les vagues se brisent et que des bulles éclatent à la surface de l'océan.

"Certaines des bactéries que nous avons détectées ont été trouvées sur la peau ainsi que dans votre intestin, ils pourraient donc affecter votre santé - à ce stade, personne ne connaît vraiment les effets sur la santé de la respiration des microbes océaniques, " a déclaré Kim Prather, qui a un poste conjoint à la Scripps Institution of Oceanography de l'UC San Diego et au Département de chimie et de biochimie. « Nous essayons de comprendre les sources de microbes environnementaux en utilisant les installations océan-atmosphère uniques que nous avons développées ici à Scripps. En brisant les vagues dans l'eau de mer douce dans un canal de vagues isolé, L'UC San Diego est le seul endroit au monde qui peut mesurer directement les microbes transférés de l'océan à l'atmosphère."

Le groupe de recherche de Prather a déjà montré comment les microbes ont une portée presque mondiale, capable de parcourir des dizaines de milliers de kilomètres au gré du vent, parfois rentrant dans l'océan et en ressortant au cours du voyage. Comme ils le font, leurs attributs chimiques, leur capacité à infecter, et leurs effets sur la formation des nuages ​​et les précipitations peuvent évoluer.

« Au CAICE, nous avons réalisé que de nombreux composants chimiques trouvés dans les aérosols sont dérivés de micro-organismes vivants dans l'océan, donc un de nos premiers objectifs était de savoir lesquels sont présents dans l'eau puis de comprendre lesquels d'entre eux sont capables de faire du stop sur les particules d'aérosol, " a déclaré Michael Burkart, chercheur au Département de chimie et de biochimie de l'UC San Diego.

L'étude a exploité les techniques développées dans le projet Earth Microbiome, qui a été fondée par le co-auteur Rob Knight et d'autres en 2010 pour échantillonner autant de communautés microbiennes que possible afin de comprendre l'écologie des microbes et leurs interactions avec les humains.

"Dans le projet Earth Microbiome, un défi clé est de modéliser les microbes à travers la planète, " dit Chevalier, un professeur de pédiatrie, d'informatique et d'ingénierie de l'UC San Diego au Centre d'innovation du microbiome de l'UC San Diego. "Les résultats des embruns océaniques fournissent un mécanisme de dispersion complètement nouveau et inattendu que nous devrons prendre en compte pour une compréhension complète de la biosphère microbienne de la Terre."

Les chercheurs ont mené l'expérience en établissant des proliférations de phytoplancton sur une période de 34 jours. Ils l'ont fait dans une installation océan-atmosphère située au laboratoire d'hydraulique de Scripps Oceanography. Après plusieurs jours, l'océan répliqué, que les scientifiques appellent un mésocosme, ont commencé à émettre dans l'air des taxons bactériens tels que les Actinobactéries et les Corynebactéries. Les virus contenus dans les aérosols qui sont devenus aéroportés étaient peu nombreux par rapport aux bactéries, mais les souches détectées dans l'air, telles que les Herpesvirales, avaient un type de surface hydrofuge similaire qui leur permet d'être transférées de l'océan à l'atmosphère.

Les effets potentiels sur la santé humaine des microbes océaniques que l'on trouve le plus souvent dans les aérosols des embruns marins vont maintenant commencer à être étudiés par l'équipe de l'UC San Diego. On sait peu de choses sur les effets sur la santé, bons ou mauvais, de la respiration d'air océanique enrichi en microbes et autres matières biologiques. Les chercheurs ont signalé la présence de souches peu présentes dans l'eau de mer telles que Legionella et une souche aviaire d'E. coli, ce qui, selon eux, pourrait être la preuve d'une contamination dans certaines eaux côtières. La connaissance des agents pathogènes présents dans les eaux de ruissellement de la pollution qui deviennent aérosolisés pourrait aider à améliorer la compréhension des voies d'exposition humaine pour ceux qui vivent près de la côte.

"Personne ne s'attendait à ce qu'il s'agisse d'une stratégie évoluée pour que des bactéries et des virus particuliers se retrouvent dans les embruns océaniques, " a déclaré Knight. " Notre prochain défi est de comprendre pourquoi ils le font, et quand c'est bon ou mauvais pour notre santé, ou même pour le climat de la planète."

L'étude, "Aérosolisation spécifique à un taxon de bactéries et de virus dans un mésocosme expérimental d'atmosphère océanique, " paru le 22 mai dans le journal Communication Nature , a été soutenu par le CAICE, qui est dirigé par Prather et désigné en 2013 comme centre NSF pour l'innovation chimique.