On estime qu'une station d'épuration de taille moyenne desservant environ 400, 000 habitants en sortiront jusqu'à 2, 000, 000 particules de microplastiques dans l'environnement chaque jour. Encore, les chercheurs étudient encore l'impact sur l'environnement et la santé humaine de ces particules de plastique ultrafines, moins de 5 millimètres de longueur, trouvé dans tout, des cosmétiques, dentifrice et microfibres vestimentaires, à notre nourriture, air et eau potable.

Maintenant, des chercheurs du New Jersey Institute of Technology ont montré que les microplastiques omniprésents peuvent devenir des « centres » pour la croissance de bactéries et d'agents pathogènes résistants aux antibiotiques une fois qu'ils lavent les égouts domestiques et pénètrent dans les usines de traitement des eaux usées, formant une couche visqueuse d'accumulation, ou biofilm, à leur surface qui permet aux micro-organismes pathogènes et aux déchets antibiotiques de se fixer et de se mélanger.

Dans les conclusions publiées dans le Journal des lettres sur les matières dangereuses , les chercheurs ont découvert que certaines souches de bactéries augmentaient la résistance aux antibiotiques jusqu'à 30 fois tout en vivant sur des biofilms microplastiques qui peuvent se former à l'intérieur des unités de boues activées dans les usines de traitement des eaux usées municipales.

"Un certain nombre d'études récentes se sont concentrées sur les impacts négatifs que des millions de tonnes de déchets microplastiques ont chaque année sur nos environnements d'eau douce et océaniques, mais jusqu'à présent, le rôle des microplastiques dans les procédés de traitement des eaux usées de nos villes était largement méconnu, " dit Mengyan Li, professeur agrégé de chimie et de sciences de l'environnement au NJIT et auteur correspondant de l'étude. "Ces usines de traitement des eaux usées peuvent être des points chauds où divers produits chimiques, les bactéries et agents pathogènes résistants aux antibiotiques convergent et ce que notre étude montre, c'est que les microplastiques peuvent leur servir de vecteurs, posant des risques imminents pour le biote aquatique et la santé humaine s'ils contournent le processus de traitement de l'eau.

"La plupart des stations d'épuration ne sont pas conçues pour l'élimination des microplastiques, ils sont donc constamment rejetés dans le milieu récepteur, " ajouta Dung Ngoc Pham, NJIT Ph.D. candidat et premier auteur de l'étude. « Notre objectif était de déterminer si les microplastiques enrichissent ou non les bactéries résistantes aux antibiotiques à partir de boues activées dans les stations d'épuration municipales, et si oui, en savoir plus sur les communautés microbiennes impliquées."

Dans leur étude, l'équipe a collecté des lots d'échantillons de boues de trois usines de traitement des eaux usées domestiques dans le nord du New Jersey, inoculer les échantillons en laboratoire avec deux microplastiques commerciaux répandus :le polyéthylène (PE) et le polystyrène (PS). L'équipe a utilisé une combinaison de PCR quantitative et de techniques de séquençage de nouvelle génération pour identifier les espèces de bactéries qui ont tendance à se développer sur les microplastiques, suivi des modifications génétiques des bactéries en cours de route.

L'analyse a révélé que trois gènes en particulier, sul1, sul2 et intI1 - connus pour favoriser la résistance aux antibiotiques courants, sulfamides, ont été trouvés jusqu'à 30 fois plus importants sur les biofilms microplastiques que dans les tests de contrôle du laboratoire utilisant des biofilms de sable après seulement trois jours.

Lorsque l'équipe a dopé les échantillons avec l'antibiotique, sulfaméthoxazole (SMX), ils ont découvert qu'il amplifiait encore les gènes de résistance aux antibiotiques jusqu'à 4,5 fois.

"Précédemment, nous pensions que la présence d'antibiotiques serait nécessaire pour renforcer les gènes de résistance aux antibiotiques dans ces bactéries associées aux microplastiques, mais il semble que les microplastiques puissent naturellement permettre l'absorption de ces gènes de résistance par eux-mêmes. ", a déclaré Pham. "La présence d'antibiotiques a cependant un effet multiplicateur important."

Huit espèces différentes de bactéries ont été trouvées hautement enrichies sur les microplastiques. Parmi ces espèces, l'équipe a observé deux agents pathogènes humains émergents généralement liés à une infection respiratoire, Raoultella ornithinolytica et Stenotrophomonas maltophilia, faisant fréquemment de l'auto-stop sur les biofilms microplastiques.

L'équipe dit que la souche la plus courante trouvée sur les microplastiques est de loin, Novosphingobium pokkalii, est probablement un initiateur clé dans la formation du biofilm collant qui attire de tels agents pathogènes - car il prolifère, il peut contribuer à la détérioration du plastique et à l'expansion du biofilm. À la fois, l'étude de l'équipe a mis en évidence le rôle du gène, intI1, un élément génétique mobile principalement responsable de l'échange de gènes de résistance aux antibiotiques parmi les microbes liés aux microplastiques.

« Nous pourrions considérer les microplastiques comme de minuscules billes, mais ils fournissent une énorme surface pour les microbes de résider, " a expliqué Li. "Lorsque ces microplastiques entrent dans la station d'épuration et se mélangent aux boues, des bactéries comme Novosphingobium peuvent se fixer accidentellement à la surface et sécréter des substances extracellulaires ressemblant à de la colle. Au fur et à mesure que d'autres bactéries se fixent à la surface et se développent, ils peuvent même échanger de l'ADN entre eux. C'est ainsi que les gènes de résistance aux antibiotiques se propagent au sein de la communauté."

"Nous avons la preuve que la bactérie a développé une résistance à d'autres antibiotiques de cette façon également, tels que les aminosides, bêta-lactamine et triméthoprime, " a ajouté Pham.

Maintenant, Li dit que le laboratoire étudie davantage le rôle du Novosphingobium dans la formation de biofilm sur les microplastiques. L'équipe cherche également à mieux comprendre dans quelle mesure ces microplastiques porteurs d'agents pathogènes peuvent contourner les processus de traitement de l'eau, en étudiant la résistance des biofilms microplastiques lors du traitement des eaux usées avec des désinfectants tels que les UV et le chlore.

"Certains États envisagent déjà de nouvelles réglementations sur l'utilisation des microplastiques dans les produits de consommation. Cette étude appelle à une enquête plus approfondie sur les biofilms microplastiques dans nos systèmes d'assainissement et au développement de moyens efficaces pour éliminer les microplastiques dans les environnements aquatiques, " dit Li.