Orage « pathogène » parfait : Bactéries Vibrio, Sargassum et débris marins plastiques


Une nouvelle étude révèle comment l’interaction entre Sargassum spp., les débris marins plastiques et les bactéries Vibrio crée la tempête “pathogène” parfaite qui a des implications à la fois pour la vie marine et la santé publique. Les bactéries Vibrio se trouvent dans les eaux du monde entier et sont la principale cause de décès chez l’homme dans le milieu marin. Par exemple, Vibrio vulnificus, parfois appelée bactérie mangeuse de chair, peut provoquer des maladies d’origine alimentaire mortelles dues à la consommation de fruits de mer ainsi que des maladies et la mort dues à des infections de plaies ouvertes.

Depuis 2011, les sargasses, populations libres de macroalgues brunes, se sont rapidement développées dans la mer des Sargasses et dans d’autres parties de l’océan ouvert telles que la grande ceinture de sargasses de l’Atlantique, y compris des événements fréquents et sans précédent d’accumulation d’algues sur les plages. Les débris marins plastiques, trouvés pour la première fois dans les eaux de surface de la mer des Sargasses, sont devenus une préoccupation mondiale et sont connus pour persister des décennies de plus que les substrats naturels dans l’environnement marin.

Actuellement, on sait peu de choses sur la relation écologique des vibrions avec les sargasses. De plus, les preuves génomiques et métagénomiques manquent pour savoir si les vibrions colonisant les débris marins plastiques et les sargasses pourraient potentiellement infecter les humains. Alors que l’été passe à la vitesse supérieure et que des efforts sont en cours pour trouver des solutions innovantes pour revaloriser les sargasses, ces substrats pourraient-ils constituer une triple menace pour la santé publique ?

Des chercheurs de la Florida Atlantic University et des collaborateurs ont entièrement séquencé les génomes de 16 cultivars de Vibrio isolés à partir de larves d’anguilles, de débris marins en plastique, de sargasses et d’échantillons d’eau de mer prélevés dans les mers des Caraïbes et des Sargasses de l’océan Atlantique Nord. Ce qu’ils ont découvert, c’est que les agents pathogènes Vibrio ont la capacité unique de “coller” aux microplastiques et que ces microbes pourraient simplement s’adapter au plastique.

“Le plastique est un nouvel élément qui a été introduit dans les environnements marins et qui n’existe que depuis environ 50 ans”, a déclaré Tracy Mincer, Ph.D., auteur principal correspondant et professeur adjoint de biologie au Harbour Branch Oceanographic Institute de la FAU et Harriet L. Wilkes Honors College. “Nos travaux de laboratoire ont montré que ces Vibrio sont extrêmement agressifs et peuvent rechercher et adhérer au plastique en quelques minutes. Nous avons également découvert qu’il existe des facteurs d’attachement que les microbes utilisent pour adhérer aux plastiques, et c’est le même type de mécanisme que les agents pathogènes utilisent. “

L’étude, publiée dans la revue Water Research, montre que les vibrions en haute mer représentent un groupe de microbes jusqu’à présent non décrit, certains représentant de nouvelles espèces potentielles, possédant un mélange de gènes pathogènes et d’acquisition de faibles nutriments, reflétant leur habitat pélagique et les substrats et hôtes qu’ils colonisent. Utilisant le génome assemblé par métagénome (MAG), cette étude représente le premier Vibrio spp. génome assemblé à partir de débris de plastique.

L’étude a mis en évidence des gènes pathogènes de vertébrés étroitement liés aux souches bactériennes cholériques et non cholériques. Les tests phénotypiques des cultivars ont confirmé la formation rapide de biofilms, les activités hémolytiques et lipophospholytiques, compatibles avec le potentiel pathogène.

Les chercheurs ont également découvert que la toxine zonula occludens ou les gènes “zot”, décrits pour la première fois dans Vibrio cholerae, qui est une toxine sécrétée qui augmente la perméabilité intestinale, étaient parmi les gènes les plus retenus et les plus sélectionnés dans les vibrions qu’ils ont trouvés. Ces vibrions semblent entrer par l’intestin, se coincer dans les intestins et infecter de cette façon.

“Une autre chose intéressante que nous avons découverte est un ensemble de gènes appelés gènes” zot “, qui provoque le syndrome de l’intestin qui fuit”, a déclaré Mincer. “Par exemple, si un poisson mange un morceau de plastique et est infecté par ce Vibrio, ce qui entraîne alors un intestin qui fuit et de la diarrhée, il va libérer des déchets nutritifs tels que l’azote et le phosphate qui pourraient stimuler la croissance des sargasses et d’autres organismes environnants.”

Les découvertes montrent que certains Vibrio spp. dans cet environnement ont un mode de vie « omnivore » ciblant à la fois les hôtes végétaux et animaux en combinaison avec une capacité à persister dans des conditions oligotrophes. Avec l’augmentation des interactions humains-sargasses-débris marins plastiques, la flore microbienne associée à ces substrats pourrait abriter de puissants agents pathogènes opportunistes. Il est important de noter que certaines données basées sur la culture montrent que les sargasses échouées semblent abriter de grandes quantités de bactéries Vibrio.

“Je ne pense pas qu’à ce stade, quiconque ait vraiment considéré ces microbes et leur capacité à provoquer des infections”, a déclaré Mincer. “Nous voulons vraiment sensibiliser le public à ces risques associés. En particulier, il convient de faire preuve de prudence concernant la récolte et le traitement de la biomasse de sargasses jusqu’à ce que les risques soient explorés plus en profondeur.”

Les co-auteurs de l’étude représentent le NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research, l’Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres, l’Université Ludwig Maximilian de Munich, en Allemagne, l’Université Emory, l’Université d’Amsterdam et le Laboratoire de biologie marine.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation (NSF) (subvention OCE-1155671 attribuée à Mincer), FAU World Class Faculty and Scholar Program (attribuée à Mincer), NSF (subvention OCE-1155571 attribuée à Linda A. Amaral-Zettler, Ph.D., auteur correspondant, NIOZ), NSF (subvention OCE-1155379 attribuée à Erik R. Zettler, Ph.D., co-auteur, NIOZ), NSF TUES grant (DUE-1043468 attribuée à Linda Zettler et Erik Zettler ).

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