Des alliés invisibles : les bactéries symbiotiques aident à nettoyer les eaux usées, mais il y a un hic
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Institut Max Planck de microbiologie marine a découvert un monde caché de minuscules partenariats qui prospèrent dans les stations d'épuration du monde entier. Ces alliés microscopiques - des bactéries spécialisées vivant à l'intérieur d'hôtes unicellulaires - jouent un rôle surprenant en nettoyant l'eau et en contribuant potentiellement aux émissions de gaz à effet de serre.
L'endosymbionte Candidatus Azoamicus mariagerensis et son hôte cilié sous le microscope à fluorescence. L'endosymbionte (coloré en jaune) et le cilié hôte (coloré en violet) sont visibles. Le noyau du cilié est coloré avec un colorant ADN (en bleu).
Linus Matz Zeller / Copyright: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
Le traitement des eaux usées est essentiel pour protéger la santé publique et l'environnement. Dans les stations d'épuration, une communauté microbienne diversifiée élimine les polluants des eaux usées agricoles, industrielles et domestiques. La plupart des recherches se sont concentrées sur les bactéries vivant librement au sein de cette communauté, mais une nouvelle étude révèle que les partenariats microbiens - des bactéries vivant à l'intérieur d'autres microbes - sont également très répandus et actifs.
Des microbes qui s'associent
Il y a quelques années, une équipe de chercheurs autour de Jana Milucka, de l'Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême (Allemagne), a découvert des symbiotes bactériens particuliers qui s'associent à des ciliés, des organismes unicellulaires que l'on trouve partout où il y a de l'eau. Ces symbiotes fournissent de l'énergie à leurs hôtes, un peu comme les mitochondries alimentent nos propres cellules - une association jusqu'alors inédite. Les données des chercheurs indiquaient que ces organismes pouvaient être particulièrement répandus dans les eaux usées, et l'équipe a donc décidé d'approfondir la question.
Membres communs du microbiome des eaux usées
En analysant des données provenant de stations d'épuration du monde entier, les scientifiques ont identifié 14 nouvelles espèces de ces bactéries endosymbiotiques. "En effectuant la dénitrification, les bactéries contribuent à l'élimination des nitrates, une étape clé du traitement des eaux usées. En même temps, elles aident leurs hôtes à produire de l'énergie en convertissant les nitrates nocifs en azote gazeux", explique Louison Nicolas-Asselineau, premier auteur de l'étude. Les scientifiques ont détecté ces partenariats dans près de la moitié des stations d'épuration, ce qui suggère qu'ils constituent un élément courant de cet écosystème, mais jusqu'à présent négligé. Et ils pourraient être encore plus nombreux : "Nous constatons que le nombre de symbiotes fluctue beaucoup dans le temps au sein des stations d'épuration, il est donc possible que nous en ayons oublié quelques-uns."
Une préoccupation climatique
Les endosymbiontes dénitrifiants, y compris les espèces d'eaux usées nouvellement identifiées, codent généralement une voie de dénitrification complète qui leur permet de respirer le nitrate jusqu'à l'azote gazeux (N2). En outre, la plupart de ces endosymbiontes possèdent également une enzyme appelée cytochrome-cbb3 oxydase qui leur permet de respirer l'oxygène en plus du nitrate.
Cependant, une espèce se distingue : Candidatus Azoamicus parvus n'est pas seulement incapable de respirer de l'oxygène, mais aussi de décomposer l'oxyde nitreux (N₂O), un intermédiaire du processus de dénitrification. Au lieu de transformer le N2O en N2 inoffensif, il libère ce puissant gaz à effet de serre dans l'eau environnante. L'oxyde nitreux est 300 fois plus puissant que le CO₂, et l'on sait que le traitement des eaux usées contribue aux émissions anthropiques de N2O dans l'atmosphère.
Il est inquiétant de constater que cette espèce est largement répandue dans les stations d'épuration du monde entier. "C'est la première fois que nous trouvons un endosymbion dénitrifiant qui produit de l'oxyde nitreux et il se trouve que c'est celui qui est le plus répandu dans les stations d'épuration", explique Jana Milucka, auteur principal de l'étude.
L'importance de la question
Le traitement des eaux usées est l'une des plus importantes applications de la microbiologie, essentielle à la préservation des environnements naturels et de la santé humaine. Les partenariats microbiens décrits dans la revue ISME Communications ont été largement ignorés. "Nous avons été très surpris de constater que les endosymbioses dénitrifiantes étaient si abondantes et répandues dans les eaux usées, compte tenu des conditions dynamiques et des pressions écologiques intenses dans ces systèmes", déclare Nicolas-Asselineau. "Notre étude souligne la nécessité de mieux comprendre les micro-organismes impliqués dans les processus de traitement des eaux usées, car ils pourraient être la clé de l'amélioration du traitement des eaux usées et de la réduction de leur impact sur l'environnement."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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