La capacité des bactéries à éliminer les polluants du sol, de l’eau, des déchets miniers et d’autres environnements pourrait être démultipliée par un virus compatible « amical », selon une étude menée par l’Université Flinders.
Les nouvelles perspectives, publiées dans Communications Biology, suggèrent que la « bioaugmentation » par phages offre une nouvelle direction prometteuse pour la biotechnologie environnementale, en exploitant les rôles écologiques des phages lysogènes pour améliorer la fonction microbienne dans les sols pollués.
Les stratégies traditionnelles de bioaugmentation, bien que rentables et durables, sont confrontées à des défis, notamment des taux de dégradation lents et des contraintes environnementales sur l’efficacité microbienne.
La bioaugmentation par phages utilisant des bactériophages lysogènes – des virus qui infectent les bactéries et s’intègrent dans le génome de leur hôte sans les tuer immédiatement – utilise des gènes de dégradation des polluants pour renforcer les capacités génétiques des bactéries pour la biorémédiation.
La pollution des écosystèmes naturels est une préoccupation mondiale, l’industrialisation contaminant des millions de sites de sol et d’eau. Ces contaminants menacent la santé humaine, la productivité agricole et l’équilibre écologique.
Les polluants tels que l’arsenic, le chrome, les biphényles polychlorés, les pesticides, les hydrocarbures pétroliers et les nutriments en excès perturbent les écosystèmes et altèrent les communautés microbiennes essentielles à la santé des sols et au cycle des nutriments. Ces impacts dégradent la qualité des eaux souterraines, menaçant les ressources en eau potable.
La protection des microbiomes du sol est essentielle pour la résilience des écosystèmes, l’environnement et la santé publique.
La chercheuse de l’Université Flinders, Niki Romeo, explique qu’il peut falloir des années aux microbes pour décomposer les toxines et les polluants, les phages lysogènes étant capables d’intégrer des gènes métaboliques auxiliaires (AMG) dans les hôtes bactériens pour améliorer la dégradation – contribuant ainsi à réduire les coûts et les limites des méthodes conventionnelles in situ.
Les chercheurs affirment que les cadres réglementaires devraient évoluer avec ces biotechnologies pour évaluer la sécurité écologique, la stabilité génétique et les impacts à long terme de la libération de phages modifiés dans les environnements naturels.
« Les problèmes tels que le potentiel de transfert de gènes, la persistance, le confinement et les effets non intentionnels sur les organismes non ciblés devront être traités par des protocoles de biosécurité et des évaluations des risques environnementaux avant le déploiement à l’échelle du terrain », déclare Niki Romeo, candidate au doctorat à l’Université Flinders.
En attendant, la méthode mérite des investigations supplémentaires par des expériences sur le terrain pour valider le phage candidat le plus efficace dans le sol et développer des outils pour surveiller l’intégration du phage et l’expression des AMG.
« Si elle est bien utilisée, la bioaugmentation par phages pourrait être employée dans des conditions contrôlées pour aider à restaurer les environnements pollués et promouvoir la résilience microbienne », dit-elle.
Cette recherche accompagne une multitude d’autres études sur les bactériophages menées par le Flinders Accelerator for Microbiome Exploration et d’autres recherches par le groupe Restoration Ecology du Collège des Sciences et de l’Ingénierie.
Le professeur Matthew Flinders, Martin Breed, qui co-encadre le doctorat de Mme Romeo, déclare que la remédiation des sols et la restauration des écosystèmes sont des éléments essentiels pour améliorer les conditions de vie des humains et des autres formes de vie sur Terre.
La biodiversité des sols urbains soutient des fonctions écosystémiques critiques telles que le cycle des nutriments et la croissance des plantes, tout en soutenant la santé humaine par la suppression des agents pathogènes, la remédiation des sols et l’entraînement du système immunitaire humain, dit-il.
Article : Phage bioaugmentation reveals the potential of lysogeny for soil bioremediation – Journal : Communications Biology – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Flinders U.
