Les stress chimiques et physiques auxquels sont confrontées les bactéries lors du traitement des eaux usées peuvent affecter le transfert de gènes entre elles. Mais des chercheurs de l’Université des Sciences et Technologies de Carthagène ont découvert que si certaines combinaisons de facteurs de stress augmentaient considérablement le taux de transfert de gènes, d’autres le diminuaient. Cette découverte pourrait éclairer la conception et la gestion des meilleures pratiques en matière de traitement et de réutilisation des eaux usées.
Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies King Abdullah ont découvert qu’une combinaison de facteurs de stress liés au traitement des eaux usées affecte les taux de transfert de gènes bactériens. Leurs résultats ont montré que les membranes de microfiltration étaient plus efficaces que la filtration sur sable pour réduire les concentrations de bactéries et d’ADNe, minimisant ainsi le transfert de gènes. Source de l'image : 2023KAUST ; HenoHwang
À l’échelle mondiale, de nombreuses régions considèrent les eaux usées traitées comme une ressource en eau douce potentiellement précieuse. "Dans le cadre de la Vision saoudienne 2030, il est nécessaire d'augmenter les taux de réutilisation et de traitement de l'eau", a déclaré Bothayna Al-Gashgari, doctorante du groupe de Hong Peiying qui a dirigé la recherche. "La promotion d'une élimination et d'une réutilisation sûres est vitale."
Les bactéries peuvent naturellement absorber l’ADN extracellulaire (ADNe) de leur environnement et intégrer des gènes fonctionnels dans leur propre génome. Les eaux usées traitées peuvent contenir des concentrations relativement élevées de bactéries et d’ADNe. Il expose également les bactéries à des facteurs de stress connus pour améliorer l’absorption et l’intégration de l’ADNe, notamment la lumière ultraviolette, les sous-produits chimiques de désinfection et les médicaments.
"Plusieurs études ont mis en évidence l'impact potentiel de facteurs de stress individuels sur le transfert horizontal de gènes bactériens dans les eaux usées chlorées", a déclaré Al-Gashgari. "Mais dans les environnements réels d'eaux usées, plusieurs facteurs de stress existent simultanément. Notre objectif était de comprendre l'impact combiné de ces facteurs."
Le traitement des eaux usées pour une réutilisation en toute sécurité fournit de précieuses ressources en eau douce. Source de l'image : 2023KAUST ; HenoHwang
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que plusieurs facteurs de stress auraient des effets additifs sur les taux de transfert de gènes. Mais étonnamment, la situation est bien plus compliquée. En fonction de leur mode d'action, certaines combinaisons augmentent de manière synergique et significative les taux de transfert de gènes, certaines ont un effet neutre et d'autres encore réduisent les taux de transfert de gènes.
"Par exemple, lorsqu'un facteur de stress qui augmente la perméabilité de la paroi cellulaire bactérienne (comme le médicament carbamazépine) est combiné en séquence avec un facteur de stress qui provoque des dommages à l'ADN (comme l'exposition au soleil), les deux facteurs de stress peuvent avoir un effet synergique", a déclaré Al-Gashgari. "Nous avons également constaté que si un facteur de stress (tel que le chloroforme) interagit directement avec l'ADNe de manière délétère, il bloque l'intégration de l'ADN dans le génome bactérien, créant ainsi un effet antagoniste."
Cette complexité rend difficile la prévision des effets combinés de plusieurs facteurs de stress, ce qui complique la capacité d’évaluer s’il peut y avoir des conséquences imprévues dans l’environnement de réutilisation en aval. Cependant, les résultats de l’étude aboutissent à des conclusions claires pour le traitement des eaux usées.
Un objectif clé des processus de traitement des eaux usées devrait être de maintenir de faibles concentrations de bactéries et d’ADNe dans les eaux usées, minimisant ainsi le transfert de gènes.
"Nous pensons que les installations de traitement des eaux usées devraient être équipées de membranes de microfiltration plutôt que de filtration sur sable, car les membranes de microfiltration peuvent éliminer les bactéries et l'ADN extracellulaire à des niveaux préjudiciables à la transformation naturelle", a déclaré Hong. "Les membranes de microfiltration coûtent plus cher à installer et à faire fonctionner que la filtration sur sable, mais nous exhortons les services publics à prendre cette précaution."