Une expérience surprenante sur les boues de station d’épuration
Des chercheurs de la Johns Hopkins University ont voulu répondre à une question pour le moins inattendue : des champignons lignivores ordinaires sont-ils capables de dégrader les résidus pharmaceutiques présents dans les boues d’épuration, avant que celles-ci ne soient répandues sur les champs comme engrais ? Les résultats ont déconcerté jusqu’aux scientifiques eux-mêmes.
Les antidépresseurs modernes et autres psychotropes sont conçus pour agir intensément sur le cerveau et persister longtemps dans l’organisme. Une fois partiellement éliminés, ils se retrouvent dans les égouts — sans compter les personnes qui jettent leurs comprimés non utilisés directement dans les toilettes. Les stations d’épuration éliminent la plupart des impuretés, mais toutes les substances actives des médicaments ne sont pas neutralisées avec la même efficacité.
Que sont les biosolides et pourquoi posent-ils problème
À l’issue du traitement des eaux usées, il reste un matériau dense et riche en nutriments : les biosolides, autrement dit les boues d’épuration transformées. Aux États-Unis et dans de nombreux autres pays, ils sont utilisés comme amendements agricoles pour améliorer la qualité des sols. Le problème, c’est qu’ils peuvent transporter jusqu’aux champs des traces de médicaments, notamment des antidépresseurs et des anxiolytiques.
Plusieurs études suggèrent que même de faibles doses de substances pharmaceutiques dans l’environnement peuvent modifier le comportement des animaux aquatiques et terrestres, avec de possibles répercussions sur la santé humaine. Les preuves définitives que ces concentrations nuisent aux consommateurs de produits cultivés sur des terres amendées aux biosolides manquent encore. Les scientifiques soulignent cependant que beaucoup de ces composés se dégradent très difficilement et peuvent persister longtemps dans l’environnement.
Comment les champignons de la pourriture blanche dégradent les matières les plus résistantes
L’équipe de recherche s’est tournée vers des organismes qui affrontent depuis des millions d’années l’un des matériaux les plus coriaces de la nature : le bois. Il s’agit des champignons de la pourriture blanche, réputés pour leur capacité à décomposer la lignine, ce « liant » extrêmement résistant du bois.
Contrairement à de nombreuses bactéries, ces champignons libèrent dans leur environnement des enzymes puissantes et peu sélectives. Ils ne ciblent pas une seule molécule, mais s’attaquent à un large spectre de composés organiques complexes, les fragmentant en éléments plus petits et généralement plus faciles à dégrader.
Les chercheurs se sont concentrés sur deux espèces bien connues. Pleurotus ostreatus, le champignon pleurote en huître très commun, que l’on trouve dans n’importe quelle épicerie. Trametes versicolor, le champignon aux couleurs vives qui pousse sur les troncs d’arbres, souvent appelé queue-de-dinde. Ces deux espèces sont largement étudiées, faciles à cultiver et utilisées depuis longtemps dans diverses expériences environnementales.
Les scientifiques de la Johns Hopkins University ont prélevé des biosolides dans une station d’épuration urbaine et les ont artificiellement enrichis avec neuf médicaments agissant sur le système nerveux central, dont des antidépresseurs très répandus comme le citalopram et la trazodone.
Comment s’est déroulée l’expérience sur les boues d’épuration
Ce matériau ainsi préparé est devenu le substrat sur lequel faire croître le mycélium de Pleurotus ostreatus et de Trametes versicolor. Les champignons ont été laissés à se développer sur les boues pendant soixante jours au maximum, durant lesquels les chercheurs ont régulièrement surveillé la quantité de principes actifs encore présents dans les échantillons.
Les résultats ont montré que les deux espèces s’en prenaient à la majorité des médicaments testés, avec des concentrations tombant presque à zéro dans de nombreux cas. Par comparaison, des expériences parallèles ont été menées dans un milieu liquide classique de laboratoire dépourvu de biosolides, afin de vérifier dans quelle mesure la présence d’un mélange réel d’impuretés influençait l’efficacité de la dégradation.
Au terme de deux mois d’activité du mycélium, les deux espèces avaient réduit les niveaux de huit médicaments sur neuf. Le taux d’élimination variait d’environ cinquante pour cent jusqu’à une quasi-disparition totale du médicament dans les biosolides. Pleurotus ostreatus s’est particulièrement distingué, « nettoyant » pratiquement les échantillons pour certains médicaments.
Un fait particulièrement remarquable : dans certains cas, la dégradation des médicaments s’avérait plus efficace en présence de biosolides que dans une simple solution synthétique. Cela indique que les tests conduits uniquement en phase liquide ne reflètent pas toujours le comportement réel de la technologie dans les conditions opérationnelles d’une station d’épuration.
Les champignons cachent-ils les médicaments ou les dégradent-ils vraiment ?
Les chercheurs ont accordé une attention particulière à ce qui advient des molécules pharmaceutiques après leur contact avec le mycélium. La question centrale était la suivante : les champignons se contentent-ils d’absorber les médicaments, ou les décomposent-ils réellement en composants moins nocifs ?
La spectrométrie de masse avancée a apporté une réponse, en permettant de retracer les variations de la composition chimique des échantillons au fil du temps. Plus de quarante nouveaux composés générés par l’action des enzymes fongiques ont été identifiés. Dans de nombreux cas, les molécules médicamenteuses étaient fragmentées en éléments plus petits ou « oxydées », c’est-à-dire enrichies d’un atome d’oxygène.
L’analyse de la toxicité indique que les produits de dégradation sont généralement moins dangereux que les médicaments d’origine, ce qui suggère une véritable « détoxification » plutôt qu’un simple transfert du problème. Pour évaluer de façon préliminaire la nocivité potentielle de ces nouveaux composés, un outil de l’EPA fondé sur la chémoinformatique a été utilisé.
Le modèle a montré que la plupart des produits de transformation devraient s’avérer plus sûrs pour les organismes vivants que les substances actives originelles. C’est un signal extrêmement important pour ceux qui travaillent sur les politiques environnementales et la planification de nouvelles technologies d’épuration.
Qu’est-ce que la mycoaugmentation et comment peut-elle aider les stations d’épuration
Le terme mycoaugmentation apparaît de plus en plus souvent dans la littérature scientifique. Il désigne l’introduction ciblée de champignons dans des environnements contaminés pour accélérer la dégradation de composés nocifs. L’étude de la Johns Hopkins University apporte des arguments solides en faveur de cette approche, y compris pour les boues d’épuration.
Les champignons de la pourriture blanche présentent plusieurs avantages pratiques par rapport aux coûteuses technologies chimiques ou aux filtres avancés :
- ils se développent sur des matières solides comme les biosolides sans nécessiter d’infrastructures complexes
- ils fonctionnent dans des conditions modérées, sans températures élevées ni pression
- ils sont répandus dans la nature, bien étudiés et peu coûteux à cultiver
- les enzymes qu’ils produisent dégradent des catégories entières de composés, et non un seul polluant
- ils ne nécessitent pas d’électricité pour leurs processus métaboliques de base
- les produits de dégradation présentent une toxicité inférieure à celle des médicaments d’origine
Du point de vue des stations d’épuration, l’idée d’un module où les biosolides seraient soumis à une sorte de « cure fongique » avant d’être acheminés vers les champs est particulièrement séduisante. Cette étape supplémentaire pourrait s’intégrer aux processus existants, en rehaussant le niveau global de sécurité environnementale.
Pour les citoyens, cette histoire rappelle qu’un comprimé avalé pour dormir ou améliorer l’humeur ne disparaît pas sans laisser de trace. Une partie finit dans la station d’épuration et, de là, sous différentes formes, dans l’environnement. Même si les doses réelles sont minimes, la consommation croissante d’antidépresseurs pousse les chercheurs vers des méthodes de traitement toujours plus élaborées et efficaces.
Les défis qui attendent les champignons avant une application à grande échelle
Malgré des résultats prometteurs, la route vers une utilisation industrielle est encore longue. Il faut d’abord vérifier comment les champignons se comportent face à la « soupe » complète d’impuretés présentes dans les boues réelles issues de stations différentes, et non seulement face à neuf médicaments sélectionnés.
Un autre nœud à démêler concerne le maintien de l’équilibre biologique. Dans les installations de grande taille, les biosolides fourmillent de bactéries et d’autres micro-organismes susceptibles d’entrer en compétition avec le mycélium pour l’espace et les nutriments. Il est également indispensable de s’assurer que les éventuels produits de transformation des composés pharmaceutiques ne s’accumulent pas de manière indésirable dans le sol ou l’eau sur le long terme.
Pour les agriculteurs utilisant des biosolides, un tel « prétraitement fongique » pourrait à l’avenir constituer une garantie concrète d’employer un engrais à moindre charge chimique. Pour les gestionnaires de stations d’épuration, ce serait une façon de respecter des normes de plus en plus strictes sur les micropolluants, sans devoir investir massivement dans des technologies membranaires avancées.
Il reste enfin une observation d’un grand intérêt. Les mêmes enzymes qui permettent aux champignons de s’attaquer à la lignine et aux psychotropes pourraient s’avérer utiles pour dégrader d’autres polluants persistants, comme les pesticides ou certains composants des cosmétiques. Si de futures études confirment l’efficacité de cette approche, Pleurotus ostreatus et ses « cousins » pourraient devenir des composantes stables de la gestion moderne des eaux usées.
