Des champignons de pourriture blanche pour dépolluer les biosolides des médicaments psychoactifs

L’eau peut sembler limpide, mais elle transporte souvent des composés chimiques invisibles issus des médicaments. À chaque prise d’antidépresseurs ou de substances similaires, de minuscules résidus sont excrétés, rejoignent les eaux usées et poursuivent leur chemin.

Le problème ne vient pas seulement des traitements suivis : des comprimés non utilisés, jetés dans les toilettes ou l’évier, ajoutent eux aussi leur part. Une fois à la station d’épuration, une fraction de ces composés peut se retrouver piégée dans les biosolides, ensuite épandus par les agriculteurs comme fertilisant.

D’où une question préoccupante : ces substances discrètes peuvent-elles, avec le temps, influencer les sols, les plantes et la santé ?

Pourquoi les biosolides méritent une attention particulière

Les biosolides correspondent aux résidus issus du traitement des eaux usées. Les installations d’épuration éliminent efficacement de nombreux agents pathogènes et des métaux nocifs. En revanche, certaines molécules complexes - notamment des médicaments - se dégradent mal. Elles persistent donc et s’accumulent dans les biosolides.

Aux États-Unis, on produit environ quatre millions de tonnes de biosolides chaque année, et près de 60 % sont valorisés par épandage sur les terres en tant qu’engrais. Ce chiffre illustre à quel point cette pratique est répandue.

Ces matières organiques soutiennent la croissance des cultures grâce à des nutriments tels que l’azote et le phosphore. Mais elles peuvent également contenir des contaminants organiques d’origine humaine : médicaments, conservateurs et autres substances chimiques présentes dans la vie quotidienne.

Des travaux ont montré que ces composés peuvent migrer dans le sol et, dans certains cas, être absorbés par les plantes. Cela ouvre la voie à un risque potentiel, à la fois environnemental et sanitaire.

Les limites des traitements actuels

Les techniques de traitement disponibles ne suffisent pas à régler entièrement la question. Des chercheurs ont évalué plusieurs approches pour retirer ou dégrader ces molécules : certaines reposent sur des bactéries ou des enzymes, d’autres sur la chaleur ou sur des procédés chimiques.

Dans la pratique, beaucoup de ces solutions se heurtent à des obstacles. Les bactéries ont souvent du mal à décomposer des substances fortement adsorbées aux biosolides.

De leur côté, les traitements enzymatiques exigent des conditions bien contrôlées, par exemple un pH adapté. Les options plus énergivores - comme le traitement thermique ou l’ozonation - tendent à être plus performantes, mais elles impliquent des coûts et une consommation d’énergie élevés.

Face à ces contraintes, les scientifiques ont cherché une alternative à la fois simple, abordable et efficace dans des conditions réalistes.

Les champignons comme solution naturelle

Une équipe de la Johns Hopkins University a examiné une piste différente en s’intéressant aux champignons de pourriture blanche, connus pour dégrader le bois. Ces organismes sont capables de digérer la lignine, un polymère très résistant qui confère au bois sa rigidité.

Ce qui les rend particulièrement intéressants, c’est leur stratégie : les champignons de pourriture blanche libèrent dans leur environnement des enzymes puissantes. Ces enzymes ne se limitent pas à une seule cible ; elles peuvent attaquer une grande variété de molécules complexes.

Dans le contexte des biosolides, cette polyvalence est un atout. Les champignons peuvent atteindre des contaminants emprisonnés dans une matrice solide, là où de nombreuses bactéries peinent à accéder.

Des essais de champignons en conditions réalistes

Pour tester cette approche, les chercheurs ont travaillé avec deux espèces : le pleurote et le polypore versicolore. Toutes deux sont courantes, faciles à se procurer et simples à cultiver.

Neuf médicaments psychoactifs ont été ajoutés à des biosolides, puis les champignons ont été laissés se développer sur cette matière pendant 60 jours.

Les résultats se sont révélés marqués : chaque champignon a éliminé la majorité des composés, avec des taux d’abattement compris entre environ 48 % et 99 %.

Le pleurote s’est distingué par des performances très élevées, dépassant 90 % d’élimination pour certains antidépresseurs comme le citalopram et la trazodone.

« Même de faibles concentrations de ces composés peuvent avoir des effets psychologiques lorsqu’elles sont consommées, ce qui explique pourquoi ils sont devenus des contaminants préoccupants », explique Kate Burgener, doctorante et autrice principale de l’étude.

Ce qui se produit lors de la dégradation

L’action des champignons ne s’est pas limitée à faire disparaître les médicaments : elle les a transformés. Les scientifiques ont identifié plus de 40 sous-produits différents générés pendant le processus.

Ces transformations se sont faites via des réactions telles que la fragmentation de grandes molécules en molécules plus petites, ou encore l’ajout d’oxygène - des mécanismes fréquemment observés chez les champignons de pourriture blanche.

De nombreux composés issus de cette transformation se sont avérés moins nocifs que les molécules initiales. Autrement dit, il ne s’agissait pas simplement de déplacer la pollution, mais de contribuer à sa détoxification.

« Les champignons représentent une stratégie prometteuse de bioaugmentation sur une matrice du monde réel, et pas seulement en culture liquide de laboratoire », ajoute Burgener.

Pourquoi les essais en conditions réelles sont essentiels

Un point important est ressorti : les médicaments ne réagissent pas de manière identique selon le milieu. Certaines substances se dégradent mieux dans les biosolides que dans des essais en liquide menés en laboratoire.

Cela souligne l’intérêt d’expérimenter dans des conditions proches de la réalité. Les biosolides et les sols diffèrent fortement des environnements de laboratoire, et des paramètres comme la croissance des champignons ou la diffusion des enzymes peuvent modifier l’efficacité.

Dans une matrice solide, les champignons se propagent sous forme de réseau et libèrent leurs enzymes directement dans le milieu, ce qui améliore le contact avec les polluants. En milieu liquide, la dynamique est différente et peut réduire les performances.

Une solution pratique et peu coûteuse

Cette approche, appelée mycoaugmentation, consiste à utiliser des champignons pour dégrader des polluants présents dans des matériaux contaminés. Les champignons de pourriture blanche se développent naturellement et peuvent agir sans équipements complexes ni apports énergétiques importants.

Les chercheurs estiment que cette méthode pourrait s’intégrer aux systèmes existants de traitement des déchets, afin de réduire la charge en substances nocives avant l’épandage des biosolides sur les terres agricoles.

Des difficultés restent néanmoins à résoudre. Par exemple, les microorganismes déjà présents dans les biosolides peuvent entrer en compétition avec les champignons. De futures études chercheront à comprendre comment équilibrer ces interactions.

Malgré tout, ces résultats laissent entrevoir une perspective encourageante : un organisme aussi simple qu’un champignon pourrait contribuer à éliminer une pollution discrète et à renforcer la sécurité des pratiques agricoles à long terme.