Les visiteurs à une exposition Shedd Aquarium. Crédit : Shedd Aquarium/Brenna Hernandez
Des microbes affamés trouvés responsables du vol des animaux du Shedd Aquarium.
Pendant des mois, les vétérinaires ont mis des médicaments dans les habitats de quarantaine des animaux au Shedd Aquarium de Chicago, s’assurant que les animaux entrant dans le bâtiment n’apportaient pas de parasites ou d’agents pathogènes dangereux avec eux. Et pendant des mois, le médicament n’a cessé de disparaître. Où allait-il ? Qui le prenait ? Et quel était leur motif ?
Pour aider à résoudre ce mystère de polar classique, les chercheurs de Shedd Aquarium se sont associés à Université du nord-ouest microbiologistes pour collecter des indices, suivre des pistes et finalement traquer le coupable.
Après avoir effectué des analyses microbiennes et chimiques sur des échantillons des systèmes d’aquarium d’eau salée, l’équipe a découvert qu’il ne s’agissait pas d’un seul coupable mais de plusieurs : une famille de microbes avides d’azote.
Erica M. Hartmann. Crédit : Université Northwestern
“Le carbone, l’azote, l’oxygène et le phosphore sont des nécessités de base dont tout a besoin pour vivre”, a déclaré Erica M. Hartmann de Northwestern, qui a dirigé l’étude. « Dans ce cas, il semble que les microbes utilisaient le médicament comme source d’azote. Lorsque nous avons examiné la dégradation du médicament, nous avons constaté que le morceau de molécule contenant l’azote avait disparu. Ce serait l’équivalent de ne manger que les cornichons d’un cheeseburger et de laisser le reste derrière.
La recherche a été publiée en ligne le 2 octobre 2021 dans la revue Science de l’environnement total.
Expert en microbiologie et chimie d’intérieur, Hartmann est professeur adjoint de génie civil et environnemental à la McCormick School of Engineering de Northwestern.
La sécurité d’abord
Lorsqu’un nouvel animal entre dans le Shedd Aquarium, il doit d’abord subir un processus de quarantaine avant d’entrer dans sa résidence permanente. Cela permet aux vétérinaires de l’aquarium d’observer l’animal à la recherche de maladies ou de parasites potentiellement contagieux sans risquer de nuire aux autres animaux de l’installation.
« Les habitats de quarantaine de Shedd Aquarium dans les coulisses sont un premier arrêt pour les animaux entrant dans le bâtiment, ce qui nous permet de les accueillir en toute sécurité de manière à garantir que des agents pathogènes extérieurs ne sont pas introduits dans les animaux qui habitent déjà Shedd », a déclaré le Dr Bill. Van Bonn, vice-président de la santé animale au Shedd Aquarium et co-auteur de l’étude. «Nous sommes reconnaissants de nous être associés à la Northwestern University pour explorer scientifiquement ce qui se passe dans nos habitats de quarantaine au niveau microbien pour informer comment nous les gérons et continuer à fournir un bien-être optimal aux animaux dont nous prenons soin.»
Un médicament antiparasitaire «disparaissait mystérieusement»
Au cours de ce processus de quarantaine, certains animaux reçoivent du phosphate de chloroquine, un médicament antiparasitaire courant. Les vétérinaires l’ajoutent de manière proactive directement à l’eau comme bain pharmaceutique pour traiter une variété de maladies. Après avoir ajouté de la chloroquine à l’eau, les aquariophiles mesurent ensuite la concentration du médicament. C’est à ce moment-là qu’ils ont réalisé que quelque chose n’allait pas.
“Ils doivent maintenir une certaine concentration dans les habitats pour traiter efficacement les animaux”, a déclaré Hartmann. « Mais ils ont remarqué que la chloroquine disparaissait mystérieusement. Ils ajoutaient la quantité correcte, puis la mesuraient et la concentration serait beaucoup plus faible que prévu, au point que cela ne fonctionnerait plus. »
Les aquariophiles du Shedd Aquarium ont collecté des échantillons d’eau et des échantillons d’écouvillonnage et les ont envoyés au laboratoire de Hartmann. Des écouvillons ont été prélevés sur les côtés des habitats ainsi que dans les tuyaux qui y entrent et en sortent. Au total, l’équipe a trouvé environ 754 microbes différents.
“Il y a des microbes dans l’eau, évidemment, mais il y a aussi des microbes qui collent aux parois des surfaces”, a déclaré Hartmann. « Si vous avez déjà eu un aquarium à la maison, vous avez probablement remarqué que de la crasse poussait sur les côtés. Les gens ajoutent parfois des escargots ou des poissons mangeurs d’algues pour aider à nettoyer les côtés. Nous voulions donc étudier tout ce qui se trouvait dans l’eau et ce qui était collé aux parois des surfaces. »
Étudier les «restes» du repas
En étudiant ces échantillons, les équipes de Northwestern et de Shedd Aquarium ont d’abord déterminé que les microbes faisaient disparaître le médicament puis ont localisé les microbes responsables. L’équipe de Hartmann a cultivé les microbes collectés et a ensuite fourni de la chloroquine comme seule source de carbone. Lorsque les résultats de cette expérience n’étaient pas concluants, l’équipe a effectué une chimie analytique sensible pour étudier la chloroquine dégradée.
« Si la chloroquine était consommée, nous examinions essentiellement les restes », a déclaré Hartmann. « C’est à ce moment-là que nous avons réalisé que l’azote était le principal moteur.
Les suspects insolites
Sur les 754 microbes collectés, les chercheurs l’ont réduit à au moins 21 suspects coupables différents – appartenant aux phylums Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi et Proteobacteria – vivant à l’intérieur des tuyaux de sortie des habitats. Certains des microbes semblent même être tout nouveaux et jamais étudiés auparavant.
“Nous ne pouvions pas identifier un seul coupable, mais nous pouvions isoler l’emplacement spécifique”, a déclaré Hartmann. “Nos résultats ont déterminé que le simple fait de rincer les habitats de quarantaine avec de l’eau neuve ne suffirait pas à résoudre le problème car les microbes responsables s’accrochaient aux côtés des tuyaux.”
« Tout le monde à Shedd Aquarium est évidemment très attaché à la santé et au bien-être des animaux qu’il héberge et est très enthousiaste à l’égard de la recherche. C’était super cool de travailler avec eux parce que nous avons pu aider les animaux et peut-être découvert de nouveaux organismes.
– Erica M. Hartmann, ingénieur en environnement
Hartmann a déclaré que les tuyaux pourraient devoir être nettoyés ou remplacés afin d’empêcher la chloroquine de disparaître à l’avenir. Une autre solution potentielle pourrait consister à basculer régulièrement entre l’eau douce et l’eau salée, car les microbes sont généralement sensibles à l’un ou à l’autre.
“Tout le monde à Shedd Aquarium est évidemment très engagé dans la santé et le bien-être des animaux qu’ils hébergent et est très enthousiaste à l’égard de la recherche”, a déclaré Hartmann. “C’était super cool de travailler avec eux parce que nous avons pu aider les animaux et peut-être découvert de nouveaux organismes.”
Référence : « Vers la compréhension de la dégradation microbienne de la chloroquine dans les grands systèmes d’eau salée » par Jinglin Hu, Nancy Hellgeth, Chrissy Cabay, James Clark, Francis J. Oliaro, William Van Bonn et Erica M.Hartmanna, 2 octobre 2021, Science de l’environnement total.
DOI : 10.1016/j.scitotenv.2021.150532
L’étude a été soutenue par le Searle Leadership Fund et la Fondation Helen V. Brach.
