4 insectes qui peuvent réellement manger du plastique

L'impact de l'humanité sur l'environnement au cours de notre courte histoire sur la planète a été profond. Les températures mondiales augmentent, les espèces disparaissent à un rythme inquiétant et des phénomènes étranges – comme les chercheurs qui commencent à voir du vert sous la glace arctique et des fleurs qui fleurissent en Antarctique – deviennent monnaie courante.

La pollution plastique est cependant devenue l’une des crises environnementales déterminantes de notre époque. Entre les années 1950 et 2019, la production de plastique sur notre planète a été multipliée par 230. Une part importante de cette production se retrouve dans l’environnement. Chaque année, les États-Unis produisent à eux seuls 37,83 millions de tonnes de déchets plastiques. Les startups et les groupes environnementaux comme The Ocean Cleanup font leur part pour réduire la quantité de déchets plastiques qui pénètrent irrévocablement dans nos écosystèmes et nos chaînes alimentaires, mais ils ne peuvent pas faire grand-chose. C'est pourquoi on a beaucoup parlé de la découverte de diverses espèces animales capables de consommer et de décomposer naturellement les plastiques ces dernières années, offrant ainsi à l'humanité un autre outil potentiel pour s'attaquer à ce problème environnemental croissant.

Au Kenya, des chercheurs ont récemment découvert une espèce de larve de vers de farine capable de décomposer le polystyrène, l'un des types de plastiques les plus tenaces à biodégrader. Ces insectes, connus scientifiquement sous le nom d’Alphitobius diaperinus, non seulement consomment le matériau, mais semblent le traiter d’une manière qui pourrait un jour aider les chercheurs à étendre la biodégradation efficace des plastiques. Mais étonnamment, le ver de farine n’est qu’une des nombreuses espèces d’insectes sur lesquelles les scientifiques mettent de plus en plus en lumière la façon dont ils pourraient nous aider à creuser – ou à manger – pour sortir de l’énigme du plastique dans laquelle nous nous sommes plongés.

Publiée en septembre 2024 dans Scientific Reports, une étude récente a révélé que les larves de vers de farine au Kenya peuvent consommer du polystyrène, le composant clé des gobelets et des matériaux d'emballage en polystyrène, sans subir de dommages importants. Les chercheurs ont nourri différents groupes de larves avec trois régimes distincts pendant plus d'un mois : un exclusivement à base de polystyrène, un à base de son et un à base d'un mélange de son et de plastique. Ceux qui ont mangé le mélange ont pu décomposer de plus grandes quantités de plastique et ont survécu en plus grand nombre, ce qui montre qu'une alimentation variée est nécessaire pour être efficaces.

Fait révélateur, les vers de farine qui ne mangeaient que du plastique ont pu survivre, mais ils étaient moins efficaces pour décomposer le plastique. Cela indique l’importance du biome intestinal des larves dans le processus. Les bactéries spécialisées dans le système digestif du ver de farine, notamment les protéobactéries et les firmicutes, peuvent s'adapter aux environnements changeants et sont capables de décomposer une variété de substances complexes. Plus précisément, Kluyvera, Klebsiella et Citrobacter, genres de bactéries connus pour leur capacité à produire des enzymes capables de digérer les plastiques synthétiques, étaient également courants dans le tube digestif de l'insecte.

La présence de ces bactéries indique que les vers de farine eux-mêmes ne sont pas ceux qui font le gros du travail pour décomposer le polystyrène, mais que la capacité de son biome intestinal à s'adapter aux substances changeantes, y compris les plastiques, est responsable de ce phénomène remarquable. Selon les auteurs de l’étude, l’isolement de ces bactéries et des enzymes qu’elles produisent pourrait être la clé pour créer des solutions microbiennes capables de résoudre un jour le problème du plastique à grande échelle.

Les larves de mouches soldats noires, un insecte déjà réputé pour sa capacité à bioconvertir toute une série de déchets organiques, pourraient être de nouvelles promesses dans la lutte contre le problème du plastique. Une étude récente publiée dans la revue Microbiome a révélé que les larves, bien que incapables de consommer directement du plastique, ont le potentiel de servir de « bioincubateurs » capables d'isoler des souches microbiennes et des enzymes clés pour faciliter les efforts de biodégradation du plastique à l'avenir. Le rôle de cette biologie synthétique – utilisant des méthodologies biotechnologiques pour concevoir de nouveaux systèmes chimiques avec un certain objectif en tête – pourrait être crucial pour lutter efficacement contre la crise mondiale du plastique.

Dans l’étude, l’équipe de recherche a élevé des populations de larves avec des régimes en polyéthylène et en polystyrène, ce qui a augmenté la quantité d’actinobactéries dans le biome intestinal de l’insecte. Ce phylum de bactéries est connu pour sa capacité à dégrader le plastique. Tout aussi important, les gènes de l’alcane hydroxylase et de la monooxygénase – les enzymes responsables de la dégradation des hydrocarbures saturés présents dans les plastiques – étaient sensiblement enrichis dans les groupes qui se nourrissaient de plastiques.

Cette recherche confirme également le fait que l’oxydation, la réaction chimique entre l’oxygène et les polymères présents dans les plastiques, est essentielle aux premières étapes d’une dégradation efficace du plastique. Cela souligne également un changement passionnant : plutôt que de s’appuyer uniquement sur les capacités naturelles de consommation d’un insecte, les scientifiques commencent à s’intéresser de plus près à l’exploitation de leur environnement microbien pour mettre au point de nouvelles méthodes permettant de lutter contre les montagnes de déchets plastiques dans le monde.

Les vers de cire sont la forme chenille de plusieurs espèces de teignes de la cire. Mesurant seulement quelques millimètres (0,1 pouce) de long à la naissance, ils atteignent environ trois centimètres (un peu plus d'un pouce) avant de passer à la prochaine étape de leur cycle de vie. Les vers ont l'habitude de se nourrir de cire d'abeille, mais ils ont également la capacité de dégrader le polyéthylène, l'un des plastiques les plus couramment utilisés.

Une étude publiée dans Nature Communications en 2022 révèle que le secret du ver à cire réside dans sa salive. Les chercheurs ont identifié deux enzymes dans la salive du ver, capables de décomposer le polyéthylène à température ambiante. Il est encourageant de constater que les enzymes agissent en quelques heures seulement, ce qui contraste fortement avec les siècles qu’il faut généralement pour que le plastique se dégrade tout seul.

Les scientifiques ne savent pas pourquoi la salive du ver contient les enzymes nécessaires à cet effet, mais ils soupçonnent que ces enzymes ont évolué pour aider les vers à digérer la cire d'abeille. Ils ont également pu produire des solutions pures des protéines présentes dans la salive du ver à cire, qui ont été efficaces pour décomposer les plastiques sur lesquels ils ont été testés. Si elle est mise à l'échelle, la salive de l'insecte pourrait être utilisée comme première étape dans la dégradation des déchets plastiques, qui pourraient ensuite être davantage décomposés par une gamme de microbes trouvés dans les microbiomes intestinaux d'autres insectes comme les vers de farine et les larves de mouches soldats noires.

Les coléoptères noirs, en particulier ceux de la famille des Tenebrionidae, sont un autre acteur du jeu de dégradation du plastique et, surprise, ce sont leurs larves qui sont les véritables héros. En 2020, des chercheurs ont publié une étude dans Applied and Environmental Biology sur Plesiophthalmus davidis, une espèce de ténébrion indigène d’Asie de l’Est. La forme larvaire du coléoptère a pu survivre strictement sur de la mousse de polystyrène pendant 14 jours.

Thème récurrent, le biome intestinal des larves était responsable de cette capacité. Les chercheurs ont découvert que les bactéries du genre Serratia étaient multipliées par six pendant que les larves se nourrissaient de polystyrène. Contrairement aux divers types de bactéries trouvées dans les biomes intestinaux d’autres larves ayant des capacités similaires, seules six espèces de bactéries différentes étaient présentes dans le biome de cette espèce d’insecte particulière.

La recherche a constitué la découverte d’une autre souche d’insectes et de bactéries capables de dégrader le plastique que les scientifiques pourraient un jour utiliser dans des stratégies et des solutions de gestion des déchets.

Les insectes et leurs microbiomes apparaissent de plus en plus comme des alliés improbables mais essentiels dans la lutte contre la pollution plastique. Une revue complète de la littérature scientifique souligne que de nombreuses espèces d’insectes, en particulier les larves, abritent des systèmes digestifs dotés de capacités enzymatiques à dégrader les plastiques.

Cependant, les scientifiques ont également noté que les promesses de ces insectes et de leurs compagnons bactériens n'ont pas encore abouti à des progrès significatifs dans la lutte contre la crise mondiale des déchets plastiques. Et tandis que les chercheurs soulignent la nécessité d’intégrer ces capacités naturelles dans des solutions à l’échelle industrielle grâce à la biologie synthétique et à l’ingénierie microbienne, complétant ainsi les méthodes de recyclage existantes, cette réalité reste un rêve lointain.

Plus nous en apprenons sur ces espèces d'insectes, plus nous nous rappelons l'importance cruciale de la biodiversité pour relever les défis mondiaux, ce qui n'est que l'une des raisons pour lesquelles les scientifiques s'efforcent de ramener de l'extinction des animaux comme le tigre de Tasmanie et font tout leur possible. pour restaurer un monde naturel brisé. À mesure que les recherches se poursuivent, les petites créatures rampantes considérées comme nuisibles dans de nombreuses régions du monde pourraient bien détenir la clé d’un avenir plus durable.