Organisme indicateur - Indicator organism

Les organismes indicateurs sont utilisés comme proxy pour surveiller les conditions dans un environnement, un écosystème, une zone, un habitat ou un produit de consommation particulier. Certaines bactéries , champignons et œufs d' helminthes sont utilisés à diverses fins.

Les types

Bactéries indicatrices

Certaines bactéries peuvent être utilisées comme organismes indicateurs dans des situations particulières, comme lorsqu'elles sont présentes dans des plans d'eau. Les bactéries indicatrices elles-mêmes peuvent ne pas être pathogènes, mais leur présence dans les déchets peut indiquer la présence d'autres agents pathogènes. De la même manière qu'il existe différents types d'organismes indicateurs, il existe également différents types de bactéries indicatrices. Les indicateurs les plus courants sont les coliformes totaux, les coliformes fécaux, E. coli et les entérocoques. La présence de bactéries communément trouvées dans les matières fécales humaines, appelées bactéries coliformes (p . ex. E. coli ), dans les eaux de surface est un indicateur courant de contamination fécale . Les moyens par lesquels les agents pathogènes trouvés dans les matières fécales peuvent pénétrer dans les plans d'eau récréatifs comprennent, sans s'y limiter, les eaux usées, les installations septiques, les eaux de ruissellement urbaines , les déchets récréatifs côtiers et les déchets du bétail.

Pour cette raison, les programmes d'assainissement testent souvent l'eau pour la présence de ces organismes pour s'assurer que les systèmes d'eau potable ne sont pas contaminés par des matières fécales. Ce test peut être effectué à l'aide de plusieurs méthodes qui impliquent généralement de prélever des échantillons d'eau ou de faire passer de grandes quantités d'eau à travers un filtre pour échantillonner des bactéries, puis de tester pour voir si les bactéries de cette eau se développent sur des supports sélectifs tels que la gélose MacConkey . La gélose MacConkey ne permettra que la croissance de bactéries gram-négatives et les bactéries se développeront différemment selon la façon dont elles métabolisent le lactose ou son manque de capacité à le métaboliser. Alternativement, l'échantillon peut être testé pour voir s'il utilise divers nutriments de manière caractéristique des bactéries coliformes.

Les bactéries coliformes sélectionnées comme indicateurs de contamination fécale ne doivent pas persister dans l'environnement pendant de longues périodes après l'efflux de l'intestin, et leur présence doit être étroitement corrélée à la contamination par d'autres organismes fécaux. Les organismes indicateurs n'ont pas besoin d'être pathogènes.

Les bactéries non coliformes, telles que Streptococcus bovis et certains clostridia peuvent également être utilisées comme indice de contamination fécale.

La présence de bactéries indicatrices est mesurée dans divers écosystèmes et parfois parallèlement à d'autres mesures. Dans les Grands Lacs, une étude a été menée pour tester à la fois les concentrations de bactéries indicatrices fécales (FIB) et les marqueurs de gènes pathogènes. Le FIB mesuré dans cette étude comprenait des bactéries coliformes fécales, E. coli et des entérocoques. Les FIB ont été collectés via des méthodes de filtration sur membrane et de dilution en série, produisant des échantillons qui pourraient être cultivés et utilisés pour exécuter la PCR et amplifier les gènes pathogènes en question. Parmi les 22 sites d'échantillonnage, 165 échantillons ont été analysés et les concentrations d'E. coli allaient de moins de 2 à 26 000 UFC/100 ml, les entérocoques allaient de moins de 2 à 31 000 UFC/100 ml et les bactéries coliformes fécales allaient de moins de 2 à 950 UFC/100 ml.

Un autre exemple de bactéries indicatrices mesurées à des fins de sécurité se trouve à Malibu, en Californie. L'État de Californie exige que les plages accueillant plus de 50 000 visiteurs par an soient surveillées pour le FIB. Des concentrations élevées de FIB, dépassant ce qui est considéré comme acceptable par l'EPA, ont été observées dans la lagune de Malibu et d'autres plages de Malibu. La mesure de niveaux élevés de FIB conduit à une recherche pour déterminer quelle(s) est/sont la/les source(s). Les sources potentielles de FIB dans la région de Malibu comprennent les déchets des systèmes de traitement des eaux usées, le ruissellement des développements locaux et les déchets de la faune. Les FIB courants ont été mesurés, y compris les entérocoques qui se sont présentés à des niveaux aussi élevés que 242 000 MPN/100 ml dans les systèmes de traitement des eaux usées sur site. La mesure du FIB est répandue et utilisée dans le but de fournir des eaux salubres.

Au Texas, la présence et la répartition du FIB, en particulier des coliformes fécaux et d'E. coli, ont été mesurées dans les cours d'eau qui reçoivent des rejets de l'aéroport international de Dallas Fort Worth et des environs. Ces cours d'eau recevant les déchets abritent la vie aquatique, utilisés à des fins récréatives et comme sites de pêche. Diverses normes existent afin d'assurer la sécurité de tous les organismes présents dans l'écosystème, y compris les humains. E. coli est utilisé comme indicateur de la qualité de l'eau insalubre ou inférieure à la norme pour un usage récréatif au Texas. Les normes pour les niveaux d'E. coli qui déclarent les loisirs de contact dangereux sont une moyenne géométrique de plus de 126 cfu/100 ml ou plus d'un quart des échantillons mesurant des niveaux supérieurs à 394 cfu/100 ml. Divers sites ont été testés, certains dépassaient les niveaux acceptables d'E. coli et n'étaient donc pas propices à une utilisation récréative. Ceci est encore un autre exemple de la façon dont les tests de bactéries indicatrices sont utilisés pour déterminer si les plans d'eau sont sûrs pour diverses utilisations, en particulier pour les loisirs.

Champignons indicateurs

Les espèces Penicillium , Aspergillus niger et Candida albicans sont utilisées dans l'industrie pharmaceutique pour les tests de limites microbiennes, l'évaluation de la charge biologique, la validation de méthodes, les tests de provocation antimicrobienne et les tests de contrôle qualité. Lorsqu'ils sont utilisés à ce titre, Penicillium et A. niger sont des organismes indicateurs de moisissures officinales.

Des moisissures telles que Trichoderma , Exophiala , Stachybotrys , Aspergillus fumigatus , Aspergillus versicolor , Phialophora , Fusarium , Ulocladium et certaines levures sont utilisées comme indicateurs de la qualité de l'air intérieur.

Les techniques métagénomiques permettent le séquençage de populations entières de micro-organismes en une seule opération. Avec le séquençage métagénomique, il est possible d'utiliser l'ensemble de la communauté d'organismes fongiques, ou le mycobiome dans le sol ou l'eau d'une zone donnée comme indicateur biologique de l'activité anthropique, comme le débordement des eaux usées d'une zone urbaine ou le ruissellement d'engrais et de pesticides d'un un agricole.

La composition des communautés fongiques s'est avérée être un bon indicateur des propriétés environnementales comme le pH, l'altitude et la température de l'eau. Chauvet a utilisé cette approche pour prendre des mesures à l'échelle de l'écosystème de ces variables à l'aide d'un réseau de stations de surveillance dans 27 cours d'eau du sud-ouest de la France.

Cudowski et al . des champignons prélevés dans l'eau du canal d'Augustow dans l'est de la Pologne. Ils ont pris de nombreuses mesures standard de la qualité de l'eau - température, saturation en oxygène, pH et niveaux d'azote dissous, de carbone organique et de soufre. Ils ont identifié des espèces avec des méthodes microscopiques et une analyse RFLP. Ils ont trouvé 38 espèces de champignons, dont 12 hyphomycetiae et 13 pathogènes potentiels, appartenant soit aux dermatophytes, soit à des parents de C. albicans. Cudowski et al. ont découvert qu'ils pouvaient déterminer si un échantillon d'eau avait été prélevé dans la partie naturelle (comme un lac) ou artificielle du canal. Ils ont également découvert que les trois principaux groupes de champignons qu'ils ont trouvés, les hyphomycètes, les dermatophytes et les Candida apparentés, pouvaient prédire bon nombre de leurs mesures de la qualité de l'eau, qui formaient deux groupes dans une analyse de redondance.

Bouffand et al . ont utilisé les champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF), un clade asexué de champignons qui forment des relations symbiotiques avec les systèmes racinaires des plantes, comme indicateurs pour évaluer la fonction du sol et la biodiversité dans de nombreux sites à travers l'Europe. Ils ont prélevé des échantillons de sol dans différentes zones climatiques (atlantique, continentale, méditerranéenne, alpine) et trois régimes d'utilisation des terres (cultures arables, prairies, sylviculture) et ont séquencé l'ADN des champignons contenus dans le sol. Ils ont trouvé huit espèces indicatrices du pH du sol : quatre qui n'étaient présentes que lorsque le pH était inférieur à 5, trois pour un pH > 5 et une pour un pH > 7. Ils ont trouvé huit indicateurs d'utilisation des terres : deux pour les forêts, cinq pour les exploitations agricoles et agricoles. prairie, et une pour les deux. Ils ont également trouvé un champignon indicateur présent lorsque le carbone organique du sol était élevé et un autre présent lorsqu'il était faible.

Indicateur d'œufs d'helminthes

Identification et quantification des œufs d'helminthes à l'université UNAM de Mexico, Mexique

Les œufs (ou ovules) d' helminthes sont un bon organisme indicateur pour évaluer la sécurité des systèmes d' assainissement et de réutilisation des eaux usées pour la récupération des ressources, car ce sont les agents pathogènes les plus résistants à l'environnement de tous les agents pathogènes ( virus , bactéries , protozoaires et helminthes) et peuvent dans des cas extrêmes survivre pendant plusieurs années dans le sol. En règle générale, les œufs d'helminthes se trouvent dans l'eau, le sol et les sources alimentaires contaminées par des matières fécales provenant des eaux usées et des boues.

Les œufs d'helminthes qui sont indiqués dans les eaux usées et les boues proviennent d'helminthes transmis par le sol (STH) qui comprennent Ascaris lumbricoides (Ascaris), Anclostoma duodenale et Necator americanus (ankylostome) et Trichuris trichiura (trichec). Les ascaris et les trichures identifiés dans les systèmes d'assainissement réutilisables peuvent provoquer certaines maladies et complications s'ils sont ingérés par les humains et les porcs. Les ankylostomes plantent et éclosent leurs larves dans le sol où elles poussent jusqu'à maturité. Une fois que les œufs d'ankylostome sont complètement développés, ils infectent les organismes en rampant à travers la peau de l'organisme.

Selon l' Organisation mondiale de la santé , pour ne pas provoquer d'infections importantes causées par les œufs d'helminthes, il n'est autorisé qu'à ≤1 œuf d'helminthes par litre utilisé pour l'agriculture et l'irrigation. Il est plus probable de voir des concentrations plus élevées d'œufs d'helminthes dans le sol, les eaux usées et les boues des pays sous-développés qui ont un problème avec les pratiques d'assainissement. Les exemples incluent la Tunisie, le Pérou, le Ghana, le Vietnam et plus encore.

Diverses images microscopiques de différents types d'œufs d'helminthes

La technique utilisée pour le test dépend du type d'échantillon. Lorsque les œufs d'helminthes sont dans la boue, des processus tels que la post-stabilisation alcaline, le traitement acide et la digestion anaérobie sont utilisés pour réduire la quantité d'œufs d'helminthes dans les zones où il y en a une grande quantité. Ces méthodes permettent aux ovules d'helminthes de respecter les besoins sains de ≤1 ovules d'helminthes par litre. La déshydratation est utilisée pour inactiver les œufs d'helminthes dans les boues fécales. Ce type d'inactivation se produit lorsque les matières fécales sont stockées entre 1-2 ans, une teneur élevée en solides totaux (> 50-60%) est présente, des éléments tels que des feuilles, de la chaux, de la terre, etc. sont ajoutés, et à une température de 30 ou supérieur.

Voir également

Les références