Étude Johns Hopkins : l’irrigation avec des eaux usées traitées et les médicaments psychoactifs dans les cultures

Dans les zones arides, les agriculteurs se tournent de plus en plus vers les eaux usées traitées pour irriguer les cultures. C’est une solution pratique et, parfois, la seule réellement disponible.

Cette pratique suscite toutefois des inquiétudes, car les eaux usées traitées peuvent renfermer des traces de produits pharmaceutiques - notamment des médicaments psychoactifs utilisés contre la dépression, le trouble bipolaire et certaines crises.

Une nouvelle étude de Johns Hopkins apporte un élément utile, et légèrement inattendu : lorsque trois cultures courantes ont absorbé ces médicaments, la majorité des composés s’est retrouvée dans les feuilles, plutôt que dans les parties que l’on consomme le plus souvent.

Les fruits de tomate et les racines de carotte, par exemple, présentaient des concentrations nettement plus faibles que les feuilles des mêmes plants.

Utiliser les eaux usées pour l’irrigation des cultures

Ces travaux s’inscrivent dans un effort plus large visant à mieux évaluer la sûreté de l’usage des eaux usées municipales traitées en agriculture.

« Les pratiques agricoles exercent une forte pression sur les ressources en eau douce. Avec des précipitations limitées et des sécheresses qui menacent les réserves mondiales, nous nous dirigeons vers un avenir fait de pénuries qui ne pourront être comblées qu’en réutilisant des eaux usées traitées », a déclaré l’autrice principale Daniella Sanchez, doctorante à Johns Hopkins.

« Pour continuer à utiliser ces eaux usées en toute sécurité, nous devons comprendre de façon plus fine où et comment les espèces cultivées métabolisent, ou dégradent, les agents présents dans l’eau. »

Produits pharmaceutiques courants dans les eaux usées

Sanchez et ses collègues se sont concentrés sur quatre médicaments psychoactifs fréquemment détectés dans les eaux usées traitées : carbamazépine, lamotrigine, amitriptyline et fluoxétine.

Afin d’éviter la variabilité des conditions de terrain, l’équipe a cultivé des tomates, des carottes et de la laitue dans une enceinte à température contrôlée.

Les plantes ont été alimentées avec une solution de croissance composée d’eau ultrapure, de sels, de nutriments et de l’un des médicaments, avec une exposition maintenue jusqu’à 45 jours.

Les chercheurs ont ensuite prélevé différents tissus - feuilles, fruits, racines - et ont eu recours à des analyses chimiques avancées pour mesurer la quantité de chaque médicament absorbée par la plante, identifier les sous-produits de dégradation produits par la plante, et déterminer où se retrouvaient les molécules d’origine ainsi que leurs sous-produits.

Les feuilles sont le « puits »

Quel que soit le cas, les produits pharmaceutiques et leurs sous-produits se concentraient surtout dans les feuilles.

Les feuilles de tomate contenaient plus de 200 fois la concentration mesurée dans les fruits de tomate.

Les feuilles de carotte affichaient environ 7 fois la concentration retrouvée dans les racines comestibles.

Les chercheurs soulignent que ces valeurs n’ont pas vocation à provoquer la panique. Leur objectif est de cartographier la destination des composés, et non d’affirmer que ces aliments sont dangereux.

Cela reste néanmoins une information clé. Si, un jour, les autorités souhaitaient concentrer les évaluations des risques sur les parties des plantes réellement consommées, des études de ce type aident à mieux cibler les analyses.

Pourquoi les feuilles accumulent autant

L’équipe renvoie à un principe simple de « plomberie » végétale. L’eau circule des racines vers le haut de la plante, jusqu’aux feuilles.

Sur ce trajet, elle transporte les nutriments - et tout ce qui est dissous dans cette eau. Les médicaments peuvent ainsi « voyager » avec ce flux jusqu’aux feuilles.

Une fois dans les feuilles, l’eau quitte la plante via des pores appelés stomates. L’eau s’évapore, mais pas les composés médicamenteux : ils restent sur place et finissent par se concentrer dans les tissus foliaires.

« Les plantes ne disposent pas d’un mécanisme bien développé pour excréter ces composés médicamenteux. Elles ne peuvent pas facilement se débarrasser des déchets en faisant pipi, comme les humains », a indiqué Sanchez.

À la place, les plantes ont tendance à loger ces composés dans les parois cellulaires ou à les stocker dans des vacuoles, comparables à des sacs-poubelle cellulaires. Au fil du temps, les substances s’accumulent, car la plante a peu de moyens de les expulser.

Tous les médicaments ne se comportaient pas de la même façon

L’étude met aussi en évidence des différences nettes selon les molécules.

Dans l’ensemble, les tissus végétaux présentaient de faibles concentrations de lamotrigine et de ses sous-produits.

À l’inverse, la carbamazépine s’accumulait plus fortement - y compris dans des tissus comestibles tels que les racines de carotte, les fruits de tomate et les feuilles de laitue.

Cela ne signifie pas automatiquement que la carbamazépine soit dangereuse dans ce contexte. En revanche, ce résultat indique aux scientifiques et aux régulateurs quelles substances ont le plus de chances d’atteindre les parties des plantes consommées par le public.

L’avenir de l’irrigation par eaux usées traitées

Carsten Prasse, professeur associé à Johns Hopkins et spécialiste des contaminants des eaux usées, a rappelé qu’une présence ne se traduit pas nécessairement par un effet nocif.

« Ce n’est pas parce que ces médicaments sont couramment retrouvés dans des eaux usées traitées qu’ils auront un impact significatif sur la plante ou sur le consommateur de la plante », a déclaré Prasse.

Il a également insisté sur un point souvent sous-estimé : il ne suffit pas de rechercher la molécule d’origine. Les plantes métabolisent les substances, génèrent des sous-produits, et ces sous-produits peuvent se comporter autrement.

« Espérons que ces travaux aideront à identifier quels composés devraient être évalués plus en détail afin d’étayer d’éventuelles réglementations futures », a déclaré Prasse.

Cette étude n’affirme pas que manger une tomate cultivée avec des eaux usées traitées présente un risque. Elle dresse plutôt un tableau plus précis de la manière dont les plantes gèrent ces traces de produits pharmaceutiques : elles ont tendance à les absorber, peinent à les éliminer, et les immobilisent majoritairement dans les feuilles.

C’est plutôt rassurant pour les aliments dont on consomme le fruit ou la racine, et moins rassurant pour les légumes-feuilles comme la laitue. À mesure que la pression sur l’eau douce augmente, l’usage d’eaux usées traitées devrait gagner en importance en agriculture.

Plus on comprendra exactement où ces composés se logent dans les plantes - et quelles molécules se comportent différemment - plus le débat sur la sécurité pourra reposer sur des preuves et sur une évaluation réaliste.

Ces travaux ont été publiés dans la revue Environmental Science & Technology.