Des champignons pour purifier : les pleurotes détoxifient les boues d’épuration des résidus de médicaments.

Des travaux scientifiques suggèrent désormais qu’un acteur inattendu pourrait changer la donne : des champignons.

Des chercheuses et chercheurs de l’université Johns-Hopkins ont mis en contact deux champignons cultivés, a priori banals, avec des boues d’épuration. Le résultat a des allures de science-fiction : en quelques semaines, ces champignons ont dégradé une grande partie de psychotropes courants, qui, sans cela, pourraient se retrouver via l’épandage dans les sols, les eaux, et potentiellement un jour dans notre chaîne alimentaire.

Des médicaments dans les boues d’épuration : un problème environnemental sous-estimé

Antidépresseurs, anxiolytiques, somnifères : ces molécules sont conçues pour rester stables dans l’organisme humain et agir sur le cerveau. Une fraction est excrétée, et d’autres résidus aboutissent aux toilettes lorsque des comprimés non utilisés sont jetés à l’évier ou à la cuvette. Les stations d’épuration retiennent bien les germes et de nombreux polluants, mais les molécules pharmaceutiques complexes résistent souvent, de façon surprenante, aux étapes de traitement.

Les boues issues de l’épuration sont ensuite, dans de nombreuses régions, traitées puis utilisées comme fertilisant riche en nutriments sur les terres agricoles. Les spécialistes parlent de « biosolids », autrement dit une matière organique concentrée en azote, phosphore et carbone - une ressource précieuse pour l’agriculture. En contrepartie, ces boues peuvent transporter des traces de la médecine moderne.

« Même à très faibles doses, les psychotropes peuvent produire un effet - c’est précisément pour cette raison qu’ils sont désormais considérés comme des polluants critiques dans l’environnement. »

À ce stade, les données ne permettent pas de trancher clairement si, et dans quelle mesure, ces substances passent du sol vers notre alimentation. En revanche, des essais en laboratoire montrent que certaines plantes peuvent absorber des composés présents dans le sol, et que, dans l’eau, des résidus médicamenteux nuisent parfois aux poissons, aux micro-organismes et aux algues. D’où une pression croissante pour traiter le problème dès la station d’épuration.

Miser sur des champignons « mangeurs de bois » : les champignons de la pourriture blanche

L’équipe de Johns-Hopkins s’est tournée vers un groupe bien particulier : les champignons dits de la pourriture blanche. Dans la nature, ces organismes décomposent le bois parce qu’ils parviennent à attaquer la lignine, un biopolymère extrêmement robuste qui contribue à la rigidité des arbres.

Deux espèces connues ont été retenues :

• Pleurotus ostreatus - le pleurote en huître, champignon comestible très répandu
• Trametes versicolor - la tramète versicolore, fréquemment observée en forêt en Europe

Toutes deux produisent des enzymes très réactives capables de s’en prendre non seulement à des constituants du bois, mais aussi, plus largement, à de nombreuses molécules diverses et difficiles à dégrader. C’est précisément ce qui les rend attrayantes pour les technologies environnementales : au lieu de multiplier des réacteurs dédiés à chaque substance, ces champignons jouent, en quelque sorte, le rôle d’un « mange-tout » chimique.

Déroulé de l’essai sur boues d’épuration et psychotropes

Pour l’étude, les scientifiques ont utilisé des boues d’épuration provenant d’une installation municipale. Ils ont ensuite enrichi ce matériau avec neuf psychotropes fréquemment détectés, dont les antidépresseurs citalopram et trazodone. Les boues ont été ensemencées avec les deux espèces de champignons, puis laissées en incubation sous conditions contrôlées pendant une durée pouvant atteindre 60 jours.

En parallèle, l’équipe a mené des essais comparatifs dans des solutions nutritives liquides, sans boues d’épuration. L’objectif : vérifier si le comportement des champignons dans une matrice réelle, complexe et « sale », ressemble à celui observé dans un milieu de laboratoire plus propre.

Paramètre expérimental	Détails
Nombre de substances testées	9 psychotropes
Espèces de champignons	pleurote en huître, tramète versicolore
Durée de traitement	jusqu’à 60 jours
Analyses	spectrométrie de masse à haute résolution

Des taux de dégradation surprenants dans de vraies boues

Après deux mois, les effets étaient nets : les deux espèces ont diminué de façon marquée huit des neuf substances étudiées. Selon la molécule, la baisse allait d’environ la moitié jusqu’à une disparition presque complète.

« Le pleurote en huître s’est montré particulièrement efficace et a éliminé, pour plusieurs antidépresseurs, plus de 90 % de la quantité introduite. »

Point notable : certaines molécules se dégradaient davantage dans la matrice complexe des boues que dans la culture liquide « propre ». Cela suggère que, dans des conditions proches du terrain, l’activité enzymatique des champignons n’est pas forcément freinée - elle peut même, dans certains cas, être favorisée. Un élément important lorsqu’on réfléchit à une application pratique.

Transformer un toxique en un autre : la question des sous-produits

Toute technologie de dégradation soulève une interrogation clé : produit-on, au passage, des intermédiaires potentiellement plus problématiques ? Pour répondre à cette inquiétude, l’équipe a caractérisé les produits de transformation grâce à la spectrométrie de masse à haute résolution, identifiant plus de 40 fragments moléculaires différents.

Les chercheuses et chercheurs ont ensuite utilisé un outil d’évaluation des dangers de l’agence américaine de protection de l’environnement (EPA) afin d’estimer la toxicité potentielle de ces nouvelles substances par rapport aux médicaments initiaux. D’après les modélisations, la majorité des fragments seraient moins préoccupants que les composés de départ.

Autrement dit, les champignons ne semblent pas simplement « masquer » les molécules ou les reconditionner : ils paraissent réellement les rendre moins nocives. Ils fractionnent de grandes structures, y ajoutent de l’oxygène, rendent les produits plus solubles dans l’eau - autant d’étapes qui, chimiquement, vont dans le sens d’une véritable détoxification.

Mycoaugmentation : quand des champignons renforcent le traitement des boues d’épuration

Le domaine emploie un terme de plus en plus cité pour cette stratégie : la mycoaugmentation. Il s’agit d’introduire volontairement des champignons afin de traiter biologiquement des matériaux contaminés - ici, des boues d’épuration avant leur utilisation comme fertilisant.

Par rapport à des procédés de pointe lourds à mettre en place, l’approche présente plusieurs avantages concrets :

• Les champignons se développent naturellement sur des supports solides comme le bois ou la paille : les boues d’épuration ne constituent donc pas un support totalement atypique.
• Ils demandent relativement peu d’énergie, sans réacteurs coûteux ni pilotage complexe.
• Les espèces choisies sont largement répandues, bien étudiées et déjà familières des filières alimentaires et de culture.

Pour des stations d’épuration municipales, une « étape champignon » pourrait ainsi s’ajouter assez simplement aux traitements existants. On peut imaginer, par exemple, laisser les boues déjà traitées être colonisées par un mycélium pendant quelques semaines, en bâtiment ou en andains, avant l’épandage.

Ce qu’il reste à résoudre avant une mise en œuvre en station d’épuration

Malgré des résultats de laboratoire encourageants, plusieurs points restent ouverts. La composition des boues varie fortement d’une station à l’autre. Température, humidité et teneur en nutriments fluctuent beaucoup - des paramètres qui influencent directement la croissance fongique.

Pour un déploiement à grande échelle, les exploitants devraient déterminer comment intégrer de tels bioréacteurs fongiques dans les chaînes de traitement existantes. L’enjeu est d’obtenir un procédé fiable et reproductible, sans transformer le personnel d’exploitation en myciculteurs.

S’ajoute la question des effets à long terme : que deviennent les résidus fongiques dans les sols lorsque les boues traitées sont épandues ? Des spores peuvent-elles supplanter des organismes indésirables, ou s’intègrent-elles sans heurts dans la vie du sol ? Les premières appréciations tendent à relativiser le risque, puisque les deux espèces existent déjà largement à l’échelle mondiale - mais le sujet n’est pas définitivement tranché.

Pourquoi les psychotropes posent problème dans l’environnement

De nombreux médicaments agissent de manière très ciblée sur des voies de signalisation du système nerveux. Ce qui est bénéfique pour l’être humain peut devenir perturbant pour d’autres organismes. Chez les poissons, par exemple, des expériences montrent que des traces infimes de ces substances dans l’eau peuvent modifier le comportement de reproduction ou altérer les réponses au stress.

Autre difficulté : ces composés sont souvent persistants. Ils ne se dégradent pas facilement et peuvent s’accumuler dans les sédiments ou dans les organismes. Même si les concentrations paraissent faibles à un instant donné, une exposition chronique sur des années peut affecter des systèmes biologiques.

Enfin, il faut compter avec l’effet « cocktail » : dans les boues d’épuration, les psychotropes ne sont pas seuls. Ils coexistent avec des résidus d’antalgiques, d’hormones, d’antiépileptiques et de nombreuses autres familles de substances. L’impact à long terme de ce mélange sur les sols et les écosystèmes demeure, à ce jour, peu documenté.

Ce que l’étude implique pour l’agriculture et les consommateurs

Pour les agriculteurs, les boues d’épuration représentent une source intéressante de nutriments, en particulier lorsque les engrais minéraux deviennent coûteux. En parallèle, la défiance du public augmente lorsqu’il s’agit d’épandre sur les champs un sous-produit urbain. Des procédés de dépollution fondés sur des champignons pourraient offrir une voie intermédiaire.

Si des « étapes champignon » relativement simples permettent de neutraliser une part importante des médicaments les plus sensibles, l’acceptabilité d’une agriculture plus circulaire pourrait progresser. L’azote, le phosphore et la matière organique resteraient disponibles, tandis que les substances à risque reculeraient nettement.

Des applications concrètes semblent accessibles : des collectivités pourraient lancer des pilotes où une fraction des boues reçoit un traitement fongique additionnel. Des programmes de mesure évalueraient ensuite la baisse sur des molécules problématiques typiques - et vérifieraient si cette diminution se reflète dans des analyses de sols et d’eaux autour des parcelles d’essai.

D’autres usages possibles des technologies fongiques à l’avenir

Les champignons ne sont pas envisagés uniquement pour les boues d’épuration. Des espèces de pourriture blanche comparables sont aussi considérées pour des eaux usées industrielles contaminées, des pollutions historiques liées à des produits de protection du bois, ou encore la dépollution de sols affectés. Le principe reste le même : les champignons mobilisent un ensemble d’enzymes peu spécifiques, capable d’attaquer de nombreux polluants organiques.

Pour le grand public, ce champ de recherche transmet un message inattendu : des champignons qui finissent habituellement dans l’assiette ou sont promus comme « médicinaux » pourraient, demain, jouer un rôle discret mais central dans nos infrastructures - en tant que filtres biologiques atténuant certaines conséquences de la médecine moderne.

L’étude illustre aussi à quel point écologie et ingénierie s’entremêlent désormais. Plutôt que de compter uniquement sur de nouveaux réactifs ou sur des procédés énergivores, les scientifiques s’inspirent de solutions déjà maîtrisées par le vivant : décomposer le bois, transformer des toxiques, refermer des cycles de matière. Le travail sur le pleurote en huître et la tramète versicolore en offre une démonstration particulièrement parlante.