Dans les écosystèmes marins, les microorganismes colonisent les surfaces disponibles et forment ainsi ce qu'on appelle un biofilm. Ils jouent ainsi un rôle important dans les processus biogéochimiques, tel que la reminéralisation du carbone par les les microorganismes sulfato-réducteurs. Parmi ces surfaces disponible à la colonisation on retrouve les plastiques dont 4,8 à 12,7 millions de tonnes sont déversés dans les océans chaque année. Pour limiter cet apport, en 2018, plus de 60 pays ont interdit ou limité l'utilisation des plastiques à usage unique. En réponse il est prévu une forte augmentation de la production des bioplastiques, dont leur devenir dans les écosystèmes est incertain. Pour mieux comprendre l'effet d'introduction de plastiques et de bioplastiques dans les écosystèmes marin, ils cherchent dans cette étude à comprendre en quoi leur introduction promeut un changement significatif d'espèces et en quelle mesure cela peut-il avoir un effet sur les cycles biogéochimiques.

Pour répondre à ces questions 3 substrats sont évalués un témoin (céramique), un plastique (PET) et un bio-plastique (polyhydroxyalkanoate, PHA). Des billes (3 à 4 mm) des 3 substrats sont placés en microcosmes in situ (fillets limitant l'entrée des macro-organismes), dans la Laguna Madre (Texas, USA), pendant 28 jours.
Pour les 12 échantillons (céramique, PET, PHA et eau de mer), les génomes des espèces présentes sont assemblés et agrégés en unités taxonomiques opérationnelles (OTU). Puis ils testent la différence entre les communautés (PERMANOVA). Dans un deuxième temps ils cherchent, pour chaque individu, par l'identification de séquences codantes, à mesurer les capacités à dégrader des polymères par les différentes communautés. Ainsi, ils identifient les séquences codantes pour les alpha et beta hydrolases (déplolymérases, lipases...), puis des séquences associées aux protéines sulfato-réductrices.

Il montrent une différence significative, en terme de composition, entre le biofilm associé au PHA et les biofilms associés aux PET et céramique, les 2 derniers n'étant pas significativement différents. Cette différence est aussi présente lors de l'étude des séquences codantes. En effet, le biofilm associé au PHA a significativement plus d'esterase et de déplolymérase, mais aussi de sulfate et sulfite réductases.
Cette étude a aussi permis de distinguer de nouvelles espèces capables de réduire le soufre et a permis d'identifier les enzymes impliqués dans la dégradation du PHA. Ces résultats confirment l'hypothèse que l'ajout de PHA dans l'écosystème stimule la réduction de sulfate, qui a un rôle majeur dans la minéralisation du carbone et dans le cycle océanique du soufre. Une des conséquences possible serait une inhibition de la production de CH₄ en faveur du CO₂.

Toutefois, cet article se concentre sur l'étude des séquences codantes et non directement sur l'activité enzymatique. Il serait donc intéressant de regarder si ces résultats se confirment en terme de protéines réellement produites.
Un autre point est le fait qu'ils n'aient pas trouvé de différence entre les communautés associées au PET et au témoin. Ceci peut être lié au site d'étude qui est déjà pollué. En effet, comme on le soulignait en introduction les écosystèmes marins côtiers sont déjà soumis à une forte pression liée à la présence de plastique et les communautés présentes pourraient déjà être influencées par leur présence.

Cette étude montre que l'ajout de PHA dans les écosystèmes benthiques côtiers provoque un changement de communauté mais aussi une modification des traits fonctionnels, ici une capacité à réduire les sulfites et les sulfates. Néanmoins, on ne connaît pas les effets de cette modification sur l'ensemble des processus biogéochimiques et sur le fonctionnement de l'écosystème.
En tout cas cette étude souligne que l'effet potentiel des bioplastiques sur les cycles biogéochimiques ne doit pas être négligé et être étudié au même titre que les plastiques conventionnels.