Effects of antibiotics on biogeochemical processes and the development of antibiotic resistance

Effets des antibiotiques sur les processus biogéochimiques et développement de l'antibiorésistance

• Auteur / Autrice : Chen Yan
• Direction : Josette Garnier, Anniet Laverman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biogéochimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux antibiotiques

Biofilms

Nitrification

Dénitrification

Antibiotiques

Biogéochimie

Mots clés libres

Sédiment

Résumé

La contamination de l’environnement par les antibiotiques peut conduire à un risque de perturbation des processus biogéochimiques, en particulier la dénitrification et nitrification, dans les sédiments ou biofilms en station d’épuration (STEP). Les effets par les antibiotiques sur les processus biogéochimiques, à des concentrations rencontrées dans le milieu naturel, et à une exposition continue ne sont pas connus. Cette étude vise donc à examiner l’activité et les communautés bactériennes de dénitrification et de nitrification dans les sédiments et biofilms en STEP en présence d’antibiotiques, afin de déterminer les perturbations de ces processus par ces antibiotiques en présence de concentrations environnementales et thérapeutiques. Nous avons pu en déduire les comportements spécifiques des antibiotiques. La concentration minimale inhibitrice environnementale (CMI-E) des antibiotiques est également déterminée afin d’étudier les effets sur les communautés dénitrifiantes. Les résultats obtenus montrent que les antibiotiques étudiés ne modifient pas significativement l’activité de dénitrification et nitrification à concentrations environnementales. En présence de concentrations thérapeutiques cependant, les processus sont significativement inhibées bien que pas complétement. Les communautés bactériennes sont affectés par la présence des antibiotiques tant aux concentrations environnementales que thérapeutiques. Les résultats de CMI-E montre une adaptation de la communauté dénitrifiantes en faveur des espèces résistantes aux antibiotiques testés. Par ailleurs, les antibiotiques se comportement différemment dans les sédiments et dans les biofilms.

The presence of antibiotics in the environment could affect biogeochemical process, such as denitrification and nitrification in sediment or/and sewage plant, due to their action against bacteria. Studies regarding the effects of environmental relevant concentration antibiotics on resident microbial communities in environment are needed. The aim of this work was therefore to investigate the effects of antibiotics on denitrification and nitrification as well as microbial communities involved in these processes in the presence of environmental and therapeutic concentrations of antibiotics. In addition, antibiotics were determined in the initials and treated sediments and biofilms in order to investigate the fate of antibiotics. Minimal inhibitory concentrations of denitrifying enrichments (MIC-E) were determined in order to investigate effects of antibiotics on the denitrifying community. The results of this work showed that environmental concentrations of antibiotics did not significantly affect denitrification and nitrification activity; however, a significant inhibition, although incomplete, was observed in the presence of therapeutic concentrations. The diversity and structure of bacterial and denitrifying communities changed upon exposure to environmental and therapeutic antibiotic concentrations. Investigation of MIC-E showed that the denitrifying community was able to adapt under high antibiotic exposure which may favor antibiotic resistance. In addition to that, determination of antibiotics concentrations in sediments and biofilms showed that antibiotics behaved differently.