Devenir des antibiotiques et des populations d'Escherichia coli et d'Enterococcus spp. Dans les hydrosystèmes de surface

• Auteur / Autrice : Kenny Oberlé
• Direction : Fabienne Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rouen
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphodynamique continentale et côtière (Caen1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles hydrologiques

Résistance aux antibiotiques

Indicateurs de la qualité de l'eau

Résumé

La contamination des environnements aquatiques par les antibiotiques et les bactéries antibio-résistantes est une préoccupation majeure à l'échelle mondiale. Les rejets de stations d'épuration (STEPs) et les ruissellements ou lessivages de sols sont les principales voies d'entrée de ces contaminants dans les eaux de surface. Afin de mieux comprendre le devenir des antibiotiques et des populations bactériennes indicatrices de contamination fécale (Escherichia coli, Enterococcus), ces contaminants ont été étudiés le long de deux continuums : (i) centre de soins - STEP - rivièree et (ii) exploitation bovine - zone urbaine. Le développement d'une méthode analystique multi résidu (LC/MS/MS) a permis de détecter les concentrations de 34 molécules d'antibiotiques dans les eaux de deux continuums pour des valeurs seuils de l'ordre du nanogramme par litre. En parallèle à ces analyses chimiques, la structure des populations de bactéries fécales isolées des eaux ont été caractérisées sur la base de l'antibio-résistance, la distribution des groupes phylogénétiques A, B1, B2 et D, l'occurence d'intégrons, des facteurs de virulence pour E. Coli ; et de la diversité d'espèces, des profils de résistance aux antibiotiques et des gènes codant la résistance pour Enterococcus. L'étude des deux continuums indique que les antibiotiques retrouvés ne sont pas les antibiotiques majoritairement prescrits (pénicillines), mais les molécules les plus stables dans les eaux (quinolones, sulfamides, macrolides). Toutefois les concentrations (1ng. L-1 à 100ng. L-1) sont insuffisantes pour exercer une pression de sélection sur les bactéries antibio-résistantes. L'usage des sols, la proximité des sources et les pratiques d'élevage ont un impact sur (i) les niveaux de contamination en antibiotiques et bactéries fécales, et (ii) la structure des populations d'E. Coli et d'Enterococcus circulantes dans les eaux. Des souches d'E. Coli et d'Enterococcus d'origine hospitalière disparaissent le long du continuum au profit d'autres souches mieux adaptées à l'environnement. Des premiers essais de modélisation à l'aide du modèle conceptuel GR montre également l'importance des flux d'E. Coli antibio-résistantes lors des périodes de ruissellement fréquents (hiver) à l'échelle d'un bassin versant dont l'occupation des sols est soumis à une pression humaine majoritaire.

Contamination of aquatic environments by antibiotics and antibiotic-resistant faecal bacteria is a great concern at the worldwide scale. Discharges of WWTP and runoff or leaching of soils are the main pathways for inputs of these contaminants in surface water. In order to better understand the fate of antibiotics and faecal bacteria populations (Escherichia coli, Enterococcus), these contaminants have been studied along two continuums : (i) medical center - WWTP - river and (ii) cattle farm - urban area. A multi-residue chemical methodology (LC/MS/MS) was developed to detect low concentrations (ng. L-1) of 34 antibiotics in water along the two continuums. Together with these chemical analyses, the structures of faecal bacteria were characterized by antibiotic resistance, distribution of phylogroups A, B1, B2, D, occurence of integrons, virulence factors for E. Coli ; and diversity of species, antibiotic resistance and associated resistant genes for Enterococcus. The study of the two continuums has shown that compounds found in rivers were not the most prescribed (penicillins), but the more enduring molecules (quinolones, sulfonamides, macrolides). However, antibiotic concentrations (1ng. L-1 to 100ng. L-1) are insufficient to exert a selective pressure on antibiotic-resistant bacteria. Land use, vicinity of contamination sources and farm practices have an impact on (i) levels of contamination by antibiotics and antibiotic-resistant faecal bacteria, (ii) the structure of E. Coli and Enterococcus populations in water. Strains of E. Coli and Enterococcus from hospital origin have disappeared along the continuum in favor of other well-adapted strains. First assays of modeling using the hydrological model GR have shown the significance of E. Coli fluxes during recurrent runoff periods (winter) on a watershed submitted to a main human pressure.