Effluents hospitaliers : sources de pollution en antibiotiques et de résistances bacériennes potentiellement transmissibles via un biofilm ? : Microbiologie

Hospital effluents : source of antibiotic pollution and bacterial resistance potentially transmitted through biofilm?

• Auteur / Autrice : Jérôme Ory
• Direction : Ousmane Traore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 09/10/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Jury : Président / Présidente : Richard Bonnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Estelle Bilak, Geneviève Bricheux, Christiane Forestier, Christophe Dagot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabienne Petit, Xavier Bertrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution médicamenteuse

Mots clés libres

Biofilms

Effluent hospitalier

Antibiorésistance

Fluoroquinolone

Carbapénème

Biofilms

Hospital effluent

Antibiotic resistance

Fluoroquinolone

Carbapenem

Résumé

L’anthropisation médicamenteuse des eaux usées favorise l’émergence et la diffusion dans l’environnement de microorganismes résistants aux antibiotiques. Les effluents hospitaliers pourraient être doublement impliqués en véhiculant antibiotiques et bactéries multirésistantes. L’objectif de ce travail est de caractériser les effluents hospitaliers d’un Centre Hospitalo-Universitaire en évaluant simultanément les concentrations d’antibiotiques (fluoroquinolones et imipénème) et la diversité des bactéries résistantes à ces antibiotiques au sein de biofilms constitués in situ. Les concentrations en antibiotiques mesurées par chromatographie en phase liquide - spectrométrie de masse après collecte via un échantillonnage passif pendant 15 jours sont égales à 2,08±0,88μg/L (ciprofloxacine), 101,06±18.47 μg/L (ofloxacine), 6,43±0.56 μg/L (norfloxacine) et indétectable pour l’imipénème. Comparées aux données de consommation à l’hôpital pendant cette même période, les concentrations estimées sont 5,84±1,78μg/L (ciprofloxacine), 11.22±1.09μg/L (ofloxacine), 7.68±3,7μg/L (norfloxacine) et 3,61±0,24ug/L (imipénème). La mesure du risque potentiel écotoxicologique s’est avérée positive pour la ciprofloxacine et la norfloxacine (hazard quotient >1). En parallèle, des bactéries résistantes aux fluoroquinolones (n=115) ou aux carbapénèmes (n=38) ont été isolées de biofilms formés dans les effluents hospitaliers. 60 % des isolats, constitués majoritairement de bacilles à Gram négatif, notamment Aeromonas spp et Klebsiella spp, sont résistants à plusieurs familles d’antibiotiques dont certains sont exclusivement utilisés à l’hôpital. La majorité des souches hébergent des éléments génétiques mobiles dont des plasmides conjugatifs porteurs de la résistance à l’imipénème ou aux fluoroquinolones. La présence combinée de bactéries résistantes aux antibiotiques hébergeant des éléments génétiques mobiles en lien avec ces résistances et de faibles concentrations en antibiotiques permet de qualifier l’interface hôpital-environnement comme un lieu propice au transfert des résistances.

The presence of pharmaceutical compounds in waste water favors the emergence and the spreading of antibiotic resistant microorganisms. The hospital effluents could be involved gathering antibiotics and multiresistant bacteria. The aim of this work is to characterize the hospital effluents of a teaching hospital measuring simultaneously the concentrations of antibiotics (fluoroquinolones and imipenem) and the diversity of the bacteria resistant to these antibiotics within hospital effluent biofilms.The antibiotics concentrations were measured by liquid-phase chromatography - mass spectrometry via a passive sampling during 15 days. The measured environmental concentrations were 2.08 ± 0.88μg/L (ciprofloxacin), 101.06 ± 18.47 μg/L (ofloxacine), 6.43 ± 0.56 μg/L (norfloxacine). Imipenem was not detected. Compared with the data of hospital consumption during the same period, the predicted estimated concentrations are 5.84±1.78µg/L(ciprofloxacin), 11.22 ± 1.09µg/L (ofloxacin), 7.68 ± 3.7µg/L, 7.68 ± 3.7μg/L (norfloxacin) and 3.61 ± 0.24ug/L (imipenem). The ecotoxicological risk was confirmed for the ciprofloxacin and the ofloxacin (hazard quotient > 1).In parallel, fluoroquinolones (n=115) and carbapenem (n=38) resistant bacteria were isolated from hospital effluent biofilm. Sixty % of isolates, mainly composed by Gram negative bacilli in particular Aeromona spp and Klebsiella spp, are resistant to several antibiotics among which some are exclusively used at the hospital. The majority of these strains have mobile genetic elements such as conjugative plasmids harboring imipenem or fluoroquinolones resistances.The presences of both antibiotics resistant bacteria harboring mobile genetic elements in connection with these resistances and low antibiotics concentrations make the hospital effluent a convenient place for the transfer of resistance between the hospital and the environment.