Potentiel de dispersion de l’antibiotrophie le long du continuum lisier-sol-sédiment dans les agrosystèmes contaminés par la sulfaméthazine

Dispersal potential of antibiotrophy along the manure-soil-sediment continuum in sulfamethazine contaminated agrosystems

• Auteur / Autrice : Loren Billet
• Direction : Stéphane Pesce, Marion Devers-Lamrani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie microbienne
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : RiverLy (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Richaume-Jolion
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Pesce, Marion Devers-Lamrani, Lise Barthelmebs, Gwenaël Imfeld, Jean Martins
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lise Barthelmebs, Gwenaël Imfeld

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transformation bactérienne

Sulfamides

Bactéries

Écologie agricole

Mots clés libres

Biodégradation des sulfonamides

Antibiorésistance

Coalescence bactérienne

Communauté bactérienne

Érosion

Épandage

Sulfonamide biodegradation

Antibiotic resistance

Bacterial coalescence

Bacterial community

Erosion

Manure application

Résumé

Fonction émergente dans la littérature scientifique, l’antibiotrophie est la capacité bactérienne de métabolisation des antibiotiques. Envisagée comme outil de bioremédiation, elle demeure un risque sanitaire de par son association à l’antibiorésistance. Cette thèse a eu pour premier but d’étudier sa dispersion au sein des agrosystèmes chargés en antibiotiques lors de deux évènements de coalescence que sont l’épandage de lisier sur le sol puis l’érosion de ce dernier vers le compartiment aquatique. Les expérimentations ont mis en évidence l’invasion systématique des communautés bactériennes telluriques et sédimentaires par l’antibiotrophe Microbacterium sp. C448 lorsque la sulfaméthazine est présente mais pas nécessairement minéralisée. L’antibiotique aurait envers cette souche une double fonction : diminuer la compétition par son action biocide sur la communauté et constituer une source nutritive exclusive lorsque cela est nécessaire. Ces travaux rapportent aussi l’isolement de deux nouvelles souches antibiotrophes, issues de sédiments naturels de rivières et qui sont phylogénétiquement et fonctionnellement proches de celles déjà répertoriées. Cela souligne l’omniprésence sous-estimée de la fonction et sa probable récente dispersion généralisée. Abordant la thématique de la dispersion bactérienne en générale, ces expériences ont mis en évidence des transferts bactériens entre compartiments environnementaux différents pouvant être influencés par la contamination en antibiotique, interpellant de ce fait sur la nécessité de s’intéresser au cas précis des bactéries antibiorésistantes.

An emerging function in the scientific literature, antibiotrophy is the bacterial capacity to metabolize antibiotics. Considered a bioremediation tool, it remains a health risk due to its association with antibiotic resistance. The first goal of this thesis was to study its dispersion within agrosystems contaminated with antibiotics during two coalescence events, i.e. manure spreading on the soil and its erosion towards the aquatic compartment. Experiments have shown the systematic invasion of the soil and sediment bacterial communities by the antibiotroph Microbacterium sp. C448 when sulfamethazine is present but not necessarily mineralized. The antibiotic would have a double function towards this strain: to decrease the competition by its biocidal action on the community and to constitute an exclusive nutritive source when necessary. This work also reports the isolation of two new antibiotrophic strains from natural river sediments that are phylogenetically and functionally close to those already known. This highlights the underestimated ubiquity of the antibiotrophy function and its probable recent widespread dispersal. Addressing the theme of bacterial dispersal in general, these experiments have highlighted bacterial transfers between different environmental compartments that can be influenced by antibiotic contamination, thus calling for the need to focus on the specific case of antibiotic-resistant bacteria.