Plastiques en aquaculture : implication pour la santé animale et la sécurité alimentaire

Plastics in aquaculture : implication for livestock health and fodd safety

• Auteur / Autrice : Jeanne Naudet
• Direction : Emmanuelle Roque d'Orbcastel, Jean-Christophe Auguet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, microbiologie
• Date : Soutenance le 04/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mixte de Recherche CNRS-IFREMER-IRD-UM 9190 MARBEC Marine Biodiversity, Exploitation and Conservation Université de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Ghiglione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-France Pilet, Delphine Destoumieux-Garzón, Anne-Laure Bañuls
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Galgani
• DOI : 10.70675/f681b0ffz7885z4b24z9b73z3052093649e8

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sécurité alimentaire

Biologie moléculaire

Écologie microbienne

Aquaculture

Résistance aux antibiotiques

Matières plastiques

Mots clés libres

Plastique

Pathogène

Antibiorésistance

Aquaculture

Écologie microbienne

Biologie moléculaire

Plastic

Pathogen

Antibioresistance

Aquaculture

Microbial ecology

Molecular biology

Résumé

Depuis leur invention, les matières plastiques ont su se rendre indispensables dans tous les secteurs d’activité et sont devenus omniprésentes dans notre société. L’accroissement de leur production et de leur utilisation s’est accompagné d’une hausse importante de la présence de déchets plastiques dans l’environnement, notamment en milieu marin où ils s’accumulent. Les écosystèmes aquacoles en sont l’illustration puisque l’usage de matériel plastique y est courant, en plus de la présence de débris plastiques de toutes tailles sur les côtes et en pleine mer. Bien que l’ingestion de microparticules plastiques par des espèces marines soit documentée en milieu naturel et en milieu aquacole, très peu de connaissances sont disponibles concernant les dangers sanitaires qui y sont associés. Le plastique est pourtant connu pour abriter à sa surface tout un écosystème appelé plastisphère, composé de micro-organismes tels que des bactéries, des archées, des virus, ou des algues. Des communautés bactériennes potentiellement pathogènes pour l’humain, pour les animaux et/ou résistantes aux antibiotiques ont déjà été identifiées, mais très peu de données exhaustives sur la richesse de ces communautés sont disponibles.A travers des méthodes bibliographiques et expérimentales, ces travaux de thèse ont cherché à caractériser le bactériome, et plus précisément le pathobiome et le résistome associés aux micro- et macroplastiques présents en milieu marin et aquacole. Dans un second temps, ces travaux de thèse ont cherché à mettre en relation ces observations avec différentes pratiques aquacoles. Enfin, le potentiel transfert de bactéries qui aurait lieu lors de l’ingestion de microplastiques par des espèces d’élevage a été investigué.Ces travaux ont mis en évidence des communautés bactériennes potentiellement pathogènes et/ou résistantes aux antibiotiques au sein de la plastisphère aquacole, avec des familles bactériennes spécifiques du substrat plastique, notamment des Vibrionaceae. L’influence de certaines pratiques aquacoles sur le développement et la composition de ces communautés, telles que la composition et la structure du matériel utilisé, et le temps d’immersion de ce matériel, a pu être démontrée. En revanche, bien que la plastisphère semble enrichie en bactéries potentiellement pathogènes et/ou résistantes aux antibiotiques par rapport au milieu environnant (eau, sédiment), il ressort de cette thèse que ces communautés bactériennes ne sont pas plus abondantes dans la plastisphère que dans le biofilm d’autres substrats solides présents en milieu marin (bois, roche, verre…). Enfin, le transfert des bactéries de la plastisphère vers le tube digestif de poissons ayant ingérés des microplastiques a pu être mise en évidence, bien que des études supplémentaires soient nécessaires pour mettre en évidence un transfert vers les autres tissus.Ces travaux de thèse apportent de nouvelles connaissances sur la richesse et la spécificité des communautés bactériennes potentiellement pathogènes et/ou résistantes aux antibiotiques qui composent la plastisphère aquacole, ainsi que sur les possibilités de transfert bactérien pouvant avoir lieu lors de l’ingestion de microplastiques par des espèces d’élevage.

Since their invention, plastics have become indispensable in all sectors of activity, and have become ubiquitous in our society. The increase in their production and use has been accompanied by a significant rise in the presence of plastic waste in the environment, particularly in marine environments where it accumulates. Aquaculture ecosystems are a case in point, as the use of plastic equipment is common practice and they are also subject to the presence of plastic debris of all sizes on coasts and in the open sea. Although the ingestion of plastic microparticles by marine species has been documented in both natural and aquaculture environments, very little is known about the associated health hazards. Yet plastic is known to harbor an entire ecosystem on its surface, called plastisphere, made up of a variety of micro-organisms such as bacteria, archaea, viruses and algae. Bacterial communities potentially pathogenic to humans and/or resistant to antibiotics have already been identified, but no exhaustive data on the richness of these communities is available.Using bibliographical and experimental methods, this thesis aimed to characterize the bacteriome, and more specifically the pathobiome and resistome associated with micro- and macroplastics present in marine and aquaculture environments. Secondly, the thesis hd for objective to relate these observations to different aquaculture practices. Finally, we investigated the potential transfer of bacteria when microplastics are ingested by reared species destined for human consumption.This thesis enabled us to identify potentially pathogenic and/or antibiotic-resistant bacterial communities within the aquaculture plastisphere, with bacterial families specific to the plastic substrate, notably the Vibrionaceae. The influence of certain aquaculture practices on the development and composition of these bacterial communities, such as the composition and structure of the material used, and the immersion time of this material, has been demonstrated. On the other hand, although the plastisphere appears to be enriched with potentially pathogenic and/or antibiotic-resistant bacteria compared with the surrounding environment (seawater, sediment), the results of this thesis showed that these bacterial communities are no more abundant in the plastisphere than in the biofilm of other solid substrates present in marine environments (wood, rock, glass...). Finally, the transfer of plastisphere bacteria to the digestive tract of fish that have ingested microplastics has been demonstrated, although further studies are required to demonstrate transfer to the rest of the organism.This thesis provides new insights into the richness and specificity of the potentially pathogenic and/or antibiotic-resistant bacterial communities that make up the plastisphere, as well as into the possibilities of bacterial transfer that can occur when microplastics are ingested by farmed species.