Dynamique des antibiotiques et des gènes de résistance associés dans les agrosystèmes : risques écotoxicologiques pour les communautés microbiennes des systèmes lotiques receveurs – Antibiotox

Les composés pharmaceutiques, dont les antibiotiques, ont de nombreuses applications dans le domaine de la médecine humaine et vétérinaire. Les antibiotiques vétérinaires (AVs) utilisés pour la production animale et volaillère, afin de promouvoir la croissance et effectuer des traitements prophylaxiques ou curatifs des animaux, sont une source importante de contamination de l’environnement. En effet, conçus pour être stables pharmacologiquement, la plupart des AVs sont récalcitrants à la biodégradation après leur ingestion. Ils ont été détectés comme contaminants dans plusieurs compartiments de l’environnement où ils menacent la santé de l’environnement et de l’homme, notamment au regard de l’émergence potentielle et de la prolifération de bactéries résistantes aux antibiotiques. Pour limiter le risque engendré par cette émergence dans les agrosystèmes, le Ministère de l’Agriculture a récemment initié le plan national EcoAntibio visant à réduire le risque de propagation des résistances aux AVs. Une composante importante du management du risque environnemental des AVs est la compréhension de l’exposition de l’environnement aux résidus antibiotiques et aux bactéries résistantes. Un des challenges est d’améliorer les connaissances sur le devenir des AVs le long du continuum sol:eau et sur les impacts collatéraux des AVs sur les microorganismes de l’environnement supportant des fonctions écosystémiques cruciales.
Au total 20% des AVs utilisés en France pour la production animale sont des sulfonamides. Dans ce contexte, ANTIBIOTOX vise à étudier le devenir et l’impact dans l’environnement de deux AVs (sulfamethazine, SMZ et sulfamethoxazole, SMX) appartenant à la famille des sulfonamides (SMs
Les objectifs spécifiques du projet ANTIBIOTOX sont 1) élucider les processus impliqués dans la biodégradation des sulfonamides par une souche bactérienne (Microbacterium sp. C448), 2) étudier l’impact de la biodégradation microbienne sur le devenir de SMZ et SMX et de leurs métabolites dans les compartiments aquatiques et terrestres des agrosystèmes, 3) développer un outil innovant (puce à ADN) pour étudier la dissémination de bactéries- et de gènes-résistants aux sulfonamides des sols agricoles aux ressources en eau adjacentes 4) estimer l’impact des résidus de sulfonamides et de leurs produits de transformation sur l’abondance de bactéries résistantes et sur différentes communautés microbiennes fonctionnelles des systèmes aquatiques receveurs, 5) disséminer les résultats de ces recherches aux académiques, industriels et porteurs d’enjeux par des actions ciblées de communication et de valorisation, et contribuer à des formations de l’enseignement supérieur.
Ce projet innovant vise à apporter de nouveaux éléments pour évaluer l’impact environnemental de deux antibiotiques sulfonamides en appliquant une approche intégrée (du gène à l’écosystème) et interdisciplinaire associant des scientifiques de disciplines complémentaires (microbiologie environnementale, biologie moléculaire (transcriptomique), biochimie (protéomique), écotoxicologie microbienne et chimie analytique). Il bénéficiera de collaborations scientifiques déjà existantes, de l’accès au dispositif expérimental ‘antibiotiques’ longue et de la souche Microbacterium sp. C448, premier isolat bactérien décrit pour minéraliser SMZ durée (Partenaire associé; Agriculture and AgriFood Canada).
Au plan académique, les résultats attendus d’ANTIBIOTOX contribueront à une meilleure compréhension du devenir et de l’impact écotoxicologique des sulfonamides le long du continuum sol:eau avec un focus fort sur les écosystèmes aquatiques. Les résultats obtenus amélioreront indéniablement les connaissances actuelles sur l’adaptation génétique des microorganismes suite à l’exposition aux antibiotiques et permettront le développement d’outils innovants pour évaluer le risque environnemental causé par les antibiotiques avec un fort potentiel d’applications industrielles.