Exposition chronique aux antibiotiques et métaux dans les sols : impact sur les processus microbiens incluant la dynamique de l’antibio-résistance – CEMABS

Des antibiotiques sont utilisés de façon importante en médicine humaine et vétérinaire, pour protéger les cultures et pour améliorer les rendements de production en élevage intensif. Ceci conduit, directement ou par le biais d’épandages, à la dissémination de ces antibiotiques dans l’environnement où ils exercent une pression de sélection sur les organismes. Pour se défendre contre cet effet toxique, les microorganismes ont développés différentes stratégies, conduisant à l’émergence et la propagation de gènes de résistance entre espèces microbiennes et à une prévalence accrue de résistances multiples. Un faisceau croissant de preuves démontre une corrélation positive entre consommation/concentrations d’antibiotiques et taux de résistance en zones de fort usage ou d’accumulation. Des pratiques agricoles telle l’amendement de cultures par des produits résiduaires organiques (PRO : lisier, fumier, boues de stations d’épuration,…) contribuent à la dissémination des antibiotiques dans les sols. Par ailleurs, ces PRO contiennent souvent de multiples contaminants (autres médicaments, métaux, etc), ainsi qu’une matrice organique complexe qui interagit avec les contaminants. De la même façon, les sols agricoles peuvent recevoir des apports de pesticides ou de métaux, susceptibles de s’accumuler. Or ces composés sont aussi connus pour altérer l’intégrité cellulaire et agir pour la sélection de différentes résistances, y compris celle aux antibiotiques. Ces phénomènes ont été démontrés non seulement dans le système digestif humain, mais aussi dans les eaux naturelles et les sols. Il est donc nécessaire de réaliser des recherches pour savoir si une situation de multi-contamination, par exemple par des métaux, favorise l’émergence et la propagation de résistance aux antibiotiques. Mais au sein de la vaste diversité des bactéries du sol, certaines populations peuvent être naturellement résistantes. Ces bactéries sont distribuées de façon hétérogène dans la porosité ou les constituants du sol, où elles sont diversement exposées aux contaminants. Donc pour évaluer les risques liés aux antibiotiques dans un sol, il faut considérer à la fois la voie d’exposition, les propriétés intrinsèques du sol, la dose, la (bio)disponibilité, la durée d’exposition, ainsi que les communautés microbiennes présentes et leur réponse.
Les objectifs de ce projet sont d’évaluer si l’apport concomitant et répété d’antibiotiques et de métaux dans des sols (tels que ceux réalisés par épandage de PRO) a un impact sur la diversité et les fonctions des communautés microbiennes, et si cela conduit à l’émergence de mécanismes de résistance aux antibiotiques. Une attention particulière sera apportée à la distribution spatiale des contaminants comme des microorganismes dans la matrice sol, en tenant compte des paramètres qui influencent la biodisponibilité.
L’étude comprend: i) le développement de méthodes d’analyse, en particulier d’extraction, pour quantifier les teneurs totales et biodisponibles en antibiotiques et en métaux dans les sols, ii) l’étude de leur devenir en termes de transport (lixiviation) et de rétention, d’interactions avec des constituants du sol et de transformation biotique et abiotique, iii) le développement et l’application de bioindicateurs de tolérance induite à la pollution (PICT), et iv) l’évaluation de la dynamique de prévalence de phénotypes résistants aux antibiotiques et de gènes de résistance.
Ce projet repose sur l’utilisation de sites expérimentaux possédant des historiques plus ou moins longs d’apports de PRO et dont les caractéristiques structurelles, physico-chimiques et microbiologiques sont déjà largement connues. Le design expérimental comprend également la réalisation de colonnes de sol en conditions contrôlées, pour répondre aux questionnements de type « dose-réponse » et donc participer à l’évaluation du risque lié à la réponse de microorganismes à l’apport de contaminants.