INTRODUCTION

La prévalence environnementale des résistances antimicrobiennes (RAM) et des pathogènes est reconnue comme l'une des principales préoccupations de santé publique du XXIe siècle. Des preuves émergent indiquant que les polluants chimiques, en particulier les produits pharmaceutiques antibiotiques, favorisent le développement de la RAM dans les communautés microbiennes environnementales, avec des risques de transfert subséquent de facteurs de résistance vers des pathogènes animaux et humains [1]. En effet, un nombre croissant de recherches démontre que les concentrations d'antibiotiques capables de sélectionner des résistances antimicrobiennes incluent des niveaux fréquemment détectés dans divers écosystèmes [2].

Les sédiments des rivières sont connus pour être des réservoirs environnementaux de RAM et de pathogènes [3]. Les effluents d'origine domestique et hospitalière sont identifiés comme des sources majeures de ces contaminants biologiques, contribuant à leur dissémination et à leur implantation dans les communautés microbiennes benthiques des écosystèmes fluviaux récepteurs [4]. Cependant, il a également été montré que les petites rivières, en particulier les ruisseaux de tête de bassin, sont fortement influencées par leurs interactions avec leur environnement terrestre environnant. Ces interactions incluent des transferts biologiques du sol vers les compartiments aquatiques dus à l'érosion et aux événements de ruissellement [5]. L'entrée de micro-organismes d'origine terrestre dans les écosystèmes fluviaux entraîne ainsi des processus de coalescence communautaire, correspondant au mélange de communautés microbiennes initialement distinctes et de leurs environnements respectifs [6]. Les études portant sur la coalescence microbienne le long du continuum sol-sédiment dans les environnements d'eau douce restent rares [7], et, à notre connaissance, aucune n'a abordé la question de son influence sur l'établissement et le développement de la RAM et des pathogènes dans les sédiments fluviaux.

OBJECTIFS PRINCIPAUX ET HYPOTHÈSES

Dans ce contexte, les principtaux objecifs du projet de thèse sont d’évaluer :

1- la résistance et la résilience des communautés microbiennes natives du lit de la rivière exposées à des pressions anthropiques mixtes conduisant à une contamination par des produits pharmaceutiques (PhAC) et des bactéries exogènes provenant du sol ;
2- la capacité des bactéries exogènes provenant du sol, y compris les pathogènes et les bactéries résistantes aux antimicrobiens, à s'établir parmi les communautés bactériennes des sédiments natives exposées aux PhAC.

Plusieurs hypothèses pourraient être testées tout au long de ce projet, y compris les suivantes :

1- Des niveaux croissants d'exposition aux antibiotiques favorisent l'implantation de pathogènes résistants aux antibiotiques en provenance du sol dans les sédiments (en raison d'une augmentation de leur forme physique) ;
2- La diminution de la diversité microbienne dans les sédiments favorise l'implantation de pathogènes résistants aux antibiotiques en provenance du sol (en raison de la réduction de la compétition microbienne) ;
3- L'augmentation de l'abondance des pathogènes résistants aux antibiotiques dans le sol favorise leur implantation dans les sédiments ;
4- L'implantation de micro-organismes résistants aux antibiotiques en provenance du sol contribue à l'augmentation de la tolérance de la communauté sédimentaire aux antibiotiques.

STRATÉGIES EXPÉRIMENTALES ET MÉTHODES

Pour atteindre ces objectifs, des expérimentations en laboratoire seront menées à l’aide de microcosmes permettant de tester divers scénarios d'exposition des communautés microbiennes des sédiments à un panel de produits pharmaceutiques et de communautés microbiennes exogènes provenant du sol. Les réponses microbiennes des communautés des sédiments seront évaluées en termes de diversité bactérienne (séquençage du gène 16S rRNA), de traits fonctionnels (mesure des activités microbiennes), de résistance (dépistage des gènes de RAM par qPCR et métagénomique shotgun) et de tolérance (mesure de la tolérance induite par la pollution de la communauté - PICT) aux produits pharmaceutiques sélectionnés (y compris les antibiotiques sulfonamides et quinolones). Une attention particulière sera portée aux pathogènes en utilisant le suivi microbiologique des sources (MST) et la quantification des gènes liés aux pathogènes par PCR digitale en goutte (ddPCR) ou qPCR. Des analyses chimiques avancées seront réalisées pour établir des liens entre les réponses microbiennes observées et les scénarios d'exposition. Ces analyses, couplées avec des analyses bioinformatiques et biostatistiques, permettront d’évaluer les corrélations et d'inférer les relations causales associées.

FINANCEMENT

Le projet de thèse est entièrement financé par le réseau doctoral Pharm-ERA, qui reçoit un financement du programme de recherche et d'innovation Horizon Europe de l'Union Européenne dans le cadre de l'action Marie Sklodowska-Curie, n° 101119261.

Références

• [1] Haenni et al. 2022 doi: 10.1016/j.envint.2021.107047
• [2] Hayes et al. 2022 doi: 10.1016/j.envint.2022.107488
• [3] Reichert et al. 2021 doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144526
• [4] Singh et al. 2019 doi: 10.1016/j.jclepro.2019.06.243
• [5] Caillon et al. 2021 doi: 10.1007/s00248-021-01700-3
• [6] Mansour et al. 2018 doi: 10.1111/brv.12422
• [7] Pesce et al. 2010 doi: 10.1007/s11368-010-0202-x