Diapositives présentées

« Antibiotiques, antibiorésistance et environnement :
des raisons d’espérer »
Vulnérabilité desSéance
milieux
estuariens à la contamination par des
thématique penta-académique
bactéries antibiorésistantes
Petit
AvecFabienne
la participation
Normandie Université
UMR CNRS
M2C
de l’Académie
d’Agriculture
de France,
de l’Académie Nationale de Chirurgie Dentaire
de l’Académie nationale de médecine
de l’Académie nationale de Pharmacie
de l’Académie Vétérinaire de France
Sous le Haut-Patronage de Madame la Ministre de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer, Ségolène ROYAL
Sous le Haut-Patronage de Madame la Ministre des Affaires Sociales et de la Santé, Marisol TOURAINE
Sous le Haut-Patronage de Monsieur le Ministre de l'agriculture, de l'agroalimentaire et de la forêt, Stéphane LE FOLL
Sous le Haut-Patronage de Monsieur le Secrétaire d’État pour l’Enseignement et la Recherche, Thierry MANDON
Mercredi 15 juin 2016 à 9h00
Institut Curie, Paris
UMR CNRS M2C 6143
FR 3730
12 rue Lhomond
75005
Origine des antibiotiques et des gènes de résistance aux
antibiotiques ?
 Présence d’antibiotiques et des
gènes
de
résistance
dans
l’environnement, bien avant leur
usage en thérapie humaine et
animale (D’Costa et al., 2011; Bhullard et al.,
2012)
 …. à des concentrations in situ,
pour lesquelles l’effet bactéricide
ou bactériostatique, emblématique
de ces molécules, n’est pas
observé (Aminov, 2009 ; Allen, 2010).
Paris, 15 juin 2016
Gènes codant les voies de biosynthèse
des antibiotiques ou les mécanismes de
résistance aux antibiotiques dans l’ADN
extrait de carottes glaciaires datant du
Pleistocène (30 000 ans) . D’Costa et al., 2011
L’antibiorésistance bactérienne : une problématique
environnementale et de santé publique
Rejets d’antibiotiques et de
bactéries antibiorésistantes
Eau
Sélection de
Escherichia coli,
et Enterococcus
antibiorésistantes
Persistance
des
antibiotiques
Transfert
génétique
Sediments
Exposition humaine
Prescription et
sur
consommation
Paris, 15 juin 2016
STEPs
Devenir des antibiotiques et
des bactéries
antibiorésistantes
Devenir des gènes d’intérêt
en santé publique (intégrons…)
Impact sur les communautés
fonctionnelles
Vulnérabilité des milieux estuariens à la contamination par des
bactéries antibiorésistantes
France: 4ème consommateur de médicaments au monde
Zone embouchure
Moy.
Géom.
Caudebec
Agglomération
183 - 278
400
2075 - 2409
1051
E. coli
86 - 161
172
414 - 645
301
Entérocoques
(UFC.100 mL-1)
-
+++
Apport amont
Poses
Agglomération
parisienne
 L’estuaire de Seine un des estuaires les plus anthropisés d’Europe (30%
de la population française)
 Contamination de l’eau en antibiotiques: 40 ng.L-1 à 100 ng.L-1
 Qualité microbiologique “ insuffisante “ (directive
2006/7/CE)
 Contamination permanente en souches d’E. coli antibiorésistantes : 30
à 56%, dont 11% contenant un intégron de classe 1
Paris, 15 juin 2016
Touron et al, 2007, Laroche et al, 2009
Devenir des antibiotiques, FLux de gènes et de bactéries
AntibiorésistanteS dans les Hydrosystèmes de surface
Projet Flash
Estuaire de la Seine
Etude à petite échelle spatiale : de la
source (prescription) au milieu récepteur
(rivière)
 continuum agricole élevage bovin- rivièreRisle
continuum centre de soins- STEP-rivière
Multidisciplinarité: épidémiologistes (UMR
INSERM IAME, CHU CAEN), écologistes
microbiens ( UMR CNRS M2C, UMR Metis),
chimistes ( UMR CNRS EPOC LPTC),
hydrogéologues ( UMR M2C),
 Collaboration des prescripteurs médecins,
pharmaciens, vétérinaires exploitants et des
gestionnaires de STEP et de l’hôpital
Paris, 15 juin 2016
Le continuum agricole:
site emblématique des exploitations bovines
396 habitants
4592 bovins
Source: www.geoportail.fr
Estuaire
de Seine
Seine Estuary
ine
y
Gradient de pression anthropique
River ( eau
water,
Rivière
et sediment)
sédiments
DoAm
wno
sntrt
ea
iver
m
ère
River ( eau
water,
Rivière
et sediment
sédimen
Sébec
Site n°1:
Zone forestière
(Sebec)
450 bovins
Selles
Station
Epuration
WWTP
(STEP)
Site n°2:
50m exploitation bovine
(Selles)
DoAm
Pont Audemer
wno
9,058 inhabitantssntrte
river
rivière
Sta
am
Estuaire
de Seine
Seine Estuary
WWTP
STEP
Tourville
River ( eau
water,
Rivière
et sedimen
sédime
WWTP
STEP
Site n°3:
River ( eau
water,
Medical
center
Entrée zone urbaine
Centre de
soins
Rivière
et sediment)
sédiments
(Tourville)
9058 habitants
45 bovins
Site n°4:
Zone urbaine
(Risle)
Maison de Risle
retraite
Retirement
home
Hôpital
Hospital
180 patients
87 patients
DoAidentiques
2 campagnes conditions
hydrologiques
wmno
1
in2016
average
10 years
4 to
à 28 days
jours Paris, 15 juin10
ans en moyenne
sntrt
e
87 patie
St
4 to
à 28 d
Contamination en antibiotiques le long du continuum agricole
été
hiver
435
160
concentration (ng/l)
140
120
100
75
80
59
60
40
20
88
63
28
6 10
7
5
0
1
Sebec
2
Selles
3
Tourville
4
Confluence
Risle
5Risle
Pression anthropique
habitants: 396
Bovins : 4592
habitants:9058
Bovins: 45
Méthode analytique développé au LPTC –UMR EPOC , qui permet la détection de 34
molécules antibiotiques avec un seuil de détection de 1ng.L-1.
Marion Justin, H Budinski, EPOC
Paris, 15 juin 2016
Occurrence d’E. coli antibiorésistants le long du continuum agricole
2
Enrof loxacine
5,72
Marbof loxacine
Pénicilline G
2,82
Cef quinome
Streptomycine
0,75
1,76
Tétracycline
1,02
 1% résistant à l’amoxicilline
 1% résistant à la
tétracycline
1% résistant aux aminosides
et chloramphénicol (intégron
classe 1)
Paris, 15 juin 2016
Continuum hospitalier : centre de Soins – STEP- Risle
Estuaire
de Seine
Seine Estuary
River ( eau
water,
Rivière
et sediment)
sédiments
DoAm
wno
sntrt
ea
river
m
rivière
Station
Epuration
WWTP
(STEP)
Pont Audemer
9,058 inhabitants
WWTP
STEP
Medical
center
Centre de
soins
Hôpital
Hospital
87 patients
4 to
à 28 days
jours
Paris, 15 juin 2016
Maison de retraite
Retirement
home
180 patients
1
in average
10 years
10
ans en moyenne
Prescription et contamination des effluents hospitaliers
Centre médical
Maison de retraite
Hôpital
Macrolides
Tetracyclines
Macrolides
Sulfonamides
Quinolone
fluoroquinolone
Quinolone
fluoroquinolone
Cephalosporine
Penicillin
Cephalosporin
Penicillin
Période épidémique élevée : pénicilline majoritairement prescrite
Antibiotic concentration in effluent (µg.L-1)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
180
160
140
120
100
80
60
40
Penicillin
Cephalosporine
Quinolone
fluoroquinolone
Sulfonamides
Tetracyclines
20
Macrolides
0
Penicillin
Cephalosporine
Quinolone
fluoroquinolone
Sulfonamides
Tetracyclines
Macrolides
%
of Antibiotic- resistant
E. coli and Enterococcus (17 antibiotics tested)
Quinolone
Macrolides
100
Céphalosporine
100
Quinolone
Macrolides
80
80
 dans les effluents hospitaliers, seuls les antibiotiques les plus persistants sont
détectés (quinolones, céphalosporines, macrolides) Oberlé et al, 2012
60
60
40
40
20
UMR
M2C/ UMR EPOC LPTC
0
Paris, 15 juin 2016
20
Relation entre les prescriptions et l’antibiorésistance
d’E. coli et Enterococcus au centre médical
Centre médical
Maison de retraite
Hôpital
 Proportion plus importante de souches résistantes dans les rejets de
la maison de retraite (82%) due au plus long séjour
Profil de résistance aux antibiotiques d’ E. coli  et Enterococcus
(17 antibiotiques testés)
100
100
80
80
integron
60
60
40
40
integron
20
20
0
Penicillin
Cephalosporine
Quinolone
fluoroquinolone
Sulfonamides
Tetracyclines
Macrolides
Penicillin Cephalosporins Qinolones Sulfonamides Tetracycline Macrolids
0
Penicillin
Cephalosporine
Quinolone
fluoroquinolone
Sulfonamides
Tetracyclines
Macrolides
Penicillin Cephalosporins Qinolones Sulfonamides Tetracycline Macrolids
 Les résistances les plus élevées correspondent aux antibiotiques
prescrits, parfois associées à d’autres résistances, dues à la présence
d’integron Oberlé et al, 2012
UMR M2C
Paris, 15 juin 2016
Contamination en antibiotiques le long du continuum

Quinolones Penicillin

Macrolides

Cephalospo
Sulfonamides 
Tetracycline

Quinolone
Cephalosporins
µg.L-1
4
3,5
3
Tetracyclines
2,5
2
1,5
1
0,5
0
fluoroquinolo
Sulfonamide
Tetracycline
Sulfonamides;
WWTP influent
Quinolone
fluoroquinolone
Cephalosporin
WWTP effluent
Macrolide
Recieving river
river
Macrolides
Quinolones: 1 ng. L-1
Sulfonamides: 5 ng. L-1
Macrolides: 1 ng. L-1
Penicilline
Penicillin
 Diminution des concentrations le long du continuum (µg.L-1 à ng.L-1)
 concentrations trop faibles pour exercer une pression sélective sur les bactéries
UMR M2C/UMR LPTC EPOC
Paris, 15 juin 2016
100
90
% d’E. faecium résistants aux macrolides
90
80
80
70
70
60
60
*
50
50
40
40
*
30
Contenu
génétique
100
30
20
20
10
10
0
% isolats portant le gène
l'erythromycine
Devenir des Enterococcus résistants aux antibiotiques
ermB
ermB + mefA
mefA
Unknown genes
0
Hôpital (N=49)
Hôpital
Maison de
retraite (N=48)
Effluent brut
STEP (N=49)
Entrée
Effluent traité
STEP (N=49)
Sortie
Rivière (N=45)
rivière
STEP
 Le long du continuum hospitalier: proportion
Enterococcus faecium résistants aux macrolides
constante
en
 A l’hôpital: pourcentage élevé d’Enterococcus faecium résistants aux
macrolides contenant le gène erm(B) et du complexe clonal CC17
13
 Dans la STEP et la rivière: des
gènes différents sont responsables de
AGU 2013
la résistance aux macrolides Paris, 15 juin 2016
Leclercq et al, 2013
Structure et antibiorésistance des populations d’ E.coli
integron de classe 1
100,0
35
90,0
30
80,0
25
70,0
60,0
20
50,0
15
40,0
30,0
A/B1 ratio
% E. coli résistantes
Résistance à au moins 3
antibiotiques
10
20,0
5
10,0
0,0
0
Hospital (N=50)Retirement homeWWTP
influent WWTP
effluent River (N=50)
entrés
Sortie
Hôpital
Maison de retraite
rivière
STEP
 Changement de la structure des populations d’E. coli (distribution des
phylogroupes)
Diminution du nombre de souches d’E.coli avec intégron de classe 1
UMR M2C/UMR INSERM IAME
Paris, 15 juin 2016
Berthe et al, 2013, Oberlé et al, 2012
Survie des souches d’ E. coli antibiorésistantes dans l’eau
R 3 Resistant to at least 3 antibiotics
R 1-2 Resistant to 1or 2 antibiotics
S Susceptible to the 17 antibiotics tested
14 jours
10°C
R1-2
R>3
R>3
R1-2
R1-2
Microcosme eau (88
souches isolées d’eau)
S
S
7-14 4-6
S
2-4
S
<2 days
La majorité des souches résistantes à au moins 3 antibiotiques
perdent leur cultivabilité avant 4 jours.
 Le long du continuum hospitalier les souches multirésistantes
disparaissent au profit de souches mieux adaptées à cet
environnement
Berthe et al., 2013
UMR M2C/UMR INSERM IAME
Paris, 15 juin 2016
Devenir des bactéries antibiorésistantes dans les vasières de l’estuaire
vasières de l’estuaire de Seine
Absence E. coli
cultivables mais
détection moléculaire
d’ Integron
Vasières de la Risle
26% E.coli
antibiorésistantes
Barrage
Limite de l’influence tidale
Integron classe I
STEP
4.0±0.2 102 CFU.g -1
 le résistome des vasières estuariennes est enrichi par des apports
en gènes de résistance aux antibiotiques issus des bactéries fécales
Paris, 15 juin 2016
Conclusions
 Relation complexe entre prescription et contamination de l’eau
par les antibiotiques et les bactéries antibiorésistantes:
les antibiotiques les plus stables persistent : fluoroquinolones,
sulfamides, macrolides
les souches d’E. coli (et d’Enterococcus) d’origine humaine
(hôpital) perdent plus rapidement leur cultivabilité dans l’eau
 Quel effet d’une exposition chronique à une multi contamination,
en présence de concentrations en antibiotiques dans les eaux
inférieures aux concentration subinhibitrices?
 Enrichissement du résistome environnemental en gènes de
résistance, intégrons ( vasières et carottes ): rétrotransfert à l’ Homme?
Paris, 15 juin 2016
Projet DYNAPT
Le projet FLASH
Sélection de bactéries résistantes et
consommation antibiotiques
Pratiques hospitalières et
vétérinaires
hommes
animaux
STEP
Exploitations
agricoles
Pratiques agricoles
Pluviométrie
Perception du risque
Usage des bassins versants
MEEDAT
CES eaux ANSES
Propositions du groupe de travail spécial
pour la préservation des antibiotiques
Tous ensemble,
sauvons
les antibiotiques
Réglementation
Perception du risque par les acteurs
Rapporteurs : Dr Jean CARLET et Pierre LE COZ
Exposition
à
l’homme?
Impact sur l’écosystème ou
Résilience?:
- transfert de gènes
- modification de l’activité des
communautés fonctionnelles
Rivière ordre 0
Rivière ordre 1
Estuaire
Devenir des antibiotiques et des bactéries
antibiorésistantes
Dégradation des molécules
viabilité/ cultivabilité/ structure des
populations
Attachement aux particules
Dynamique hydrosédimentaire
Approche DPSIR (Driving forces, Pressure, State, Impact, Response)
Recommandations du groupe de travail au ministère en octobre 2015
Propositions du groupe de travail spécial
pour la préservation des antibiotiques
Tous ensemble,
sauvons
les antibiotiques
Groupe antibiorésistance et environnement coordonnée par Antoine
Andremont INSERM IAME, Gilles Pipien ( ministère de l’environnement)
Rapporteurs : Dr Jean CARLET et Pierre LE COZ
Décloisonner les actions visant à lutter contre l’antibiorésistance:
Favoriser la mise en place de sites ateliers coordonnés par un observatoire
national de la résistance bactérienne:
- Normalisation des marqueurs permettant de mesurer le niveau
d’antibiorésistance
- Suivi à différentes échelles spatiale et temporelle , intégrant différents usages (
vétérinaire, exploitation agricole , hôpital et ville) et environnement (sol eau)
 Une problématique qui relève des Zones Ateliers du CNRS ( notes à Allenvi et
Avisan)
colloque des zones ateliers 2015
EC2C0
Hydrologie et Ecologie microbienne UMR CNRS 6143, (M2C), Rouen:
Thierry Berthe, Nicolas Massei, jean- paul Dupont, Julien Deloffre, Robert
Lafite, Fabienne Petit
Microbiologie and Epidemiologie INSERM UMR IAME, Université Paris
Diderot, Faculté de médecine, site Xavier Bichat:
Erick Denamur, Olivier Clermont
 EA 4655 and CHU CAEN EA2125:
Roland Leclercq , Vincent Cattoir
Chimie de l’environnement UMR CNRS 5255 LPTC- Université
Bordeaux: Hélène Budzinski
Doctorants: Kenny Oberlé UMR M2C/ LPTC, Marion Justine LPTC,
Mehdy Ratajczak (UMR M2C), Laroche Emilie (UMR M2C),Touron Aurélie (UMR
M2C), Angela Ribeiro (UMR M2C)
Propositions du groupe de travail spécial
pour la préservation des antibiotiques
Tous ensemble,
sauvons
les antibiotiques
Groupe « antibiorésistance et environnement » : coordonné par Antoine Andremont et Gilles Pipien
ACAR Jacques (OIE) / ANDREMONT Antoine (Université Paris Diderot) / DAGOT Christophe (Université
Limoges) / HARTEMANN Philippe (CHU Nancy) / JARLIER Vincent (APHP) / LABANOWSKI Jérôme
(Université Poitiers) / LEVI Yves (Université Paris-Sud) / MADEC Jean-Yves (Anses) / NAZARET Sylvie
(Université Lyon 1) / PETIT Fabienne (Université Rouen-Caen) / PIPIEN Gilles (Ministère de l’Ecologie, du
développement durable et de l’Energie) / PLOY Marie-Cécile (CHU Limoges) / RENAUD François (CNRS)
/ SIMONET Pascal (Ecole Centrale de Lyon) / SOUBELET Hélène (Ministère de l’Ecologie, du
Rapporteurs : Dr Jean CARLET et Pierre LE COZ
développement durable et de l’Energie) Paris, 14 juin 2016