« 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