Résumé - Université de Lorraine

Persistance et dissémination du plasmide pB10, vecteur de
gènes de résistance aux antibiotiques, dans des biomasses
issues de stations d'épuration d'eaux usées urbaines
(Persistence and dissemination of the pB10 plasmid , vector of antibiotics resistance
genes, in bacterial biomass from urban wastewater treatment plant)
Bonot, Sébastien - (2010-07-02) / UHP - Université Henri Poincaré - Persistance et
dissémination du plasmide pB10, vecteur de gènes de résistance aux antibiotiques,
dans des biomasses issues de stations d'épuration d'eaux usées urbaines
en : fr
Directeur(s) de thèse: Block, Jean-Claude; Merlin, Christophe
Laboratoire : LCPME - Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour
l'Environement - UMR 7564
Ecole doctorale : BioSE - Ecole Doctorale Biologie, Santé, Environnement
Classification : ddc:610
URL d'accès : http://www.scd.uhp-nancy.fr/docnum/SCD_T_2010_0050...
Mots-clés : Transferts horizontaux, Stations d'épuration d'eaux usées
urbaines, Sédiments de rivière, PCR quantitative, Plasmide pB10
Résistance aux antibiotiques
Eaux usées -- Stations de traitement
Plasmides
Réaction en chaîne de la polymérase
Résumé : L'utilisation massive des antibiotiques, depuis les années 50, génère une
libération importante de ces molécules dans l'environnement (excrétion via les urines
et les fèces) que l'on peut retrouver à des concentrations allant de 1 à 100 ng/L dans
les eaux usées urbaines. Parce qu'elle réunit microorganismes résistants et
antibiotiques, la station d'épuration d'eaux usées urbaines pourrait être une zone
propice au transfert des gènes de résistance. Cependant, avec sa position stratégique
à l'interface entre les activités humaines et l'environnement, la station d'épuration
pourrait constituer un « rempart » contribuant à limiter leur dissémination dans
l'environnement.Les paramètres qui influencent ces transferts dans les stations
d'épuration sont encore mal connus, en particulier du fait de limitations
méthodologiques. Aussi l'objectif de notre travail était de déterminer les facteurs
environnementaux influant sur la stabilité et le transfert d'un élément génétique
mobile modèle, le plasmide pB10, dans des communautés bactériennes (biomasses
de stations d'épuration et sédiments de rivière) maintenues en microcosmes. Jusqu'à
présent, les transferts de gènes de résistance ont été principalement étudiés avec
des méthodes reposant sur la culture de microorganismes sur milieux sélectifs, dont
nous savons aujourd'hui qu'elles sous-estiment les phénomènes observés. Aussi,
nous avons élaboré une approche basée sur la PCR quantitative pour détecter la
dissémination d'un ADN mobile modèle amené via une bactérie hôte E. coli
DH5[alpha]. Les couples amorces/sondes très spécifiques ont pu être élaborés en
tirant profit de la structure mosaïque du génome bactérien. L'approche proposée
repose sur des mesures comparées du nombre de plasmide pB10 et de son hôte
bactérien DH5[alpha] au cours du temps, où une augmentation du rapport
(pB10/DH5[alpha]) implique une dissémination du plasmide vers les bactéries
indigènes. Outre l'intérêt du développement méthodologique proposé, cette méthode
a permis d'évaluer l'incidence de quelques paramètres environnementaux sur la
dissémination d'un ADN au sein de communautés microbiennes complexes. Deux
groupes de facteurs ont pu être distingués selon qu'ils influencent la persistance du
plasmide pB10 dans les communautés dans son hôte initial (oxygénation/brassage,
ajout d'antibiotiques en concentrations sub-inhibitrices comme l'amoxicilline et le
sulfaméthoxazole fréquemment retrouvés en station d'épuration) ou/et qu'ils
favorisent sa dissémination dans les communautés bactériennes (biofilms,
sédiments). Sans induire de transferts génétiques, les antibiotiques testés, même en
concentrations sub-létales, pourraient participer à la dissémination de gènes de
résistance en favorisant leur persistance
Résumé (anglais) : The widespread use of antibiotics since the 50s, generates a
significant release of these molecules in the environment (excretion via urine and
Persistance et dissémination du plasmide pB10, vecteur de gènes de rés... http://petale.univ-lorraine.fr/notice.html?id=univ-lorraine-ori-5771&pr...
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feces) which can be found at concentrations ranging from 1-100 ng/L in wastewater.
Due to the high microbial biomass and the abundance of nutrients, wastewater
treatment plants (WWTP) represent a suitable habitat for horizontal gene transfer.
Because they occupy a key position between human activities and the environment,
WWTP may play a major role in limiting the dissemination of antibiotic resistance
genes, therefore contributing to the preservation The parameters which influence
these transfers in wastewater treatment plants are still poorly known, especially
because of methodological limitations. Therefore the aim of our study was to identify
environmental factors affecting the stability and transfer of a mobile genetic element
model, the plasmid pB10 in bacterial communities (biomass from wastewater
treatment plants and river sediments) maintained in microcosms. So far, the transfer
of resistance genes have been studied mainly with methods based on the cultivation
of microorganisms on selective media that we know now they underestimate the
observed phenomena. Also, an approach based on quantitative PCR was developed
for detecting the release of a mobile DNA template from the host bacterium E. coli
DH5[aplha]. Couples of designed primers/probes were very specific and have been
developed by taking advantage of the mosaic structure of the bacterial genome. The
proposed approach is based on the over time measurements of the number of
plasmids pB10 and its bacterial host DH5[alpha], where an increased ratio
(pB10/DH5[alpha]) implies a release of the plasmid to the indigenous bacteria. This
method was used to assess the impact of some environmental parameters on the
release of DNA in complex microbial communities. Two groups of factors could be
distinguished according to whether they influence the persistence of plasmid pB10 in
communities in microcosms (oxygenation / mixing, addition of antibiotics at
sub-inhibitory concentrations as amoxicillin and sulfamethoxazole frequently found in
treatment plant) and / or they favor his release in bacterial communities (biofilms,
sediments). Without inducing genes transfers, the antibiotics tested, even at
sub-lethal concentrations, could participate in the dissemination of resistance genes
by facilitating their persistence
Identifiant : univ-lorraine-ori-5771
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