Différenciation de niche, syntrophie et exclusion compétitive : mise en évidence et quantification de ces processus dans des environnements de sélection à complexité variable

Influence de la biodégradation bactérienne des antibiotiques sur le devenir de ces substances et la dispersion des antibiorésistances dans les agrosystèmes

National audience; L’exposition environnementale des bactéries aux antibiotiques favorise la dispersion et le développement de capacités de résistance (antibiorésistance), engendrant un risque sanitaire majeur. Par ailleurs, il a récemment été mis en évidence dans des sols traités aux antibiotiques des bactéries capables d’utiliser ces substances pour leur croissance [1]. La dégradation bactérienne des antibiotiques pourrait être un moyen de réduire la pression de sélection positive qu’ils exercent sur la dispersion des antibiorésistances. Ma thèse se propose de vérifier cette hypothèse par l’exploration des scénarii de dispersion des capacités de résistance et de dégradation des antibiotiq…

Le partage des tâches favorise la coexistence dans les communautés bactériennes dégradant l’atrazine

National audience; Les communautés microbiennes exercent un rôle primordial dans la dégradation des xénobiotiques1, et en particulier des pesticides. Dans le cas de l’herbicide atrazine, plusieurs études ont démontré que sa dégradation faisait intervenir un consortium, plutôt qu’une espèce isolée2,3,4. Cependant, on ne sait pas comment la mise en place de ces consortiums dégradants se fait dans la nature. La théorie de la Reine Noire formalise les conditions nécessaires pour le mise en place de dépendance entre espèces5 : un membre de la communauté, appelé « helper », fournit un bien commun à la communauté par la dégradation d’un composé complexe, alors que les autres, appelés « beneficiari…

Antibiotrophie : une fonction émergente favorisant l’implantation des bactéries antibiorésistantes dans les sols

National audience; La fonction antibiotrophique, permettant l’utilisation d’antibiotiques comme source nutritive, arécemment été découverte chez des bactéries antibiorésistantes environnementales. Pourvérifier si leur avantage sélectif en environnements pollués s’en trouvait augmenté, nous avonsconduit une expérience en microcosmes dans laquelle Microbacterium sp. C448 (C448),présentant des capacités de résistance et de dégradation vis-à-vis des sulfamides, a été inoculéedans quatre sols supplémentés ou non par l’antibiotique sulfaméthazine (SMZ) et/ou du lisier.Après un mois d’incubation, C448 n’a été détectée que dans les sols traités avec la SMZ,indiquant une faible compétitivité de la s…

Antibiotrophy: Key Function for Antibiotic-Resistant Bacteria to Colonize Soils—Case of Sulfamethazine-Degrading Microbacterium sp. C448

Chronic and repeated exposure of environmental bacterial communities to anthropogenic antibiotics have recently driven some antibiotic-resistant bacteria to acquire catabolic functions, enabling them to use antibiotics as nutritive sources (antibiotrophy). Antibiotrophy might confer a selective advantage facilitating the implantation and dispersion of antibiotrophs in contaminated environments. A microcosm experiment was conducted to test this hypothesis in an agroecosystem context. The sulfonamide-degrading and resistant bacterium Microbacterium sp. C448 was inoculated in four different soil types with and without added sulfamethazine and/or swine manure. After 1 month of incubation, Micro…

Dispersal potential of antibiotrophy along the manure-soil-sediment continuum of sulfamethazine-contaminated agrosystems

An emerging function in the scientific literature, antibiotrophy is the bacterial capacity to metabolize antibiotics. Considered a bioremediation tool, it remains a health risk due to its association with antibiotic resistance. The first goal of this thesis was to study its dispersion within agrosystems contaminated with antibiotics during two coalescence events, i.e. manure spreading on the soil and its erosion towards the aquatic compartment. Experiments have shown the systematic invasion of the soil and sediment bacterial communities by the antibiotroph Microbacterium sp. C448 when sulfamethazine is present but not necessarily mineralized. The antibiotic would have a double function towa…

Antibiotics favor the establishment of antibiotrophic bacteria in agricultural soil microbial communities, but are not always sufficient to enhance antibiotic-degradation: manure spreading can help.

International audience; During the past decades, environmental concentrations of antibiotics have largely increased,resulting in a risk of ecosystem disturbance. However, because their composition is often rich innitrogen and carbon, antibiotics are of nutritional interest for microorganisms, as long as theirbiocidal character is not considered. Antibiotic-degrading bacteria have therefore emerged amongststrains that were resistant to antibiotics. Called antibiotrophs, they are able to use selectedantibiotics as nutritive sources for their growth. While several antibiotrophs have been isolated fromdifferent agroecosystems, little is known about their ecology. In particular, their dispersal …

Dynamique des antibiotiques et des antibiorésistances dans les agrosystèmes : Réponse écotoxicologique et adaptation des communautés microbiennes terrestres

National audience; La contamination environnementale par les antibiotiques favorise la dispersion de bactéries antibiorésistantes, ainsi que le développement de bactéries dégradantes pouvant les utiliser pour leur croissance. Propices pour réduire la contamination environnementale et donc la dispersion de l’antibiorésistance, elles représentent toutefois un danger potentiel envers l’efficacité des antibiotiques avec l’éventualité de transmissions de leur capacité aux microorganismes pathogènes. Ainsi, ma thèse a pour but d’explorer les scénarii de dispersion des capacités de résistance et de dégradation dans le contexte agricole de l’épandage de lisier porcin contaminé en antibiotique sulfa…

Contrasting Effects of Environmental Concentrations of Sulfonamides on Microbial Heterotrophic Activities in Freshwater Sediments

The sulfonamide antibiotics sulfamethoxazole (SMX) and sulfamethazine (SMZ) are regularly detected in surface sediments of contaminated hydrosystems, with maximum concentrations that can reach tens of μg kg–1 in stream and river sediments. Little is known about the resulting effects on the exposed benthic organisms. Here we investigated the functional response of stream sediment microbial communities exposed for 4 weeks to two levels of environmentally relevant concentrations of SMX and SMZ, tested individually. To this end, we developed a laboratory channel experiment where natural stream sediments were immersed in water contaminated with nominal environmental concentrations of 500 and 5,0…