Objectifs

L'hypothèse de travauil du projet PharmOneHealth est que la cooccurrence des contaminations chimiques et microbiologiques pourrait induire des modifications profondes dans l'organisation des biofilms aquatiques dont le remplacement (species sorting) de certaines espèces endogènes par des formes opportunistes incluant des agents pathogènes versatiles comme ceux du groupe ESKAPE ou comme Achromobacter xylosoxidans. Une association entre bactéries pathogènes et médicaments a été précédemment observée dans les rejets hospitaliers. Elle suggère, entre autre, une association avec des nutriments susceptibles de favoriser une implantation, au moins transitoire, de bactéries pathogènes dans les milieux récepteurs.  La pérennité des sources d’émission de ces contaminants pourrait conduire à un enrichissement d’espèces pathogènes opportunistes pouvant servir de navettes dans les transferts génétiques (plasmides, intégrons, ilots génomiques) inter-espèces au sein des biofilms aquatiques et favoriser la dissémination et l'amplification de gènes de virulence^32,33. L'accumulation des substances pharmaceutiques (anti-inflammatoires, analgésiques, bêta-bloquants, antidépresseurs, antibiotiques) dans les biofilms pourrait augmenter l’importance de ces différents processus d’enrichissement engendrant alors, à l’échelle des communautés microbiennes dans leur ensemble, une augmentation de la tolérance, à ce type de pression chimique, conformément au concept PICT³⁴.
Dans ce contexte,le projet propose de coupler des approches expérimentales (en canaux artificiels de laboratoire) à des approches in situ (réalisées sur deux rivières situées respectivement en zone rurale, le Mercier, et urbaine, le Tillet, dont les pressions chimiques – substances pharmaceutiques, métaux, pesticides, etc. - ont déjà été caractérisées dans le cadre de projets antérieurs) afin de répondre plus spécifiquement aux défis suivants :

D1) Etudier en conditions contrôlées et in situ les cinétiques de bioaccumulation de substances pharmaceutiques utilisées en santé humaine et animale dans des biofilms périphytiques ainsi que leurs niveaux de contamination dans les sédiments de surface et les eaux afin de mieux caractériser la contamination des milieux et définir les niveaux d'exposition des communautés microbiennes présentes dans ces deux compartiments aquatiques;

D2) Déterminer in situ la cooccurrence entre ces substances pharmaceutiques, des microorganismes pathogènes et les abondances et expression de gènes de virulence et GRA. Une approche culturale sera également développée pour la détermination des phénotypes et des mécanismes de résistance et secondairement pour des études de transcriptomique sur les isolats résistants et comparaison avec des souches cliniques;

D3) Déterminer en conditions contrôlées l’influence des niveaux d’exposition (concentration et durée) de substances modèles (un antibiotique de la famille des sulfamides, le sulfaméthoxazole ; un autre de la famille des fluoroquinolones,  l’ofloxacine ; et un anti-inflammatoire non stéroïdien, le diclofénac), seules ou en mélanges, sur les cinétiques de réassortiment d'espèces, d’acquisition de tolérance à l’échelle des communautés microbiennes et de gains et pertes de gènes de virulence et GRA, ainsi que l’évolution du phénotype de résistance d’un genre microbien..

D4) Tester in situ, dans des rivières aux propriétés physico-chimiques contrastées, la pertinence des approches développées (chimiques - mesure de bioaccumulation, écotoxicologiques – PICT, moléculaires – puces à ADN et métatranscriptomique, et électrochimique – mesure d’activités enzymatiques) dans l’optique de les utiliser comme outils de biosurveillance des milieux aquatiques dans un contexte de contamination chimique et microbiologique.