Projet ANR-07-BLAN-0195 – ANTIBI-EAU : Interactions bactéries - ANTIBIotiques dans les installations de traitement des EAUx usées
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE-EST (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE-EST)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Université de Lorraine; Université de Reims Champagne-Ardenne
Montant : 340000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte scientifique et objectifs du projet : La présence dans l'environnement de substances pharmaceutiques est un problème d'intérêt général. Ces composés biologiquement actifs, hydrophiles et persistants sont introduits dans le cycle de l'eau par l'intermédiaire des eaux usées et sont rejetés, si la barrière constituée par le traitement de ces dernières n'est pas suffisamment efficace, dans le milieu naturel. Il est ensuite possible de les retrouver dans l'eau potable produite à partir d'eaux de surface ou de nappes phréatiques, lesquelles sont susceptibles d'être rechargées à partir d'eaux usées traitées. Certains de ces produits ainsi que leurs métabolites sont des perturbateurs endocriniens et constituent un risque pour les êtres vivants. Le cas des antibiotiques est plus complexe car ils peuvent interférer, de par leur nature bactéricide et bactériostatique, avec les bactéries mises en jeu dans les systèmes de traitement des eaux usées par voie biologique, en particulier ceux à boues activées qui sont utilisés dans la plupart des sites urbains. L'adaptation de ces bactéries sur le long terme à un antibiotique donné n'est pas exclue, avec risque de transfert de la résistance à des bactéries pathogènes. Les boues activées sont constituées de flocs de bactéries, filamenteuses et non-filamenteuses dont la cohésion est assurée par des substances polymériques excrétées par les bactéries (EPS). Le transport et le transfert d'une substance toxique présente dans l'eau usée jusqu'aux bactéries plus ou moins sensibles contenues dans les flocs se fait par diffusion de la substance à travers les EPS. Ces phénomènes dépendent de l'organisation spatiale des bactéries et des EPS. Le projet consiste à développer un modèle multi-échelle du floc tenant -  compte de la nature des bactéries et des EPS, ainsi que de leur localisation dans le floc, afin de pouvoir prédire l'action d'un antibiotique sur les bactéries en fonction des conditions opératoires du procédé de traitement des eaux usées. On s'intéressera plus particulièrement à un antibiotique de type macrolide, l'érythromycine. Description du projet, méthodologie : Pour atteindre ce but un ensemble de méthodes permettant une caractérisation multi-échelle des flocs sera mise en oeuvre. La répartition spatiale et la nature des bactéries, filamenteuses et non-filamenteuses et des EPS, ainsi que le transfert de l'antibiotique sera étudiée par microscopie optique (à champ clair et en épifluorescence), confocale laser et laser multiphotonique avec l'utilisation de marqueurs (intégrité membranaire, type d'EPS, antibiotique rendu fluorescent, etc.) et par microscopie infra-rouge et Raman. Les EPS seront également caractérisées après extraction et séparation chromatographique par des méthodes spectroscopiques (fluorescence en phase liquide, infra-rouge et Raman après cristallisation). -  Ces méthodes seront appliquées lors de tests de toxicité en réacteur discontinu effectués sur des flocs de boues activées obtenus dans différentes conditions opératoires (boues de stations urbaines conditionnées ou non par ajout de chlorure ferrique ou de polyélectrolytes, -  par cycle de congélation/décongélation, etc ; boues de réacteurs de laboratoire obtenues sur substrat synthétique, en réacteur aéré avec décanteur ou dans un réacteur à membrane). L'ensemble de ces données sera utilisé pour identifier les paramètres d'un modèle multi échelle permettant de représenter l'attaque des bactéries au sein du floc par l'antibiotique et la perte d'efficacité de traitement au sein de l'ensemble de la culture. Le modèle prendra en compte la nature des bactéries (filamenteuses, non filamenteuses, nitrifiantes) et des EPS, ainsi que leur localisation respective. Résultats attendus : Ce modèle devrait permettre d'aider au développement de nouveaux systèmes de traitement et à l'amélioration de systèmes de traitement existants capables de rejeter sans danger pour l'environnement des eaux usées polluées par des composés