# Quel impact à long terme des antibiotiques persistants apportés au sol lors de l'épandage de lisiers ?

Christian Mougin, Angélique Igel-Egalon, Nathalie Cheviron, Christelle Marrauld, Cedric Repinçay, Mickael Hedde, Guillermina Hernandez Raquet

► To cite this version:

Christian Mougin, Angélique Igel-Egalon, Nathalie Cheviron, Christelle Marrauld, Cedric Repinçay, et al.. Quel impact à long terme des antibiotiques persistants apportés au sol lors de l'épandage de lisiers?. 4ème Séminaire d'Ecotoxicologie de l'INRA, Nov 2011, St Lager, France. hal-01602049

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Submitted on 6 Jun 2020

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# Quel impact à long terme des antibiotiques apportés au sol lors de l'épandage de lisiers ?
## L'exemple de la ciprofloxacine

C. Mougin, A. Igel-Egalon, N. Cheviron, C. Marrauld, C. Repinçay, M. Hedde, G. Hernandez-Raquet*

UR251 PESSAC, INRA, Versailles

*UMR5504 LISBP, CNRS/INRA/INSA, Toulouse

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http://www-pessac.versailles.inra.fr, mougin@versailles.inra.fr

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Ingenierie des Systèmes Biologiques
et des Procédés

ALIMENTATION
AGRICULTURE
ENVIRONNEMENT

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* Un questionnement sur l'utilisation raisonnée des antibiotiques

* Une progression constante de l'antibiorésistance

## Emission massive

- résidus de matière active et de métabolites

- de bactéries/gènes de résistance

## Bases génétiques

- flexibilité génétique infinie des bactéries

## Echanges de matériel génétique

- bactéries environnementales/commensales/pathogènes

## EVOLUTION DE LA RESISTANCE DE E.COLI AUX ANTIBIOTIQUES

BICHAT - CLAUDE BERNARD 1991-2001

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A. Andremont, 2004
# Les fluoroquinolones

* Antibiotiques à large spectre, inhibiteurs de la replication de l'ADN Très utilisés depuis 1980

* Usage en médecine humaine (urinaire, intestinale...) Bioterrorisme

* Usage en médecine vétérinaire : ciprofloxacine (+ enrofloxacine)
ANSES-ANVM 2011 : 1067 T d'antibiotiques en 2009
4,9 T de CIP, + 49% en 10 ans
90% utilisés sur les animaux de rente
0,39 mg/kg poids vif

► contamination des lisiers (µg/L), eaux usées, boues de STEP, sols
# Objectifs et stratégie

## Scénario : apport au sol de lisier de porc contaminé

* Aquérir des données sur le devenir de la ciprofloxacine dans les sols

- cosmes, radiotraceur

* Evaluer l'impact éventuel de cet antibiotique sur les micro-organismes et le fonctionnement du sol

- cosmes, molécule froide
# Devenir de la ciprofloxacine

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## 2-¹⁴C-Ciprofloxacine (x1000)

1 kg sol : 22% S, 61% L, 17% A, pH 7,1, CO 1%, 70% CRE

Cosme 1 : lisier bio 30T ms/ha

Cosme 2 : lisier + CIP 25 µg/kg

Cosme 2 : lisier + CIP 250 µg/kg

Cosme 4 : CIP 250 µg/kg

+ 1kg de sol non contaminé

- Minéralisation pendant 84 j

- Répartition à To, 28, 56 et 84 j

- Transfert sol/blé à 56 j

(Plateforme analytique environnementale EGER)

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20 mm de pluie à 70 j

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Caractérisation chimique
# Devenir de la ciprofloxacine

En général

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La ciprofloxacine

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► Absence de minéralisation
Stabilisation rapide et intense

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# Hyp 1 : (éco)-toxicité

* Inhibition de l'activité biologique ?

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Blé

- 100 % de germination

- Biomasse : > Tm sauf condition 3 (-20%)

Aporectodea longa
et calliginosa

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- Pas de mortalité

- Activité maintenue

## Pas d'effets toxiques identifiés
# Hyp 2 : biodisponibilité

* Quel comportement dans les sols ?

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Fig. 4. CIP adsorption as affected by solution pH. The line of the inset shows the change of $K_a$ as a function of pH.</figcaption></figure>

Montmorillonite

Vasudevan et al., 2009

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

- Notre sol :
60% de smectite (montmorillonite) à
forte CEC (100-150 cmol+/kg)

► Mêmes interactions > forte rétention
# Hyp 3 : « récalcitrance »

* Une structure chimique non dégradable ?

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

* Dégradation possible, une étude à lancer!
# Les transferts

* Vers la plante : blé, après 28 jours de croissance (semis à 56 j)

- condition 2 : traces de ¹⁴C : 3,2 ng CIP/g blé (PS)

- condition 3 : 0,015 % du ¹⁴C initial : 37,4 ng CIP/g blé (PS)

- condition 4 : 0,022 % du ¹⁴C initial : 56,1 ng CIP/g blé (PS)

* Vers les eaux, après 70 jours

- condition 2 : pas de traces de ¹⁴C

- condition 3 : 0,014 % du ¹⁴C initial : 0,46 µg CIP/L

- condition 4 : 0,005 % du ¹⁴C initial : 0,16 µg CIP/L

* Vers l'horizon de sol inférieur : ≈ 20 % du ¹⁴C initial

► Un transfert réel
# Et les vers de terre ?

* Apport de 2 A. longa et de 2 A. calliginosa à l'issue des 84 j

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

* Quelle action ?
# Impact de la ciprofloxacine

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Ciprofloxacine : « doses réalistes »

1 kg sol : 22% S, 61% L, 17% A, pH 7,1, CO 1%
70% CRE

Condition 1 : lisier bio 30T ms/ha

Condition 2 : lisier + CIP 25 ng/kg

Condition 3 : lisier + CIP 250 ng/kg

- Mesures à T0, 7, 14 et 28 j d'incubation

Activités : LAC, ADH, ACP, GLU

Litter-bag (28 jours)

Biomasses : ADN spécifique par qPCR
# Impact de la ciprofloxacine

* Litter-bag : pas d'effet de la CIP sur la dégradation de MO (18-24 %)

* Activités enzymatiques : ADH

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* Biomasse : biomasse bactérienne

► Une approche à réaliser en considérent la structure des communautés ?
Conclusions

* La ciprofloxacine apportée au sol est fortement stabilisée

* Une faible proportion est transférable

* Les indicateurs microbiens utilisés ne permettent pas de mettre en évidence d'impact fort de l'antibiotique sur la micro-flore

► Quel risque écotoxique et sanitaire sur le long terme ?
(nouvelles générations de fluoroquinolones)

* Les vers de terre permettent une remobilisation et une dégradation de la ciprofloxacine

► Vers des approches intégrées ?
# Perspectives

* Etude de la transformation de la CIP par le champignon filamenteux *T. versicolor*

* Etude de la transformation de la CIP par les vers de terre

* Etude de la répartition de la CIP dans le sol en présence des vers de terre

* Etudes impacts en intégrant la structures des communautés et des groupes fonctionnels spécifiques

* Vers un projet ANR et/ou MP GISA?
## Financeurs

AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE

ADEME

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INRA

Pa

Merci pour votre attention

Pessac

Librairie INRA

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Inserm

Cemagref

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ALIMENTATION
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