Exposition des eaux souterraines peu profondes à Escherichia coli résistant aux antibiotiques : approche hydrochimique pour identifier les sources et les voies de transfert

Shallow groundwater exposure to antibiotic resistant Escherichia coli: hydrochemical approach to identify sources and transfer pathways

¹ BRGM, Service géologique français, France
² INRA Dijon UMR1347 Agroécologie, Pôle Microbiologie Environnementale et Risque Sanitaire: écologie microbienne, microbiologie, détection moléculaire, France
³ Laboratoire départemental de la Côte d'Or (Contrôle de la qualité des eaux), France
⁴ Laboratoire de Bactériologie, Plateau Technique de Biologie, CHU Dijon

Résumé

L'antibiorésistance est une préoccupation croissante en termes de santé humaine et animale au niveau international. Escherichia coli est responsable de nombreuses infections chez l'Homme comme les infections urinaires, mais aussi des infections plus sévères (septicémies). Le but du travail est de suivre l'impact des eaux usées sur la qualité de l'eau et d'évaluer la capacité des E. coli résistantes aux céphalosporines de 3ème génération ou C3G (productrices de beta-lactamase à spectre élargi ou BLSE de type CTX-M) à se propager et survivre dans les eaux du bassin versant de l'Ouche (Bourgogne, France).

Une stratégie pour l'échantillonnage des eaux de surface et souterraines a été déployée selon les contextes hydrogéologiques, l'utilisation des terres et les rejets de STEU. L'approche hydrochimique s'appuie sur l'analyse des paramètres chimiques tels que les nitrates et le bore complétés par l'analyse de Terres rares dont le gadolinium et le suivi de produits pharmaceutiques (caféine, carbamazépine, paracétamol, ibuprofène).

Les premiers résultats montrent une contamination des eaux de surface par des souches d'E. coli productrices de BLSE. Cette dissémination est associée au rejet des eaux usées dans le milieu. On note néanmoins qu'au niveau de la nappe alluviale le transfert d'E. coli est nul à faible et celui des d'E. coli productrices de BLSE est nul. Dans ce contexte, la filtration des eaux de surface par les berges et potentiellement les temps de transfert jouent en faveur de l'épuration des E. coli A l'inverse en secteur karstique, on note la présence d'E. coli productrices de BLSE au niveau des émergences. Contrairement aux eaux de la nappe alluviale qui bénéficie d'une épuration naturelle, les eaux karstiques semblent fortement vulnérables.

Abstract

Antimicrobial resistance is a growing public health concern in European hospitals and communities. Escherichia coli is one of the most common agents of bacterial infection which causes urinary tract infections as well as more serious infections (septicemia). The aim of the project is to investigate the prevalence of extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) producing E. coli that are resistant to third generation cephalosporins, in waste water treatment plants in the Burgundy region and to monitor the impact of treated effluents on water quality in the Ouche watershed. CTX-M is a recently occurring ESBL, encoded by the blaCTX-M genes, which causes resistance to 3rd generation cephalosporins (3GC).

A regional strategy for sampling surface and ground waters had be carried out in relation to existing data, in order to evaluate the capacity of CTX-M producing E. coli to spread and survive in water resources.

To characterize the dissemination of ESBL producing E. coli in the aquatic system, we selected several sampling points according to hydrogeological contexts, land use and waste water plants with a particular interest for karst aquifers that are predominant in the studied area. For each sampling point, we combined microbial and chemical approaches. Inorganic elements (including trace elements) were analyses completed by REE (ie Gadolinium anomaly) and pharmaceutical products (caffeine, carbamazepine, ibuprofen and acetaminophen).

From the presence or absence of ESBL producing E. coli, we attempt to identify the sources and vectors of water contamination. The first results show the contamination of surface water with ESBL producing E. coli. This dissemination is associated with the discharge of treated sewage into the environment. Nevertheless, in alluvial aquifer transfers of E. coli is low to zero and ESBL producing E. coli is zero. In this context, surface water is filtrated by the river banks which prevent the E. coli migrationtoward ground water. On the opposite, in karstic area, we note the presence at low level of ESBL producing E. coli in ground water and springs. Unlike the waters of the alluvial aquifer, karstic waters are highly vulnerable.