Diversité comparative des microbiomes et des résistomes dans les parcs d'engraissement de bovins de boucherie, les environnements en aval et les affluents d’eaux usées urbaines

Citation

Zaheer, R., Lakin, S.M., Polo, R.O., Cook, S.R., Larney, F.J., Morley, P.S., Booker, C.W., Hannon, S.J., Van Domselaar, G., Read, R.R., McAllister, T.A. (2019). Comparative diversity of microbiomes and Resistomes in beef feedlots, downstream environments and urban sewage influent, 19(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12866-019-1548-x

Résumé en langage clair

Le microbiome est défini comme l'ensemble des microorganismes présents dans un environnement donné, tandis que le résistome est l’ensemble de tous les gènes de résistance aux antibiotiques ainsi que leurs précurseurs dans les bactéries tant pathogènes que non pathogènes présentes dans un système. Notre étude montre une divergence croissante dans la nature du microbiome et du résistome à mesure que la distance par rapport au parc d'engraissement augmente. Conformément à l'utilisation des antimicrobiens, les gènes de résistance à la tétracycline et aux macrolides étaient prédominants dans le système de production bovine. Même si, dans les enclos naturels, la composition du microbiote des échantillons était semblable à celle des échantillons des enclos classiques, leur résistome était moins complexe. De même, le résistome des eux usées urbaines était indicateur des classes de médicaments utilisées chez l'humain, et la plus grande abondance de résistance au mercure pourrait être associée à la contamination de l'eau municipale par des produits ménagers et industriels. Les profils de résistance particuliers de diverses matrices d'échantillons dépendaient de la composition de la communauté microbienne ainsi que des différences dans la nature et la fréquence des contaminants médicamenteux, métalliques et biocides.

Résumé

© 2019, la Couronne. Contexte. Nous manquons de données comparatives sur les microbiomes et les résistomes dans les interfaces environnementales entre les systèmes de production animale et les milieux urbains. C’est pourquoi nous avons procédé à une analyse comparative du microbiote et des résistomes des métagénomes provenant de matières fécales de bovins, de l'eau de puisards, de sols agricoles fertilisés avec du fumier et d’eaux usées urbaines. Résultats. L'ADN métagénomique 1) d'échantillons composites de matières fécales (CF; n = 12) provenant de bovins en enclos dans quatre parcs d'engraissement en Alberta, au Canada; 2) de l'eau des puisards adjacents (EP; n = 13); 3) du sol (n = 4) des champs à proximité d'un des parcs d’engraissement; et 4) d’affluents d’eaux usées urbaines (EU; n = 6) de deux municipalités. Les échantillons ont été séquencés avec un système Illumina HiSeq 2000. Les Firmicutes étaient les organismes les plus courants (40 %) dans les échantillons composites de matières fécales, tandis que les Protéobactéries étaient les plus abondantes dans l’eau des puisards (64 %), le sol (60 %) et les eaux usées urbaines (83 %). Parmi les types d'échantillons, ceux des eaux usées urbaines présentaient la plus grande diversité de résistances aux antimicrobiens (RAM) et de résistances aux métaux et aux biocides (RMB) (classes 13 et 15), suivis des matières fécales (classes 10 et 8), de l’eau des puisards (8 et 4), et du sol (6 et 1). La plus grande abondance de gènes de résistance aux antimicrobiens (RAM) (GRAM) se trouvait dans les matières fécales, alors que les échantillons de sol ne présentaient qu’un très petit résistome, bien qu’unique, pour lequel il n’y avait pas de chevauchement avec celui des matières fécales ou des eaux de puisards. Dans le système de production bovine, la résistance à la tétracycline était prédominante, suivie de la résistance aux macrolides. Le résistome des eux usées urbaines comprenait des déterminants de résistance aux β-lactamines, aux macrolides, à la tétracycline, aux aminoglycosides, aux fluoroquinolones et à la fosfomycine. La résistance aux métaux et aux biocides représentait 26 % du résistome des eaux usées urbaines, avec une prédominance de la résistance au mercure. Conclusions. Cette étude démontre une divergence croissante dans la nature du microbiome et du résistome à mesure que la distance par rapport au parc d'engraissement augmente. Conformément à l'utilisation des antimicrobiens, les gènes de résistance à la tétracycline et aux macrolides étaient prédominants dans le système de production bovine. Un des parcs d'engraissement a fourni des échantillons d'enclos classiques (animaux élevés avec des antibiotiques) et naturels (animaux élevés sans antibiotiques). Même si, dans les enclos naturels, la composition du microbiote des échantillons était semblable à celle des échantillons des enclos classiques, leur résistome était moins complexe. De même, le résistome des eux usées urbaines était indicateur des classes de médicaments utilisées chez l'humain et la plus grande abondance de résistance au mercure pourrait être associée à la contamination de l'eau municipale par des produits ménagers et industriels.