Antibiotics in the environment : impact of metal oxides and effect on denitrification (Antibiotiques dans l'environnement : impact des oxydes métalliques et effet sur la dénitrification) Chen, Chen - (2023-06-02) / Université de Rennes Antibiotics in the environment : impact of metal oxides and effect on denitrification Accéder au document :  https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversion...

Langue : Anglais Directeur(s) de thèse:  Laverman, Anniet; Hanna, Khalil Discipline : Sciences de la terre et de l'environnement Laboratoire :  Ecobio Ecole Doctorale : EGAAL Classification : Sciences de la terre Mots-clés : Antibiotiques, Dénitrification, Birnessite, Milieu sédimentaire, Transport, Dégradation Antibiotiques  - Aspect environnemental Dénitrification Birnessite Sédiments littoraux

Résumé : Les antibiotiques sont devenus omniprésents dans l'environnement en raison de leur utilisation généralisée en médecine humaine et vétérinaire, ainsi qu'en agriculture. Ces composés peuvent persister dans les sédiments pendant de longues périodes, impactant potentiellement les processus microbiens et le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, les effets des polluants antibiotiques sur les bactéries peuvent être atténués par des minéraux naturels, tels que les oxydes de manganèse. Par conséquent, cette thèse se concentre sur les effets des antibiotiques sur les bactéries et les processus de dénitrification dans les écosystèmes sédimentaires fluviaux, en mettant l'accent sur l'interaction entre les antibiotiques, les minéraux et les bactéries. Dans la première partie, la résistance aux antibiotiques d'une bactérie dénitrifiante non pathogène, Pseudomonas veronii, a été étudiée ainsi que l’effet de plusieurs antibiotiques représentatifs sur son activité dénitrifiante. Dans la deuxième partie, les mécanismes de transformation de la ciprofloxacine et de la tétracycline par un minéral commun du sol, la birnessite (MnO2), ont été étudiés pour déterminer les effets des sous-produits de transformation sur la croissance et l'activité de la mêmee bactérie dénitrifiante. La troisième partie s'est concentrée sur le transport de la ciprofloxacine et de la tétracycline dans les sédiments de l'estuaire de la Seine (France), dans des conditions de réduction de nitrate. Ces résultats améliorent notre compréhension de l'activité antimicrobienne et de la toxicité des antibiotiques et de leurs sous-produits d'oxydation, en particulier contre les bactéries environnementales, ce qui a des implications importantes pour l'agriculture durable, la gestion de la qualité de l'eau et des sédiments, et les cycles biogéochimiques globaux. Abstract : Antibiotics have become ubiquitous in the environment due to their widespread use in human and veterinary medicine, as well as in agriculture. These compounds can persist in sediments for extended periods, potentially impacting microbial processes and ecosystem functioning. However, the effects of antibiotic pollutants on bacteria may be attenuated by natural minerals, such as manganese oxides. Therefore, this thesis focuses on the effects of antibiotics on denitrification bacteria and processes in river sedimentary ecosystems, with a specific emphasis on the interaction between antibiotics, minerals and bacteria. In the first part, the antibiotic resistance in a non-pathogenic denitrifying bacterium Pseudomonas veronii was investigated，compared with the effects of several representative antibiotics on denitrifying activity. In the second part, the mechanisms of transformation of ciprofloxacin and tetracycline by a common redox soil mineral, birnessite (MnO2), were first studied, and then the effects of transformation byproducts on both growth and activity on a denitrifying isolate were determined. The third part focused on the transport of ciprofloxacin and tetracycline in sediments from the Seine Estuary (France), under nitrate reducing conditions. These findings improve our understanding of the antimicrobial activity and toxicity of antibiotics and their oxidation by-products especially against environmental bacteria, which has important implications for sustainable agriculture, quality management of the sediment, and global biogeochemical cycles.