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National audience; Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

National audience; Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

/ Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

/ L'adaptation in situ des communautés microbiennes aux contaminants est le résultat de différents processus favorisant la sélection des espèces tolérantes et la disparition des espèces sensibles. De nombreuses études ont démontré l'intérêt de caractériser cette capacité d'adaptation pour diagnostiquer un niveau d'exposition à un contaminant chimique suffisant pour induire une modification de la communauté microbienne étudiée[1], suivant le concept PICT (Pollution Induced Community Tolerance[2]). Récemment, la mesure de la tolérance au cuivre de communautés microbiennes benthiques issues de sédiments superficiels provenant de différentes rivières nous a permis de mettre en évidence une relation exponentielle entre la tolérance microbienne au cuivre et les niveaux de contamination in situ dans ce compartiment. Ces premiers résultats suggèrent l'existence d'une tolérance microbienne basale qui permettrait de dépasser l'approche relative (i.e. la comparaison de sites contaminés avec une référence) utilisée jusqu'à présent. Néanmoins, l'application de l'approche PICT au sédiment, peu pris en considération jusqu'alors, a mis en évidence une problématique propre à cette matrice. En effet, les caractéristiques de cette matrice (granulométrie, quantité et qualité de matières organiques...) peuvent affecter la bio-disponibilité des contaminants lors des tests de toxicité et influencer leurs résultats indépendamment de la tolérance microbienne. Afin de s'affranchir de cet « effet matrice », nous avons comparé plusieurs méthodes pour détacher les communautés microbiennes du sédiment en conservant au maximum leur viabilité et activité (prérequis pour pouvoir réaliser les tests de toxicité). L'homogénéisation mécanique dans un tampon pyrophosphate a donné les meilleurs résultats et son application à des communautés microbiennes exposées au laboratoire à différents niveaux de cuivre a permis de mettre en évidence une acquisition de tolérance en lien avec l'exposition.

/ Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

International audience; In many aquatic ecosystems, sediments are an essential compartment, which supports high levels of specific and functional biodiversity thus contributing to ecological functioning. Sediments are exposed to inputs from ground or surface waters and from surrounding watershed that can lead to the accumulation of toxic and persistent contaminants potentially harmful for benthic sediment-living communities, including microbial assemblages. As benthic microbial communities play crucial roles in ecological processes such as organic matter recycling and biomass production, we performed a 21-day laboratory channel experiment to assess the structural and functional impact of metals on natural microbial communities chronically exposed to sediments spiked with copper (Cu) and/or arsenic (As) alone or mixed at environmentally relevant concentrations (40 mg kg-1 for each metal). Heterotrophic microbial community responses to metals were evaluated both in terms of genetic structure (using ARISA analysis) and functional potential (using exoenzymatic, metabolic and functional genes analyses). Exposure to Cu had rapid marked effects on the structure and most of the functions of the exposed communities. Exposure to As had almost undetectable effects, possibly due to both lack of As bioavailability or toxicity toward the exposed communities. However, when the two metals were combined, certain functional responses suggested a possible interaction between Cu and As toxicity on heterotrophic communities. We also observed temporal dynamics in the functional response of sediment communities to chronic Cu exposure, alone or in mixture, with some functions being resilient and others being impacted throughout the experiment or only after several weeks of exposure. Taken together, these findings reveal that metal contamination of sediment could impact both the genetic structure and the functional potential of chronically exposed microbial communities. Given their functional role in aquatic ecosystems, it poses an ecological risk as it may impact ecosystem functioning.

International audience; Sediments play a critical role in biogeochemical cycling and in the maintenance of the biodiversity. They are natural sinks for many contaminants which can accumulate over time and impact exposed communities, thereby disturbing the functioning of aquatic ecosystems. However, knowledge about the functional effects of contaminants on benthic communities is scarce and there is a need of ecosystem functioning indicators of ecotoxicological impacts. In the present microcosm study, we assessed the individual and combined effects of Cu and As (40 mg kg dw-1 each, 21 days of exposure) on the capacity of natural micro- and macro-organism communities from an uncontaminated river sediment to consume and decompose particulate organic matter using the bait lamina method (ISO 18311) as well as artificial tablets consisting of cellulose, bran flakes and active coal embedded in an agar matrix. The sediment toxicity was also evaluated using the standardized ostracod toxicity test (ISO 14371:2012). The two tested substrates (i.e. bait lamina and artificial tablets) showed similar results with low effects of As on feeding activity and organic matter breakdown whereas Cu demonstrated a strongest functional effect. When the two metals were combined, a total functional inhibition was observed, whatever the kind of substrate. The ostracod toxicity test also showed high toxicity of Cu-spiked and mixture-spiked sediments and low toxicity of As-spiked sediments. Our results highlight the relevance of artificial organic matter substrates to assess the functional effects of contaminants on sediment micro- and macro-organism communities, opening new perspectives to assess the functional integrity of contaminated sediments.

Benthic ecosystems are important areas both in terms of biodiversity and functioning. They are receiving direct or indirect inputs from the water column or from the watershed and may therefore be accumulating zones for contaminants. Many benthic and epibenthic organisms may be exposed to these substances, with as consequences, disruption of ecological traits and functions at the ecosystem level such as changes in benthic community structure and ecosystem functioning. However, knowledge about the ecotoxicological effects of accumulated contaminants at the benthic community level is scarce. Accordingly, the present study aimed at assessing the functional impact of chronic exposure to environmental concentrations of metals on natural sediment communities. We evaluate the usefulness of assessing/studying feeding activity and organic matter breakdown as endpoints, using two kinds of artificial organic matter substrates.

Ce numéro comprend les articles issus du colloque de restitution Ecophyto Recherche « Des outils et des dispositifs pour éclairer les décisions, explorer les possibles et accompagner la transition vers des systèmes économes et multi-performants », qui s’est tenu à Saint-Malo, du 22 au 24 mars 2017.; Quels indicateurs microbiens pour évaluer l’impact écotoxicologique des pesticides sur des fonctions écosystémiques terrestres et aquatiques ?

Etudes après études, les pesticides sont identifiés comme une menace pour la diversité et l’activité des microorganismes des sols. Bien que cette menace soit identifiée, nous restons démunis pour estimer l’impact écotoxicologique des pesticides sur des fonctions écosystémiques des sols. Ainsi, l’évaluation a priori des effets des pesticides sur les microorganismes des sols repose sur l’estimation de leur impact sur la minéralisation du carbone et de l’azote. Ces tests trop globaux ne rendent pas compte de l’effet des pesticides sur les microorganismes. Cette étude a testé un bouquet d’indicateurs pour évaluer l’impact écotoxicologique de pesticides sur les communautés microbiennes supportant des fonctions écosystémiques des sols et des sédiments. Elle a permis le développement de nouveaux outils et de normes ISO pouvant être utilisés pour évaluer l’impact a priori et a posteriori des pesticides sur la diversité et l’activité des microorganismes des sols et des sédiments., What microbial indicators to assess the ecotoxicological impact of pesticides on terrestrial and aquatic ecosystem functions? Studies after studies, pesticides are identified as a major threat for the diversity and activity of soil microorganisms. Although identified as a threat, there is a lack of methods to estimate the ecotoxicological impact of pesticides on soil ecosystemic functions. Indeed a priori evaluation of pesticide effects on soil microorganisms relies solely on the estimation of their impact on carbon and nitrogen mineralisation. These global tests did not allow to properly measure the effects of pesticides on soil microorganisms. This study tested a panel of indicators to evaluate the ecotoxicological impact of pesticides on microbial communities supporting soil and sediment ecosystemic functions. It leads to the development of new tools and ISO standards ready to be used to evaluate the a priori and a posteriori impact of pesticides on the diversity and activity of soil and sediment microorganisms.

International audience; Diuron was found to be mineralized in buffer strip soil (BS) and in the sediments (SED) of the Morcille river in the Beaujolais vineyard repeatedly treated with this herbicide. Enrichment cultures from BS and SED samples led to the isolation of three bacterial strains transforming diuron to 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA) its aniline derivative. 16S rRNA sequencing revealed that they belonged to the genus Arthrobacter (99% of similarity to Arthrobacter globiformis strain K01-01) and were designated as Arthrobacter sp. BS1, BS2 and SED1. Diuron-degrading potential characterized by sequencing of the puhA gene, characterizing the diuron-degradaing potential, revealed 99% similarity to A. globiformis strain D47 puhA gene isolated a decade ago in the UK. These isolates were also able to use chlorotoluron for their growth. Although able to degrade linuron and monolinuron to related aniline derivatives they were not growing on them. Enrichment cultures led to the isolation of a strain from the sediments entirely degrading 3,4-DCA. 16S rRNA sequence analysis showed that it was affiliated to the genus Achromobacter (99% of similarity to Achromobacter sp. CH1) and was designated as Achromobacter sp. SP1. The dcaQ gene encoding enzyme responsible for the transformation of 3,4-DCA to chlorocatechol was found in SP1 with 99% similarity to that of Comamonas testosteroni WDL7. This isolate also used for its growth a range of anilines (3-chloro-4-methyl-aniline, 4-isopropylaniline, 4-chloroaniline, 3-chloroaniline, 4-bromoaniline). The mixed culture composed of BS2 and SP1 strains entirely mineralizes 14C-diuron to 14CO2. Diuron-mineralization observed in the enrichment culture could result from the metabolic cooperation between these two populations.