Temporal Dynamics of Antibiotic Resistome in the Plastisphere during Microbial Colonization

Catégorie : Plastisphère
Date :21 octobre 2020
Avis TSC : Les micro-organismes ont deux formes de vie principale l’une en suspension dans l’eau, l’autre fixée à un support. Cette dernière est en général préférée, en particulier dans les environnements ou la quantité de matière nutritive est faible où variable. Sous forme fixée, les micro-organismes vont secréter des exopolymères qui vont permettre l’adhésion au support et aussi la filtration et la captation des matières nutritives et parfois la protection vis-à-vis d’agents toxiques. Ces biofilms sont parfois constitués de plusieurs espèces de microorganismes qui vivent en synergie les uns par rapport aux autres. Ce sont donc de véritables écosystèmes à leur échelle. D’autres modifications significatives interviennent dans ce mode de vie fixé. Le taux d’échange de matériel génétique est fortement augmenté, comparé à celui observé quand les microorganismes restent en suspension dans l’eau. Il en résulte que les gènes contribuant à la résistance aux antibiotiques sont beaucoup plus rapidement transférés d’une bactérie à l’autre dans les biofilms. L’augmentation des microdébris de plastique favorise le développement de ces biofilms et donc la transmission des gènes de résistance aux antibiotiques. Si ces biofilms et ces particules entrent à nouveau dans notre chaîne alimentaire humaine, nous aurons un retour de ces gènes de résistance dans notre organisme, ce qui pourrait poser de sérieux problèmes de santé à court terme. En effet, de nombreuses molécules d’antibiotiques sont maintenant inefficaces et le nombre de nouvelles molécules disponibles se réduit d’année en année.
Yang, Kai; Chen, Qing-Lin; Chen, Mo-Lian; Li, Hong-Zhe; Liao, Hu; Pu, Qiang; Zhu, Yong-Guan; Cui, Li.
Environmental science & technology : 54 (DocId: 18) 11322–11332.
The increasing and simultaneous pollution of plastic debris and antibiotic resistance in aquatic environments makes plastisphere a great health concern. However, the development process of antibiotic resistome in the plastisphere is largely unknown, impeding risk assessment associated with plastics. Here, we profiled the temporal dynamics of antibiotic resistance genes (ARGs), mobile genetic elements (MGEs), and microbial composition in the plastisphere from initial microbial colonization to biofilm formation in urban water. A total of 82 ARGs, 12 MGEs, and 63 bacterial pathogens were detected in the plastisphere and categorized as the pioneering, intermediate, and persistent ones. The high number of five MGEs and six ARGs persistently detected in the whole microbial colonization process was regarded as a major concern because of their potential role in disseminating antibiotic resistance. In addition to genomic analysis, D2O-labeled single-cell Raman spectroscopy was employed to interrogate the ecophysiology of plastisphere in a culture-independent way and demonstrated that the plastisphere was inherently more tolerant to antibiotics than bacterioplankton. Finally, by combining persistent MGEs, intensified colonization of pathogenic bacteria, increased tolerance to antibiotic, and potential trophic transfer into a holistic risk analysis, the plastisphere was indicated to constitute a hot spot to acquire and spread antibiotic resistance and impose a long-term risk to ecosystems and human health. These findings provide important insights into the antibiotic resistome and ecological risk of the plastisphere and highlight the necessity for comprehensive surveillance of plastisphere.