Fate in the freshwater environment of oxytetracycline, oxolinic acid and flumequine, antibiotics used in fish farming
Devenir dans l'environnement dulçaquicole de l'oxytétracycline, l'acide oxolinique et la fluméquine, antibiotiques utilisés en thérapeutique piscicole
Abstract
About half of the 10500 t of antibiotics consumed per year in Europe are used in veterinary medicine. In fish farming, they are usually administered to fish directly in the water as medicated feed. The fate and effects of antibiotics, and particularly oxolinic acid (OA), umequine (FLU) and oxytetracycline (OTC), in the freshwater environment is causing increasing concern. The aim of this thesis is to study the fate of these antibiotics in the water, sediments and bryophytes of freshwater. The way to reach this goal was to develop original and reliable analytical methods in sediments and bryophytes which could then be used in experimental studies validated through field work. Stability studies in water showed that OA and FLU were not hydrolysed or biodegraded, but were slowly photodegraded, whereas OTC was biodegraded, hydrolysed and photodegraded. The physico-chemical properties of sediments were integrated in a study that showed the importance of organic matter, but also mineral composition of clays on antibiotics adsorption, desorption and degradation. Fontinalis antipyretica was found to be a good bioaccumulator of these three antibiotics. Field studies showed the interest of this moss in environmental monitoring, particularly for OTC. High concentrations for OTC, FLU and lower for OA were found in both bryophytes and sediments. The use of moss-bags revealed that environmental contamination was not only due to fish farms. The question of ecotoxicological risk is posed by the stability and the concentrations of OA, FLU and OTC in the freshwater environment.
Sur les 10500 t d'antibiotiques consommés en Europe chaque année, la moitié sont à usage vétérinaire. Ceux utilisés en pisciculture dulçaquicole sont généralement administrés aux poissons via un aliment distribué directement dans les bassins d'élevage. Leur devenir et leurs effets dans l'environnement aquatique notamment pour l'acide oxolinique (AO), la fluméquine (FLU) et l'oxytétracycline (OTC) suscitent donc un intérêt grandissant. L'objectif de cette thèse est d'étudier le devenir de ces trois antibiotiques dans l'eau, les sédiments et les bryophytes dulçaquicoles. La démarche a été de mettre au point et de valider des méthodes de dosage originales, sensibles, fidèles et précises dans les sédiments et les bryophytes afin de réaliser des études expérimentales finalement validées sur le terrain. Les études de stabilité dans l'eau indiquent que l'AO et la FLU ne sont pas sensibles aux phénomènes d'hydrolyse et de biodégradation et sont peu sensibles à la lumière alors que l'OTC est biodégradable, photosensible et hydrolysable. Une approche intégrant les caractéristiques physico-chimiques sédimentaires met en évidence l'influence de la fraction organique et de la nature minérale de la fraction argileuse des sédiments sur les phénomènes d'adsorption, de désorption et de dégradation de ces antibiotiques. Expérimentalement, Fontinalis antipyretica s'est révélé être un excellent bioaccumulateur des trois antibiotiques. Des études sur l'Elorn (Finistère, France) montrent son intérêt comme espèce sentinelle, notamment pour l'OTC. Des concentrations élevées en FLU, OTC et plus faibles en AO sont relevées à la fois dans les bryophytes et les sédiments. L'utilisation de mousses transférées a prouvé que cette contamination de l'environnement ne provient pas seulement des piscicultures. La stabilité et les concentrations des trois antibiotiques dans l'environnement dulçaquicole posent donc de réelles interrogations quant au risque écotoxicologique qu'ils représentent.