12 novembre 2019

Impacts sanitaires et environnementaux d’un usage irraisonné des biocides Dr Philippe Carenco, Médecin hygiéniste

Les désinfectants et les antiseptiques font partie des substances dites « biocides », identifiées par une Directive européenne de 1998, révisée en 2012. Conformément au Règlement relatif aux produits biocides (no 528/2012), les biocides répondent à la définition suivante : toute substance ou tout mélange, sous la forme dans laquelle il est livré à l’utilisateur, constitué d’une ou plusieurs substances actives, en contenant ou en générant, qui est destiné à détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles, à en prévenir l’action ou à les combattre de toute autre manière par une action autre qu’une simple action physique ou mécanique.

Les biocides comprennent désinfectants, antiseptiques, antibiotiques, antiparasitaires, pesticides, insecticides, raticides, tous produits largement utilisés tant en médecine humaine que vétérinaire, en industrie agroalimentaire, en horticulture et agriculture (produits phytosanitaires).

 

Ecotoxicité

Un effet toxique est la conjonction de la toxicité intrinsèque d’une substance vis-à-vis d’une espèce vivante dans des conditions de milieu déterminées et d’une exposition de cette espèce à la substance. Pour les produits chimiques tels que les détergents-désinfectants et les désinfectants, les tests de laboratoire les plus pertinents pour évaluer la toxicité aigüe du produit sont réalisés sur diverses espèces vivantes représentatives de différents compartiments du réseau trophique : bactéries, algues, daphnies et poissons.41

La principale empreinte sur la biodiversité des biocides est portée par l’écotoxicité de ces produits. L’impact sur la microflore et la microfaune en particulier dans les milieux aquatiques retentit sur l’ensemble des chaines trophiques. L’étude SIPIBEL illustre cet impact : la surveillance des effluents durant 4 ans, a montré que l’effluent hospitalier était nettement plus écotoxique que l’effluent urbain. 40

Acquisition des résistances aux biocides

Les résistances bactériennes découlent d’une adaptation à leur environnement afin d’assurer leur survie. Or, la réponse des bactéries aux biocides comporte de nombreux mécanismes communs à tous les mécanismes d’agression.

Ce processus  d’acquisition de résistance par transfert d’information génétique. Ce transfert de gènes entre bactéries, souvent d’espèces différentes, se produit à partir d’un important stock de gènes de résistance (20 000 gènes), rapidement, entre des espèces bactériennes très différentes, à partir des différents microbiotes humain, animal ou environnemental (notamment les STEP), et au sein des biofilms constituant la forme d’organisation naturelle du monde bactérien en colonies multi-espèces communicantes.6, 7, 8 ,9

Les différentes échelles du transfert génétique

Les unités de transfert sont le plus souvent des éléments génétiques mobiles, c’est à dire des fragments de génome intégrés à des séquences de gènes capables de se connecter entre eux et au sein de plus grosses structures génétiques.12

Depuis le gène élémentaire sont ainsi assemblés des intégrons, des transposons, des plasmides, toutes structures transférables conférant à la bactérie réceptrice des propriétés qui lui permettront, le cas échéant, de survivre et de se reproduire au détriment des bactéries dépourvues de cet avantage sélectif. Au sein de ces séquences de gènes coexistent des gènes conférant une résistance aux désinfectants, d’autres plus spécifiquement aux antibiotiques, mais nombre de ces gènes agissent de concert sur plusieurs types de biocides, par un mécanisme d’action commun (comme les gènes induisant l’efflux du biocide hors de la bactérie)

Mais les bactéries elles-mêmes peuvent être transmises lors des contacts directs ou indirects entre individus. Les transmissions associées aux soins se situent dans ce cas de figure.

L’origine très ancienne de la résistance aux biocides

L’origine des résistances aux désinfectants se situe dans un très lointain passé, bien avant l’ère des antibiotiques, notamment la résistance au mercure.

Le potentiel d’oxydo-réduction du mercure peut varier, mais seul l’état oxydé est toxique. Par conséquent, les protéines qui détoxifient le mercure sont apparues il y a 2,5 milliards d’années lorsque la biosphère est devenue oxygénée 14. Les transposons de résistance au mercure ont été une caractéristique des bactéries résiduaires du sol pendant très longtemps15, 16. Or, on observe aujourd’hui que la résistance multiple aux antibiotiques est très fortement associée aux gènes de résistance au mercure, et que leurs gènes respectifs sont proches sur les transposons. Cette proximité entraîne leur expression conjointe.

La résistance au mercure a été facilitée par son exploitation minière et ses usages industriels et médicaux, avant même l’arrivée des antibiotiques. Or, les gènes de résistance aux antibiotiques ont commencé apparaître peu de temps après l’introduction clinique des antibiotiques17 et cette co-sélection conduit toujours la liaison croissante entre ces résistances. Ainsi, il existe un lien fort entre la résistance aux antibiotiques et la résistance au mercure.

De la même façon, il existe un lien étroit entre la multirésistance des bactéries gram négatives et la présence d’une famille de gènes qui confère la résistance aux ammoniums quaternaires et à la chlorhexidine, les deux composants les plus utilisés dans les désinfectants.

D’autre part, des bactéries conservées dans les sédiments gelés du grand Nord canadien, d’un âge estimé à 5000 ans contiennent des nucléotides similaires aux gènes de résistances aux antibiotiques modernes : la vie recycle ainsi ses méthodes de réponse au stress42. 

L’accumulation progressive des gènes de résistance

Pour leur survie, les bactéries ne distinguent pas les antibiotiques des autres menaces : désinfectants, antiseptiques, car tous ces biocides induisent l’activation des gènes de résistance. On a montré récemment que la réponse  des bactéries au stress (réponse SOS), qui peut être induite par une exposition aux antibiotiques, peut multiplier de 340 fois le phénomène d’excision et d’intégration de gènes de résistance.19

La résistance n’apparaît pas au moment de l’utilisation des biocides

L’efficacité quotidienne des biocides utilisés à l’hôpital et la pauvreté microbiologique de ses effluents montrent n’est pas le lieu adéquat pour l’adaptation des bactéries aux désinfectants : les concentrations utilisées y sont largement supérieures aux capacités de défense bactériennes26. S’il existe des cas publiés de résistance de certaines souches à des produits biocides concentrés, ils restent anecdotiques bien qu’éclairants sur les capacités d’adaptation des bactéries en milieu extrême.20

La plasticité génomique à l’origine des résistances aux biocides s’exprime dans le réseau d’assainissement puis dans l’environnement

La capacité à élaborer des mécanismes de défense peut être mise en œuvre en conditions favorables :

  • temps de contact entre la bactérie et les biocides suffisant,
  • concentration sublétaleen biocide
  • au sein du réseau d’assainissement, où le biocide ne peut être épuré du fait de sa toxicité pour les bactéries épuratrices.
  • Grâce aux pseudomonacées, qui du fait de leur plasticité et de leur rôle majeur dans la constitution du biofilm, permettent l’acquisition et la transmission des résistances au sein du réseau d’assainissement puis dans l’environnement via les boues des stations d’épuration.22

Schéma des effets des biocides selon leur concentration

Impact des biocides de l’effluent hospitalier sur le réseau d’assainissement

La diffusion des groupes de gènes  de résistances à partir des effluents dans les milieux anthropisés et naturels a été étudiée.22 La concentration moyenne en gènes de résistances est équivalente dans les effluents issus des différentes activités humaines, qu’il s’agisse des hôpitaux, des maisons de retraite, des abattoirs, des stations d’épuration urbaines. Elle est plus faible dans les milieux aquatiques naturels (lacs, rivières).

Les effluents hospitaliers sont microbiologiquement très pauvres en raison des biocides (désinfectants et antibiotiques) qu’ils contiennent, ce qui peut d’ailleurs limiter les capacités épuratoires de l’effluent23. Par contre, les bactéries qu’ils contiennent sont nettement plus équipées en gènes de résistance qui leur permettent d’y survivre. Les hôpitaux contribuent ainsi à la diffusion et à la progression de l’antibiorésistance et de la résistance aux biocides.

Les espèces animales sauvages sont impliquées à leur tour

Des espèces animales sauvages ont acquis dans l’environnement (ou en lien avec une fréquentation des dépôts de déchets ou des eaux usées ?) des bactéries porteuses de gènes de résistance dans leur microbiote. Une étude chez les oiseaux de l’Arctique révèle 8,2% d’oiseaux porteurs de souches d’E. coli multi-résistantes, sans doute favorisées par les grandes migrations fréquentes chez ces espèces. 24 Les échanges entre les différents réservoirs de gènes de résistance ont été modélisés.

Vittecoq M, Renaud F, 2014

Antibiorésistance- Dynamique des échanges entre les milieux- Vittecoq M, Renaud F, 2014

Les observations de co-résistance et de résistances croisées entre biocides et antibiotiques se multiplient

Ainsi, les biocides contribuent à des phénomènes d’antibiorésistance par le biais de mécanismes de co-résistance ou de résistance croisée.1,26 On parle de co-résistance lorsqu’au moins deux mécanismes de résistance sont portés par une même bactérie. La co-résistance peut provenir de l’acquisition d’une unité génétique qui contient plusieurs gènes de résistance. Le phénomène de résistance croisée correspond quant à lui à un seul mécanisme de résistance permettant de contrer plusieurs agents anti-bactériens.  La résistance croisée peut provenir de l’expression d’une seule pompe à efflux qui peut exporter activement à la fois les ammoniums quaternaires et les antibiotiques. 26

Dans ce même cadre, une diminution de la sensibilité aux antibiotiques a été rapportée chez des souches bactériennes exposées à une dose subinhibitrice de biocides De même que l’exposition de bactéries aux biocides peut sélectionner des mutants résistants aux antibiotiques. 28

En dehors du contexte agro-alimentaire, la plupart des formulations à base d’ammonium quaternaire ne demande pas de rinçage à l’eau après leur application, ce qui implique que le temps de contact des bactéries avec ce type de biocides peut être prolongé. 29 Une longue période de contact avec un ammonium quaternaire doté d’une faible réactivité chimique peut exposer les bactéries à des concentrations subinhibitrices. Ceci favorise la survie de clones dont la susceptibilité aux composés antibactériens (biocides et antibiotiques compris) est diminuée. 30

D’autres auteurs rapportent des résultats analogues de résistance croisée avec le Triclosan, biocide très utilisé dans le domaine des produits d’hygiène personnelle et d’entretien domestique vendus comme « anti-bactériens » à grand renfort de marketing.32,33 Cet organo-chloré proche des chlorophénols est un puissant inducteur de résistances bactériennes aux antibiotiques, mais également un perturbateur endocrinien.33

Prise de conscience des experts scientifiques

Dès 2009, le SCENHIR (Scientific Committee on Emerging and NewlyIdentifiedHealth Risks) a été saisi par la Commission européenneen vue de l’Evaluation de l’effet des biocides sur la résistance bactérienne aux antibiotiques.34

Dans ses conclusions, on relève : « Il existe des preuves convaincantes que des mécanismes communs qui confère une résistance aux biocides et aux antibiotiques sont présents chez les bactéries et que les bactéries peuvent acquérir leur résistance grâce à l’intégration d’éléments génétiques mobiles. Ces éléments portent des gènes indépendants qui confèrent une résistance spécifique à la fois aux biocides et aux antibiotiques ».

Le groupe de travail spécial pour la préservation des antibiotiques a rendu son rapport1 et ses propositions en juin 2015, bases du plan national d’alerte sur les antibiotiques. L’essentiel porte sur la pratique de l’antibiothérapie humaine, mais on peut y lire : «  Par ailleurs, il est important de ne pas restreindre les réflexions sur l’antibiorésistance uniquement à l’utilisation des antibiotiques. Notamment, l’utilisation immodérée des désinfectants et biocides, y compris par les particuliers, pourrait participer à la sélection croisée des résistances. »

Actions menées en PACA pour un usage raisonné des biocides en milieu de soins

En région PACA a été menée dans le cadre du PRSE une action de formation aux méthodes alternatives d’entretien des locaux auprés de 267 établissements entre 2009 et 2017, qui a permis de réduire de 45% la quantité de produits utilisés dans cette fonction43. Avec une consommation moyenne de 3,5 tonnes pour 100 lits/an, la quantité économisée se mesure à près de 1000 tonnes par an. Toutefois, l’absence d’organisation professionnelle dans l’entretien des locaux, l’absence de formation des acheteurs de ces produits et l’inconscience du risque chimique chez les utilisateurs restent les principaux défis à relever dans ce domaine d’activité.

Conclusion

Au même titre que les antibiotiques, l’usage des antiseptiques et des désinfectants doit être maitrisé en vue de préserver l’impact sur la biodiversité et préserver cette ressource naturelle indispensable : la sensibilité des écosystèmes microbiens aux biocides

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