First metagenomic survey of the microbial diversity in bioaerosols emitted in waste sorting plants

Jodelle Degois (1) , Frédéric Clerc (1) , Xavier Simon (1) , Cyril Bontemps (2) , Pierre Leblond (2) , Philippe Duquenne (1)

1 MP - Département Métrologie des Polluants
2 DynAMic - Dynamique des Génomes et Adaptation Microbienne

Waste sorting activities are source of occupational bioaerosol exposures that are associated with several health disorders. New analytical tools, based on next generation sequencing (NGS) technologies, provide powerful methods to assess the microbial composition of bioaerosols. The objectives of the study were (1) to assess the feasibility and the repeatability of NGS based biodiversity measurements and (2) to study the microbial biodiversity using NGS in bioaerosols emitted in a waste sorting plant (WSP). Three stationary parallel samples were collected in a sorting cabin using closed-face cassettes equipped with polycarbonate membranes. Bacterial and fungal diversity was assessed by sequencing 16S and 18S rDNA genes using either Illumina sequencing or 454 pyrosequencing methods. At sampling point, airborne bacteria were dominated by Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria with prevailing genera assigned to unclassified Enterobacteriaceae, Staphylococcus, Acinetobacter, Leuconostoc, Pseudomonas and Lactobacillus. Airborne fungi were dominated by Ascomycota with prevailing genera assigned to Penicillium, Aspergillus, Rhizopus,

Les activités de tri des déchets sont source d'expositions professionnelles aux bioaérosols et associées à plusieurs troubles de santé. De nouveaux outils analytiques, fondés sur des technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS), fournissent des méthodes puissantes pour évaluer la composition microbienne des bioaérosols. Les objectifs de l'étude étaient (1) d'évaluer la faisabilité et la répétabilité des mesures de biodiversité basées sur la NGS et (2) d'étudier la biodiversité microbienne en utilisant des NGS dans les bioaérosols émis dans une usine de tri de déchets (UTD). Trois échantillons parallèles ont été prélevés en ambiance dans une cabine de tri à l'aide de cassettes fermées équipées de membranes en polycarbonate. La diversité bactérienne et fongique a été évaluée par séquençage des gènes d'ADNr 16S et 18S en utilisant des séquenceurs Illumina ou 454-pyrosequenceur. Au niveau du point d'échantillonnage, les bactéries aéroportées étaient dominées par les Proteobacteria, les Firmicutes et les Actinobacteria avec des genres dominants assignés à des Enterobacteriaceae non classifiés, Staphylococcus, Acinetobacter, Leuconostoc, Pseudomonas et Lactobacillus. Les champignons aéroportés étaient dominés par des Ascomycota avec des genres prédominants attribués à Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Wallemia et Hemicarpenteles. Les mesures de la biodiversité NGS ont révélé une biodiversité plus élevée par rapport aux données publiées, obtenue avec la méthode par culture suivie d'une identification de microorganismes. Ces résultats constituent les premières données concernant la biodiversité dans les bioaérosols des UTD et obtenus en utilisant le séquençage à haut débit.

Mots clés: bioaerosol; biodiversity; 16S rDNA Illumina sequencing; 18S rDNA 454 pyrosequencing; next-generation sequencing; occupational exposure; waste sorting plant

Mots clés: DECHET; MICRO-ORGANISME; RISQUE BIOLOGIQUE; TRI; BACTERIE; CHAMPIGNON; ENQUETE; EXPOSITION PROFESSIONNELLE; MESURE; METHODOLOGIE; AEROSOL

Domaines: Evolution [q-bio.PE]; Ecosystèmes; Bactériologie; Génomique, Transcriptomique et Protéomique [q-bio.GN]

Jodelle Degois, Frédéric Clerc, Xavier Simon, Cyril Bontemps, Pierre Leblond, et al.. First metagenomic survey of the microbial diversity in bioaerosols emitted in waste sorting plants. Annals of Work Exposures and Health, 2017, 61 (9), pp.1076 - 1086. ⟨10.1093/annweh/wxx075⟩. ⟨hal-01655252⟩