Fecal water contaminations have been known to cause severe disease outbreaks throughout the world, thus proper wastewater treatment can help to avoid them. Escherichia coli (E. coli) is a well-known microorganism that flourishes in the gut of warm-blooded animals and can cause disease, such as diarrhoea, urinary tract infection, dysentery-like illness, haemorrhagic colitis and neonatal meningitis. Previous studies have shown that the virulence gene profile of E. coli can accurately predict its in vivo pathogenicity in animal models. E. coli in municipal wastewaters was therefore used in this study as a model pathogenic microorganism to examine the effects of activated sludge and UV disinfection on its virulence and its antibiotic resistance gene profile. DNA microarrays were used to conduct genotyping. The virulence and antibiotic resistance gene profile of E. coli in the receiving waters impacted by the treatment plant were also investigated.E. coli isolates (540 in total) were collected in May 2011 from 6 locations at the Skyway Wastewater Treatment Plant (Burlington, Ontario) and the Hamilton Harbour, which is the receiving water body for the treatment plant's effluent. Samples were also collected from an avian-contaminated area to investigate a possible relationship between the pollution in the harbour and the pollution by wild birds and municipal effluents. Results showed that although UV disinfection decreased the E. coli counts by more than 2 logs, the percentage of E. coli with a pathogenic genotype in the surviving population had increased by almost 10%. The activated sludge system proliferated virulence and antibiotic resistance genes. 22.5% of all isolates were uropathogenic E. coli 6.7% incomplete extraintestinal pathogenic E. coli and 1.7% shiga-toxin associated E. coli. No strong correlation was found between the genotypes found in the treatment plant's effluent and the harbour samples. 40% of the treatment plant's isolates carried some antibiotic resistance genes with a higher proportion of isolates carrying multiple antibiotic resistance genes. The majority of the isolates (70%) did not carry any antibiotic resistance (AMR) genes. Most of the AMR genes detected corresponded to beta-lactams (20%), aminoglycosides (19.6%), tetracyclines (19.1%), phenicols (12.6%) and trimethoprim (11.5%). Also, results demonstrated that UV decreased (by 9%) the percentage of isolates that had multiple antibiotic resistance genes, while activated sludge increased this percentage (by 5%). No statistically significant difference was found in the distribution of the antibiotic resistance genes in the harbour samples or between the pathotypes and the presence of antibiotic resistance genes in any samples. / Dans le passé, plusieurs épidémies ont été causées par des eaux contaminées par des matières fécales. Le traitement des eaux usées municipales peut ainsi aider à éviter ces épidémies. Escherichia coli (E. coli) est un microorganisme qui vit dans l'intestin d'animaux à sang chaud. Ceux-ci peuvent causer des maladies, comme la diarrhée, les infections des voies urinaires, la dysenterie, la colite hémorragique et la méningite néonatale. Des études antérieures ont montré que le profil de gènes de virulence de la bactérie E. coli peut prédire avec précision sa pathogénicité in vivo dans des modèles animaux. Dans cette étude, E. coli a été utilisé comme un modèle de microorganisme pathogène pour examiner les effets de la désinfection par UV et des boues activées sur le profile de gènes de virulence et de résistance aux antibiotiques dans les eaux usées municipales. Les puces à ADN ont été utilisées pour effectuer le génotypage. Les effets de la station d'épuration sur le profil de gènes de virulence et de résistance aux antibiotique des E. coli retrouvées dans les eaux réceptrices, impacté par la station d'épuration, ont également été étudiés.Des isolats de E. coli (540 au total) ont été recueillies, en mai 2011, à partir de 6 emplacements à l'usine d'épuration d'eau Skyway (Burlington, Ontario) et du port d'Hamilton, qui est le plan d'eau récepteur pour les effluents de la station d'épuration. Des échantillons ont également été prélevés d'une zone contaminée par des oiseaux sauvages dans le but d'investiguer les liens entre la pollution dans le port d'Hamilton, la pollution par les oiseaux sauvages et les effluents de la station dépuration. Les résultats ont montré que, malgré que la désinfection par UV avait diminué les comptes d'E. coli par plus de 2 logarithmes, le pourcentage d'E. coli ayant un génotype pathogénique, dans la population survivante avait augmenté de près de 10%. Le système de boues activées avait proliféré les gènes de virulence et de résistance aux antibiotiques. 22,5% de tous les isolats étaient des E. coli uro-pathogénique, 6,7% des E. coli pathogénique extra-intestinaux et 1.7% des E. coli produisant de la Shiga-toxine. Aucune corrélation n'a été observée entre les génotypes trouvés dans les effluents de la station d'épuration et les échantillons du Hamilton Harbour. 40 % des isolats de l'usine d'épuration avait des gènes de résistance aux antibiotiques. Une plus grande proportion des ces isolats avait multiples gènes de résistance aux antibiotiques. La majorité des isolats (70%) n'avait pas des gènes de résistance aux antibiotiques. La plupart des gènes de résistance aux antibiotiques correspondent aux bêta-lactamines (20%), les aminosides (19,6%), les tétracyclines (19,1%), phénicols (12,6%) et le triméthoprime (11,5%). En outre, les résultats ont démontré que la désinfection par UV avait diminué de 9% le pourcentage d'isolats qui avait de multiples gènes de résistance aux antibiotiques, tandis que les boues activées avaient augmenté ce pourcentage de 5%. Aucune différence, qui était statistiquement significative, n'a été trouvée dans la distribution des gènes de résistance aux antibiotiques des échantillons provenant du port d'Hamilton ou entre les pathotypes et la présence de gènes de résistance aux antibiotiques dans les échantillons.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116969 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Yip Woon Sun, Melanie |
| Contributors | Ronald Gehr (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Civil Engineering and Applied Mechanics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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