L'avermectine est un antibiotique macrolide typique couramment utilisé comme médicament vétérinaire et qui joue un rôle important dans l'élevage. Avec le développement vigoureux de l'élevage, la demande d'antibiotiques par les humains augmente également de jour en jour. À l'heure actuelle, la production et l'utilisation annuelles d'antibiotiques en Chine s'élèvent à environ 189 000 tonnes, dont une grande partie est utilisée dans l'élevage. L'utilisation d'antibiotiques vétérinaires représente plus de la moitié de la quantité totale d'antibiotiques utilisés dans l'élevage. En 2010, la Chine a dépassé le Japon et les États-Unis en termes de matières premières et d'utilisation de médicaments pour animaux, devenant ainsi le plus grand utilisateur de matières premières pour médicaments pour animaux au monde. Cependant, l'utilisation intensive d'antibiotiques peut avoir de graves conséquences. Après avoir pénétré dans l'organisme, certains antibiotiques vétérinaires sont absorbés, tandis que d'autres dépassent le seuil de tolérance du bétail traité et sont excrétés du corps. Par le biais de la migration, les antibiotiques sont transférés vers différents écosystèmes, s'accumulant continuellement dans l'eau et le sol, ce qui peut affecter le fonctionnement normal des organismes dans l'environnement. C'est pourquoi le traitement efficace et simple des antibiotiques résiduels dans l'environnement actuel afin d'éviter que les organismes ne subissent d'autres dommages est devenu un sujet de recherche brûlant.

À l'heure actuelle, les principales méthodes de traitement des antibiotiques sont l'adsorption physique, l'oxydation avancée et la dégradation microbienne. En raison de la sensibilisation croissante à la protection de l'environnement, la dégradation microbienne est devenue une technologie privilégiée par les chercheurs. À l'heure actuelle, les micro-organismes signalés comme pouvant dégrader l'avermectine comprennent principalement Bacillus subtilis, Acinetobacter lwofi, Shigella, les champignons de pourriture blanche, etc. Ils utilisent généralement les enzymes de dégradation des macrolides produites par le métabolisme pour dégrader l'avermectine. Cependant, la plupart des études n'étudient les caractéristiques de dégradation des micro-organismes sur l'avermectine qu'à travers des expériences à facteur unique, sans analyse plus poussée à l'aide d'une méthodologie orthogonale ou de surface de réponse, et ne peuvent pas déterminer avec précision les conditions optimales de dégradation. Par conséquent, dans cette expérience, l'avilamycine a été utilisée comme antibiotique représentatif. La chromatographie liquide à haute performance a été utilisée pour mesurer les caractéristiques de dégradation de Bacillus subtilis et de Shigella sur l'avilamycine dans différentes conditions de température, de pH, de volume d'échantillon, de volume de liquide de la souche et de durée de culture. La méthodologie de la surface de réponse a été utilisée pour analyser les caractéristiques de dégradation et obtenir les conditions optimales pour que la souche microbienne dégrade l'avilamycine, afin de fournir une base pour l'application pratique de la dégradation microbienne de l'avilamycine et d'autres antibiotiques vétérinaires.

 

Ces dernières années, avec le développement progressif de l'industrie verte, l'utilisation de souches microbiennes pour la dégradation dans le traitement des polluants environnementaux est progressivement devenue un sujet de prédilection pour les chercheurs. En raison de la faible solubilité dans l'eau de l'avermectine, son cycle de dégradation dans les méthodes de dégradation microbienne est plus long que celui de la tétracycline et des antibiotiques β-lactame, et il faut généralement plus de 15 jours pour obtenir un effet de dégradation de plus de 80%. La recherche a montré que seul un petit nombre de souches peut dégrader l'avermectine plus efficacement. Par exemple, Burkholderia peut dégrader environ 80% d'avermectine en 48 heures, et Bacillus thermophile peut atteindre un taux de dégradation de 77,6% d'avermectine standard en 72 heures. Par conséquent, l'étude et le criblage de souches bactériennes spécifiques sont bénéfiques pour le développement ultérieur de méthodes de dégradation microbienne.

Les bactéries dégradent généralement les antibiotiques macrolides en les métabolisant pour produire des transférases inactivantes. Ces transférases inactivantes peuvent être principalement divisées en macrolides estérases, 2'- glycosylphosphorylate transférases MPH1, et glycosylphosphotransférases, qui peuvent promouvoir la phosphorylation et la glycosylation des structures moléculaires des antibiotiques, faisant ainsi perdre aux antibiotiques leurs propriétés d'origine. Toutefois, le mécanisme de dégradation des souches couramment utilisées pour le traitement antibiotique n'a pas été entièrement exploré, ce qui constitue également un problème difficile que les chercheurs doivent résoudre aujourd'hui. Entre-temps, des études récentes ont également fait état de certaines souches capables de produire des enzymes inactivant les macrolides, mais aucun test de performance de dégradation n'a été effectué par la suite, comme Mycoplasma pneumoniae, Streptococcus suis, Pseudomonas aeruginosa, etc.
Sur la base de l'état actuel de la recherche et des problèmes existants, l'orientation du développement de la dégradation bactérienne de l'avermectine peut être divisée en plusieurs points : ① Poursuite des recherches sur le mécanisme de dégradation de l'avermectine par les souches microbiennes, fournissant une base pour le criblage des souches de dégradation. ② En sélectionnant et en combinant différentes souches microbiennes, il est possible d'obtenir de meilleurs effets de dégradation. Réduire les coûts de production, sélectionner des milieux de culture abordables et cultiver des souches ayant des cycles de production courts. Sélectionner des souches respectueuses de l'environnement et exemptes de pollution secondaire permet de prévenir efficacement la pollution secondaire de l'environnement.
Dans l'expérience de criblage des souches, Bacillus subtilis a montré un taux de dégradation élevé de 21,76% pour l'avermectine ; le taux de dégradation de Shigella est légèrement inférieur à celui de Bacillus subtilis, avec 17,91%. Cela indique que Bacillus subtilis et Shigella ont une forte capacité de dégradation de l'avermectine. Une exploration plus poussée des performances de dégradation de ces deux bactéries a révélé que dans des conditions optimisées, Bacillus subtilis et Shigella ont montré de bonnes performances dans la dégradation réelle. Cependant, par rapport à Bacillus subtilis, Shigella a une température optimale de dégradation plus basse, ce qui est bénéfique pour réduire la consommation d'énergie pendant la dégradation réelle. Cependant, Shigella est une bactérie pathogène commune qui peut entraîner une pollution secondaire lors du traitement de l'avermectine résiduelle dans l'environnement ; Bacillus subtilis est une bactérie non pathogène qui n'a pas d'impact significatif sur l'environnement et la santé humaine. Par conséquent, il peut être directement utilisé dans les structures de traitement sans nécessiter de désinfection, ce qui le rend plus sûr, plus respectueux de l'environnement et adapté aux applications pratiques.