Caractérisation métabolique de huit souches de Escherichia coli dont les "Big Six" et réponses au stress acide de souches révélées par spectroscopie RMN

« Diversité métabolique des « big six » des souches de E. coli », source National Univseristy of Singapore.

La figure montre le processus impliqué dans l'examen de la tolérance acide des souches de E. coli en utilisant la résonance magnétique nucléaire (RMN). Des cultures de bactéries ont été préparées et séparées en deux ensembles, avec l'un d'eux soumis à un traitement acide. Crédit: Université nationale de Singapour.

Des scientifiques alimentaires de la National Univseristy of Singapore (NUS) ont découvert que les six principales souches de Escherichia coli (E. coli) qui causent des maladies d'origine alimentaire ont des métabolismes et une tolérance différents dans des conditions acides.

Les E. coli pathogènes sont responsables de nombre d’éclosions de maladies d'origine alimentaire. Parmi les centaines de sérogroupes (souches) de E. coli, l'agent pathogène E. coli O157:H7 est le plus largement reconnu en raison de la gravité des maladies d'origine alimentaire qu'il provoque.

Outre E. coli O157, six autres sérogroupes sont identifiés par la Food and Drug Administration des États-Unis comme des agents pathogènes émergents que l'on trouve couramment dans les éclosions de maladies d'origine alimentaire.

Ce sont les «big six». Dans le cadre de la sécurité sanitaire des aliments, il est important de pouvoir caractériser ces agents pathogènes et comprendre leur comportement afin que des mesures appropriées puissent être développées pour les tenir à distance.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yang Hongshun du Département des sciences et technologies alimentaires, NUS, a utilisé des technologies métabolomiques pour étudier la réponse adaptative des agents pathogènes sous différents facteurs de stress d'inactivation (eau électrolysée, ultrasons, agent antibactérien naturel, etc.).

Dans leur étude, l'équipe a étudié les profils métaboliques de huit sérotypes de E. coli, y compris E. coli O157:H7 et les «big six» en utilisant la résonance magnétique nucléaire (RMN).

Les résultats ont montré qu’une diversité métabolique existait parmi les huit souches et que les différentes souches présentaient une tolérance différente aux conditions acides.

L'équipe de recherche a constaté que les sérotypes pathogènes nécessitent une production d'énergie plus élevée pour alimenter leurs activités physiologiques par rapport à la souche non pathogène. Les différences métaboliques sous stress acide indiquent que les métabolismes de l'énergie et des acides aminés (en particulier le système dépendant de l'acide glutamique) ont contribué aux différentes capacités adaptatives acides des sérotypes de E. coli.

Ces résultats suggèrent que le contrôle des voies métaboliques connexes pendant les traitements de désinfection pourrait potentiellement améliorer l'inactivation des bactéries.

Les caractérisations traditionnelles des bactéries impliquent l'examen physique des caractéristiques morphologiques à l'aide de microscopes et la caractérisation biochimique de leurs propriétés biologiques à l'aide de bactéries cultivées sur différents milieux. Ces tests prennent beaucoup de temps, sont complexes et demandent beaucoup de travail. En revanche, la RMN fournit une méthode pratique, non destructive et hautement automatisée pour obtenir un profil métabolique complet des micro-organismes.

M. Chen Lin, un étudiant en Ph.D. travaillant sur le projet a déclaré: « En surveillant les changements de la métabolomique microbienne, un instantané précis des cellules avec différents états physicochimiques peut être obtenu. Les résultats de la recherche de l'analyse métabolomique des « big six » pathogènes ont permis de mieux comprendre les aliments propriétés bactériennes liées à la sécurité des aliments. »

« Ces résultats fournissent de précieuses références pour le développement de mesures de contrôle de la sécurité alimentaire très efficaces, en particulier pour contrôler les ‘big six’ émergents », a ajouté le professeur Yang.

Référence

Lin Chen et al. Metabolic characterisation of eight Escherichia coli strains including "Big Six" and acidic responses of selected strains revealed by NMR spectroscopy, Food Microbiology (2019). DOI: 10.1016/j.fm.2019.103399