A propos de l'élimination de biofilms monospécifiques et bispécifiques de Escherichia coli O157:H7 et de Listeria monocytogenes formés sur diverses surfaces en contact avec les aliments en flux dynamique par l'acide peracétique

Longtemps, je me suis intéressé aux biofilms. Il s’agit de cette forme de vie usuelle des micro-organismes, qui, comme chacun le sait, ne vivent pas en suspension.

Ainsi en est-il de nouvelle article à paraître où il va être question de biofilms en flux dynamique, comme dans la vraie vie, et du rôle d’un désinfectant majeur en entreprise alimentaire, l’acide peracétique.

On sait que les désinfectants ne sont pas des produits qui font des miracles sur les surfaces en contact avce les aliments, le nettoyage préalable est toujours indispasable. Ici les auteurs de l’étude montre une nouvelle donne des surfaces en contact avec les aliments avec la notion d'aplatissement d'une surface (ou kurtosis* surfacique), en résumé la topographie de la surface et non pas la seule rugosité. L’étude a aussi utilisé une bactérie environnementale** Gram négatif, reconnue comme ayant un fort producteur de biofilm. Voilà, vous lire dans cet article, les Faits saillant, le résumé et la conclusion, et vous vous direz avec les auteurs qu’il est particulièrement difficile d’éliminer un biofilm avec un désinfectant, fut-ce l’acide peracétique. Mais n’anticipons pas, bonne lecture !

Va paraître dans Journal of Food Protection un article intitulé, « Efficacy of Peracetic Acid in Removing Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes from Single- and Dual-Species Biofilms formed on Various Food Contact Surfaces under Dynamic Flow » (Efficacité de l'acide peracétique pour l'élimination des biofilms monospécifiques et bispécifiques de Escherichia coli O157:H7 et de Listeria monocytogenes formés sur diverses surfaces en contact avec les aliments en flux dynamique).

Faits saillants

• Le stress lié aux forces de cisaillement influence la formation du biofilm et son élimination par l'acide peracétique.
• Les pathogènes sont plus difficiles à éliminer des surfaces en EPDM (Éthylène-Propylène-Diène Monomère un caoutchouc synthétique).
• L. monocytogenes est plus résistant que E. coli O157:H7 au sein du biofilm.
• La bactérie indigène Ralstonia insidiosa protège les pathogènes présents dans les biofilms contre le désinfectant.

Résumé

Les biofilms de Escherichia coli O157:H7 et de Listeria monocytogenes survivent souvent aux procédures de nettoyage et de désinfection standardisées, ce qui représente un risque majeur pour la sécurité des aliments dans le secteur de la transformation alimentaire. Pour étudier ce phénomène, nous avons cultivé des biofilms monospécifiques et bispécifiques de ces pathogènes en co-culture avec la bactérie Ralstonia insidiosa, jouant le rôle de promoteur, sur des coupons de différents matériaux en contact avec les aliments (acier inoxydable, PTFE et EPDM), dans des conditions de contrainte de cisaillement contrôlées. Les coupons portant les biofilms ont ensuite été transférés dans un réacteur Bio-inLine® afin d'évaluer l'efficacité de décontamination de l'acide peracétique selon diverses conditions hydrodynamiques.

L'efficacité de l'acide peracétique a varié en fonction du type de surface, des conditions de cisaillement lors de la formation du biofilm et de la durée d'exposition. L'EPDM s'est révélé être systématiquement la surface la plus difficile à nettoyer ; le traitement à l'acide peracétique a permis une réduction de E. coli significativement plus faible sur EPDM que sur l'acier inoxydable (0,81 contre 5,09 log UFC/cm²) pour les biofilms formés sous une force de cisaillement élevée. Une force de cisaillement élevée durant le développement du biofilm a probablement favorisé une architecture matricielle plus résistante dans les biofilms monospécifiques des pathogènes, tandis que R. insidiosa a offert une protection supplémentaire à ces derniers, agissant potentiellement comme une barrière structurelle.

Nos résultats suggèrent que les protocoles de nettoyage et de désinfection pourraient nécessiter une optimisation en fonction du matériau de surface afin de garantir une élimination plus efficace des biofilms. Par ailleurs, la gestion des zones opérationnelles soumises à un cisaillement élevé et le choix des types de surfaces seront essentiels, car ces facteurs physiques peuvent influencer la pénétration de l'acide peracétique et l'élimination ultérieure du biofilm.

Conclusion

Cette étude met en évidence le fait que le matériau de surface et la force de cisaillement hydrodynamique lors de la transformation influencent considérablement l'efficacité de l’acide peracétique, pour l'élimination des biofilms.

La valeur élevée de l'aplatissement d'une surface (ou kurtosis surfacique) de l'EPDM crée un environnement protecteur pour les bactéries et favorise la formation de biofilms persistants sur les lignes de transformation alimentaire ; cela met en évidence que la topographie de la surface peut jouer un rôle plus déterminant que la simple rugosité dans l'efficacité anti-biofilm des désinfectants.

L'écoulement hydrodynamique du fluide affecte considérablement la résistance des biofilms, car ceux qui se forment sous un fort cisaillement peuvent présenter une résilience accrue aux traitements par les désinfectants. Par ailleurs, le rôle de R. insidiosa comme promoteur de croissance ou d'activité métabolique dans les environnements plurispécifiques souligne la nécessité de protocoles de désinfection ciblant les bactéries facilitatrices présentes dans l'environnement, lesquelles uniformisent la résistance microbienne sur divers matériaux.

Nos résultats démontrent que le choix du désinfectant est complexe et dépend des paramètres du procédé de transformation alimentaire. Les conditions de cisaillement, la nature des matériaux de surface ainsi que l'usure structurelle de la surface polymère peuvent influencer l'efficacité anti-biofilm du désinfectant.

** L’aplatissement d'une surface (ou kurtosis surfacique est un paramètre métrologique et statistique qui mesure l'acuité et la distribution des pics et des vallées d'une texture de surface par rapport à une loi normale.

** Ralstonia insidiosa est une bactérie environnementale Gram négatif, reconnue comme un fort producteur de biofilm jouant un rôle de « pont » ou de promoteur pour l'adhésion d'autres pathogènes. La bactérie survit en milieu pauvre en nutriments, les réseaux d'eau et les milieux industriels. Voir aussi ici.