Facteurs requis pour l’adhesion de Salmonella aux feuilles de laitue

Aperçu du rôle des facteurs analysés dans l'adhésion de S. Typhimurium aux feuilles de laitue.

Comment Salmonella se colle-t-elle aux légumes ? Des chercheurs ont identifié des facteurs qui contribuent à la capacité de S. Typhimurium à se lier à la laitue. Les résultats pourraient éclairer les stratégies visant à prévenir l'adhésion bactérienne aux légumes verts à feuilles.

L’étude en question est paru dans Microbiology Spectrum, une revue de l’ASM en accès libre, «Factors Required for Adhesion of Salmonella enterica Serovar Typhimurium to Lactuca sativa (Lettuce)» (Facteurs requis pour l'adhésion de Salmonella enterica sérovar Typhimurium à Lactuca sativa (laitue)).

Résumé

Salmonella enterica sérovar Typhimurium est une cause majeure de gastro-entérite d'origine alimentaire. Les récentes épidémies d'infections à S. enterica sérovar Typhimurium sont souvent associées à des aliments non d’origine animale, c'est-à-dire des légumes, des fruits, des herbes, des graines germées et des fruits à coque. L'un des principaux problèmes liés à la consommation de produits frais est la transformation minimale, en particulier pour les salades vertes à feuilles. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur la laitue pommée (Lactuca sativa) pour laquelle S. enterica sérovar Typhimurium adhère à des taux plus élevés par rapport à la Valerianella locusta (mâche) ce qui entraîne une persistance prolongée. Ici, nous avons systématiquement analysé les facteurs contribuant à l'adhésion de S. enterica sérovar Typhimurium aux feuilles de L. sativa. L'application d'une approche synthétique réductionniste, comprenant l'expression en surface contrôlée de structures adhésives spécifiques de S. enterica sérovar Typhimurium, une à la fois, a permis l'identification des adhésines fimbriales et non fimbriales pertinentes, l'antigène O du lipopolysaccharide, les flagelles et la chimiotaxie étant impliquée dans la liaison aux feuilles de L. sativa. Les analyses ont révélé les contributions des fimbriae Lpf (pour Long polar fimbriae), des fimbriae Sti, de l'adhésine autotransporteur MisL, de l’adhésine BapA sécrété par T1SS, du lipopolysaccharide intact (LPS) et de la motilité médiée par des flagelles à l'adhésion de S. enterica sérovar Typhimurium aux feuilles de L. sativa. De plus, nous avons identifié BapA comme une adhésine potentielle impliquée dans la liaison aux surfaces des feuilles de V. locusta et de L. sativa.

Importance

Le nombre d'épidémies associées aux produits par des agents pathogènes gastro-intestinaux augmente et souligne la pertinence pour la santé humaine. Les mécanismes impliqués dans la colonisation, la persistance et la transmission par les produits frais sont mal connus. Ici, nous avons étudié la contribution des facteurs d’adhésion de S. enterica sérovar Typhimurium dans la phase initiale de la colonisation de la plante, c'est-à-dire la liaison à la surface de la plante. Nous avons utilisé l'approche synthétique réductionniste précédemment établie pour identifier les facteurs qui contribuent à la liaison de la surface de S. enterica sérotype Typhimurium aux feuilles de L. sativa en exprimant toutes les structures adhésives connues par un système d'expression télécommandé.

Conclusion
Dans cette étude, nous avons montré, pour la première fois, la contribution de la motilité dirigée, d'une couche de LPS intacte et de l'expression de diverses structures adhésives de S. Typhimurium à l'adhésion aux feuilles de L. sativa. Nous avons révélé que l'expression synthétique de fimbriae Lpf ou Sti, de l’adhésine BapA sécrétée par T1SS ou de MisL autotransporté conduisait à une meilleure adhérence aux feuilles de L. sativa. Pour mieux comprendre l'adhérence de S. Typhimurium aux salades vertes à feuilles, BapA doit être étudié plus avant, révélant éventuellement des interactions adhésives courantes avec les surfaces des plantes. En outre, l'expression de toutes les structures adhésives, en particulier les structures adhésives impliquées dans l'adhésion aux salades vertes à feuilles, doit être examinée plus avant en ce qui concerne leur expression native. À cette fin, nous proposons des analyses transcriptomiques ou protéomiques de S. Typhimurium cultivé dans diverses conditions environnementales. Avec cette connaissance, les conditions de culture pourraient être ajustées pour choisir des conditions défavorables pour S. Typhimurium et l'expression de structures adhésives impliquées dans l'adhésion aux salades vertes à feuilles. Un autre aspect concerne les spécificités de liaison des structures adhésives impliquées dans l'adhésion aux feuilles de salade verte à feuilles, facilitant la fixation initiale de S. Typhimurium à la plante. Pour la plupart des structures adhésives de S. Typhimurium, les spécificités de liaison ne sont pas connues. Des écrans dans des matrices de glycanes avec des oligosaccharides définis ou avec des extraits de parois cellulaires de diverses salades vertes feuillues pourraient révéler des spécificités de liaison. Cela a été fait auparavant pour les adhésines fimbriales de E. coli. La liaison à des ligands spécifiques pourrait être empêchée en ajoutant des sucres spécifiques (par exemple, du mannose pour les fimbriae de type 1) à l'eau de lavage ou en choisissant des espèces végétales avec de plus petites quantités ou un manque de ligands spécifiques présents dans les feuilles.

Fixation bactérienne et formation de biofilm sur des joints d’étanchéité et des surfaces en acier inoxydable contenant des antimicrobiens

Une étude publiée dans Foods traite de la «Bacterial Attachment and Biofilm Formation on Antimicrobial Sealants and Stainless Steel Surfaces» (Fixation bactérienne et formation de biofilm sur des joints d’étanchéité et des surfaces en acier inoxydable contenant des antimicrobiens». L’article est disponible en intégralité.

En effet, cette étude fournit des informations précieuses aux fabricants d'équipements et aux transformateurs alimentaires concernant l'efficacité de différentes surfaces dans la réduction de la formation du biofilm.

Petite explication de texte, le terme ‘Attachment’ n’est pas traduit en Français par Attachement, car un conférencier bien connu du sujet avait expliqué, il y a très longtemps, que le terme était par trop sentimental voire affectif.

Résumé

Les biofilms sont très résistants aux forces extérieures, en particulier aux produits chimiques. Par conséquent, des stratégies de maîtrise alternatives, comme des produits antimicrobiennes, sont un passage obligatoire. Les surfaces antimicrobiennes peuvent inhiber et réduire l'adhérence microbienne aux surfaces, empêchant la formation de biofilm. Ainsi, cette étude visait à étudier la fixation bactérienne et la formation de biofilm sur différents joints d’étanchéité et surfaces en acier inoxydable avec ou sans antimicrobiens sur deux souches bactériennes à Gram-positif formant un biofilm. Les surfaces antimicrobiennes étaient soit incorporées, soit recouvertes d'agents antimicrobiens, fongiques et/ou bactéricides. La fixation (après 3 h) et la formation de biofilm à un stade précoce (après 48 h) de Staphylococcus capitis et de Microbacterium lacticum sur différentes surfaces ont été évaluées à l'aide de la méthode de dénombrement sur boîtes. En général, l'adhérence bactérienne sur les joints d’étanchéité était inférieure à l'adhérence sur l’acier inoxydable, pour les surfaces avec et sans antimicrobiens. Les revêtements antimicrobiens sur des surfaces en acier inoxydable ont joué un rôle dans la réduction de la formation du biofilm à un stade précoce pour S. capitis, cependant, aucun effet n'a été observé pour M. lacticum. L'adhérence de S. capitis et la formation de biofilm ont été réduites respectivement de 8% et 25%, sur l’acier inoxydable recouvert d'une substance antimicrobienne (SS_4_M), par rapport à la même surface sans le revêtement antimicrobien (SS_4_témoin).

L'incorporation d'agents antifongiques et bactéricides (S_5_FB) a considérablement réduit (p ≤ 0,05) la formation de biofilm à un stade précoce de M. lacticum par rapport aux autres joints d’étanchéité incorporant uniquement des agents antifongiques (S_2_F) ou aucun composé actif (S_témoin).

De plus, l'épaisseur de la couche de revêtement était faiblement corrélée à l'effet antimicrobien. Par conséquent, les fabricants d'équipements et les producteurs alimentaires doivent sélectionner avec soin les surfaces antimicrobiennes car leurs effets sur l'adhésion bactérienne et la formation de biofilm à un stade précoce dépendent de l'agent actif et des espèces bactériennes.

Conclusion

Dans la présente étude, le conditionnement de la surface par l’incorporation d'agents antimicrobiens a été plus efficace pour réduire l'adhésion bactérienne par rapport aux revêtements antimicrobiens actifs.

En revanche, les revêtements antimicrobiens actifs ont joué un rôle dans la réduction de la formation de biofilm à un stade précoce. Sur la base des résultats actuels, les surfaces antimicrobiennes ne peuvent pas remplacer les stratégies de nettoyage et de désinfection, mais peut être utilisé comme outil supplémentaire pour réduire l'adhésion bactérienne et la formation de biofilms. Par conséquent, les producteurs de denrées alimentaires et les fabricants d'équipements devraient sélectionner soigneusement les surfaces antimicrobiennes pour leur utilisation prévue.

Cependant, cette étude se limite également aux effets des agents antimicrobiens sur deux formeurs de biofilm à Gram-positif. Par conséquent, des études futures devraient envisager des biofilms mixtes constitués de bactéries à Gram-positif et à Gram-négatif ainsi que des champignons, en particulier pour les agents antifongiques, afin de valider les résultats actuels. De plus, une analyse approfondie des effets antibactériens sur la fixation bactérienne et la croissance du biofilm, comprenant une évaluation microscopique et une caractérisation détaillée des propriétés de surface (par exemple, hydrophobicité) devrait être considérée.

Comportement de Listeria monocytogenes ayant subi des lésions sublétales après une exposition à l'acide peracétique

Certes, cette étude est in vitro, mais il semble exister un potentiel de virulence, l’adhésion aux surfaces et la réponse transcriptionnelle de Listeria monocytogenes ayant subi des lésions sublétales après une exposition à l'acide peracétique, source Applied and Environmental Microbiology.

Résumé

L'acide peracétique (APA) est un désinfectant qui peut causer des niveaux élevés de lésions sublétales à L. monocytogenes. Cette étude vise à évaluer les caractéristiques phénotypiques et transcriptionnelles concernant l'adhésion aux surfaces et le potentiel de virulence de L. monocytogenes ScottA et EGDe létalement lésés ou endommagés après exposition à 0,75 ppm d’APA pendant 90 min à 4°C et une incubation ultérieure dans du bouillon TSBY à 4°C. Les résultats ont montré que les cellules lésées ou endommagées de L. monocytogenes (99 % de la population totale) étaient capables de se fixer (après 2 et 24 h) sur des coupons en acier inoxydable à 4°C et 20°C. Des tests de virulence in vitro utilisant des cellules épithéliales intestinales humaines Caco-2 ont montré que L. monocytogenes lésé ou endomagé pouvait envahir des cellules hôtes mais ne pouvait pas proliférer de manière intracellulaire. La réponse de la virulence in vitro était dépendante de la souche; ScottA lésé ou endommagé était plus invasif que EGDe.

L'évaluation des lésions de l'APA au niveau transcriptionnel a montré une régulation positive des gènes (motB, flaA) impliqués dans la motilité du flagelle et l'adhésion aux surfaces. La réponse transcriptionnelle de L. monocytogenes EGDe et ScottA était différente ; seul ScottA lésé ou endommagé a démontré une régulation positive des gènes de virulence inlA et plcA. Une régulation à la baisse des gènes liés au stress fri et kat et une régulation à la hausse de lmo0669 ont été observées chez ScottA lésé ou endommagé. Les résultats obtenus indiquent que des cellules de L. monocytogenes lésées ou endommagées de façon sublétales peuvent conserver une partie de leurs propriétés de virulence ainsi que leur capacité à adhérer aux surfaces de transformation des aliments. La transmission aux produits alimentaires et l'introduction de ces cellules dans la chaîne alimentaire est donc un scénario plausible qui mérite d'être pris en considération en termes d'évaluation des risques.

Importance

Listeria monocytogenes est l'agent causal de la listériose, une grave maladie d'origine alimentaire. Les pratiques antimicrobiennes, telles que les désinfectants utilisés pour l'élimination de ce pathogène dans l'industrie alimentaire, peuvent produire une fraction de populations sublétalement lésées ou endommagées. Les cellules lésées ou endommagées de ce pathogène, qui peuvent survivre à un traitement antimicrobien, peuvent présenter un risque pour la sécuirté des aliments. Néanmoins, les connaissances sur la façon dont les lésions sublétales peuvent avoir un impact sur les traits cellulaires importants et les réponses phénotypiques de ce pathogène sont limitées. Ce travail suggère que les cellules de L. monocytogenes lésées ou endommagées de manière sublétale conservent une virulence et le potentiel d'adhésion aux surfaces et soulignent l'importance de l'apparition de cellules lésées ou endommagées de manière sublétale au regard de la sécurité des aliments.

NB: J’ai traduit le terme anglais attachment par adhésion, car en Français, le terme attachement est jugé un peu trop sentimental pour des cellules bactériennes. Source propos entendus lors d’une session scientifique en France organisée sur l’adhésion bactérienne dans les années 1980.

Aux lecteurs du blog

Grâce à la revue PROCESS Alimentaire, vous n'avez plus accès aux 10 052 articles initialement publiés par mes soins de 2009 à 2017 sur le lien suivant, http://amgar.blog.processalimentaire.com/. Triste histoire de sous ...

Paramètres physico-chimiques affectant l'adhésion de norovirus aux aliments prêts à consommer

«Paramètres physico-chimiques affectant l'adhésion de norovirus aux aliments prêts à consommer», source AEM.

Résumé

L'adhésion de norovirus à la fraise, aux tranches de dinde, au jambon et au fromage Cheddar a été étudiée en utilisant lun norovirus murin (MNV-1) comme substitut du norovirus humains. Sur la base du test sur plaque, la récupération et l'adhérence du MNV-1 dépendaient du type d'aliment (dinde versus fraise), du pH du tampon de suspension initial (pH 4 versus pH 7) et de la composition en graisses alimentaires (C8 versus C18). La récupération des particules infectieuses de la dinde était de 68% comparativement à 9,4 % avec la fraise. Sur dinde, l'adhésion du MNV-1 était plus faible à pH 7 (pH des matières fécales) et les particules virales adhérant à ce pH étaient récupérées plus facilement (33 875 UPF) qu'à pH 4 (pH des vomissures). La présence de graisse et la composition d'acides gras semblaient augmenter la récupération de MNV-1 et les particules virales adhérentes récupérées mais n'affectaient pas l'adhérence (68% sur la dinde sans graisse et la dinde ordinaire). Les particules adhérentes de MNV-1 récupérées à partir d'acier inoxydable recouvert d'acide gras saturé (C8, C14, C18) augmentaient significativement avec la longueur de la chaîne (p <0,05), mais l'adhérence ne semblait pas changer. En utilisant l'angle de contact des gouttelettes de liquide pour mesurer l'énergie de surface, il a été déduit que les interactions hydrophobes contribuent considérablement à l'adhérence du MNV-1 à l'acier inoxydable, au PVC et au polyéthylène à haute densité.

Importance

Les aliments prêts à consommer sont des vecteurs majeurs de transmission de pathogènes viraux d'origine alimentaire, y compris norovirus. L'incidence élevée de gastro-entérite causée par des virus est due en grande partie à leur persistance dans l'environnement et à leur adhérence à différents types de surfaces dans l'industrie alimentaire, y compris les aliments eux-mêmes. En comparaison avec les bactéries, l'adhésion des virus aux surfaces est mal connue. Une meilleure connaissance des paramètres physico-chimiques impliqués dans l'adhésion des norovirus aux aliments prêts à consommer est essentielle pour concevoir des stratégies efficaces pour réduire la persistance et donc la transmission de ce virus.

Avis aux lecteurs du blog

L’ancien site Internet du blog qui était hébergé par la revue PROCESS Alimentaire n'est plus opérationnel avec ce lien https://amgar.blog.processalimentaire.com/

Perturber l'adhésion bactérienne irréversible et la formation de biofilm avec une enzyme

Voici un article qui propose de «Perturber l'adhésion bactérienne irréversible et la formation de biofilm avec une enzyme modifiée», source AEM.

Résumé

La formation de biofilm est souvent attribuée à la persistance bactérienne après récolte sur des produits frais et les surfaces de manipulation des aliments. Dans cette étude, une enzyme glycosyl hydrolase prédite a été exprimée, purifiée et validée pour l'enlèvement des biofilms microbiens des surfaces biotiques et abiotiques dans des conditions utilisées pour les agents chimiques de nettoyage. Les essais de coloration du biofilm au cristal violet ont révélé que 0,1  mg/ml d'enzyme inhibait jusqu'à 41 % de la formation de biofilm par Escherichia coli O157:H7, E. coli 25922, Salmonella enterica sérovar Typhimurium et Listeria monocytogenes. De plus, l'enzyme a été efficace pour enlever les biofilms matures, offrant une amélioration de 35% par rapport au rinçage avec une solution saline seule. De plus, une chambre de circulation à plaques parallèles a été utilisée pour observer et quantifier directement l'impact des rinçages enzymatiques sur les cellules de E. coli O157:H7 adhérant à la surface de feuilles d'épinards. La présence de 1  mg/litre d'enzyme a entraîné des coefficients de taux de détachement près de 6 fois plus élevés qu'un rinçage à l'eau déminéralisée, tandis que le nombre total de cellules retirées de la surface est passé de 10 % à 25 % au cours du temps de rinçage de 30 minutes, inversant les phases initiales de formation du biofilm. Le traitement enzymatique de 4 types de cellules a entraîné une réduction significative de l'hydrophobie de la surface cellulaire et un effondrement des cellules E. coli 25922 colorées négativement imagées par microscopie électronique, suggérant une modification potentielle de la surface des polysaccharides des bactéries traitées aux enzymes. Collectivement, ces résultats indiquent la large spécificité de substrat et la robustesse de l'enzyme pour différents types de stades de biofilm, conditions de solution et types de biofilm pathogène et peuvent être utiles comme méthode pour l'enlèvement ou l'inhibition de la formation de biofilm bactérien.

Importance

Dans cette étude, la capacité d'une enzyme modifiée à réduire l'adhésion bactérienne et la formation de biofilm de plusieurs agents pathogènes d'origine alimentaire a été démontrée, représentant une option prometteuse pour améliorer ou remplacer le chlore et d'autres désinfectants chimiques dans les applications de transformation des aliments. Plus précisément, des réductions significatives de biofilms des agents pathogènes Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium et Listeria monocytogenes sont observées, tout comme des réductions de l'adhésion initiale. Les enzymes ont l'avantage supplémentaire d'être des alternatives vertes et durables aux désinfectants chimiques, ainsi que d'avoir un impact minimal sur les propriétés des aliments, contrairement à de nombreuses options antimicrobiennes alternatives telles que l'eau de Javel qui visent à minimiser les risques pour la sécurité des aliments.

Détergent enzymatique et biofilm bactérien

Voici une étude tout à faite intéressante et utile parue dans Applied and Environmental Microbiology sur la perturbation de l'adhésion bactérienne irréversible et la formation de biofilm avec une enzyme conçue à cet effet (Disrupting Irreversible Bacterial Adhesion and Biofilm Formation with an Engineered Enzyme).

Résumé

La formation de biofilm est souvent attribuée à la persistance de bactéries présentes après récolte sur des produits frais et les surfaces de manipulation des aliments. Dans cette étude, une enzyme prévue, la glycosyl hydrolase, a été exprimée, purifiée et validée pour l'enlèvement de biofilms microbiens des surfaces biotiques et abiotiques dans les conditions utilisées pour les agents chimiques de nettoyage. Les tests de coloration du biofilm au cristal violet ont révélé que 0,1 mg/mL d'enzyme inhibait jusqu'à 41% de la formation de biofilm par E. coli O157:H7, E. coli 25922, Salmonella Typhimurium et Listeria monocytogenes. En outre, l'enzyme était efficace pour enlever des biofilms matures, fournissant une amélioration de 35% par rapport au rinçage avec une solution saline seule. De plus, une chambre d'écoulement de fluide à plaques parallèles a été utilisée pour observer et quantifier directement l'impact des rinçages enzymatiques sur les cellules de E. coli O157:H7 adhérant à la surface de feuilles d'épinard. La présence de 1 mg/L d'enzyme a entraîné des coefficients de taux de détachement près de 6 fois plus élevés qu'un rinçage à l'eau désionisée tandis que le nombre total de cellules enlevées de la surface a augmenté de 10% à 25% au cours des 30 minutes de rinçage, inversant les phases initiales de formation de biofilm.

Le traitement enzymatique de tous les 4 types de cellules a entraîné une hydrophobicité de la surface cellulaire considérablement réduite et un effondrement des cellules de E. coli 25922 colorées négativement imagées par microscopie électronique, suggérant une modification potentielle de la surface polysaccharidique des bactéries traitées par l'enzyme. Collectivement, ces résultats soulignent la grande spécificité du substrat et la robustesse de l'enzyme à différents types d'étapes de biofilm, conditions de solution et types de biofilm pathogène, et peuvent être utiles comme méthode d'enlèvement ou d'inhibition de la formation de biofilm bactérien.

Importance

Dans cette étude, la capacité d'une enzyme modifiée à réduire l'adhésion bactérienne et la formation de biofilm de plusieurs pathogènes d'origine alimentaire a été démontrée, ce qui représente une option prometteuse pour améliorer ou remplacer le chlore et d'autres désinfectants chimiques dans les applications de transformation des aliments. Plus précisément, des réductions significatives de biofilms par des pathogènes tels que Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium et Listeria monocytogenes sont observées, ainsi qu'une réduction de l'adhésion initiale. Les enzymes ont l'avantage supplémentaire d'être une alternative verte et durable aux désinfectants chimiques, ainsi que d'avoir un impact minimal sur les propriétés alimentaires, contrairement à de nombreuses options antimicrobiennes alternatives telles que l'eau de Javel qui visent à minimiser les risques pour la sécurité des aliments.

Précision. J'ai traduit le terme 'remove' ou 'removal' par enlever ou enlèvement et non pas éliminer ou élimination comme cela se voit habituellement. Ainsi, le nettoyage enlève les souillures ou salissures sur les surfaces, mais ne les éliminent pas.

Par ailleurs, même des articles scientiques sont envahis par la mode soit-disant élogiste en parlant d'alternative verte, quézako ?

Compréhension fondamentale des différents mécanismes d'adhésion des bactéries

 Pourquoi les germes hospitaliers se lient-ils plus fortement à certaines surfaces qu'à d'autres? Source EurekAlert.

Les bactéries multirésistantes sont un problème sérieux dans les environnements hospitaliers et de soins de santé. En formant un biofilm, ces agents pathogènes peuvent coloniser les poignées de porte et les interrupteurs d'éclairage et leur présence sur les implants médicaux peut entraîner de graves cas d'infection postopératoire. Une équipe de physiciens de l'Université de la Sarre a maintenant montré pourquoi les germes des hôpitaux adhèrent fortement aux surfaces d'où l'eau s'écoule tout simplement, mais se lient si mal aux surfaces facilement mouillées par l'eau.

Principe du mécanisme d'adhésion de la bactérie Staphylococcus aureus sur des surfaces hydrofuges et hydrophobes (à gauche) par rapport aux surfaces hydrophiles attirant l'eau (à droite). Alors que sur la gauche, de nombreuses molécules de la paroi cellulaire (représentées ici sous forme de plumes) sont responsables de l'adhérence, il y en a relativement peu sur la droite. À cette fin, l'équipe de physiciens de Sarrebruck a reproduit des courbes expérimentales force-distance dans des simulations.

Compréhension fondamentale des différents mécanismes d'adhésion des bactéries Source communiqué de l’Université de la Sarre.

Les bactéries multi-résistantes sont une menace constante dans les hôpitaux. Là, ils peuvent coloniser les poignées de porte et les interrupteurs d'éclairage, par exemple, et entraîner de graves infections sur les implants. Une équipe de physique de l'Université de la Sarre a maintenant montré pourquoi les germes hospitaliers adhèrent particulièrement bien aux matériaux d'où l'eau perle et particulièrement mal aux surfaces mouillées par l'eau.

Ces résultats de recherche issus de la physique expérimentale et théorique peuvent aider à améliorer les surfaces antibactériennes. Ils ont été publiés dans le célèbre revue de recherche Nanoscale.

La bactérie Staphylococcus aureus est l'une des causes les plus courantes d'infections que les patients contractent lors d'un séjour à l'hôpital. Les pathogènes sont particulièrement redoutés car ils peuvent former des biofilms robustes sur des surfaces naturelles et artificielles difficiles à éliminer. « Les bactéries individuelles de ces biofilms sont elles-mêmes bien protégées des antibiotiques et du système immunitaire humain. C'est pourquoi il est si dangereux, par exemple, qu'ils se déposent sur des implants et y provoquent des infections après une opération », explique Karin Jacobs, professeur de physique expérimentale à l'Université de la Sarre. Il est donc important de prévenir la formation de biofilms dès le départ.

Pour ce faire, les chercheurs de Sarrebruck ont d’abord dû comprendre les mécanismes par lesquels les bactéries adhèrent à divers matériaux. À l'aide d'un microscope à force atomique, ils ont pressé les minuscules cellules bactériennes sur diverses surfaces et ont déterminé la force nécessaire pour détacher à nouveau les cellules. Des courbes dites force-distance ont été enregistrées dans les expériences. « Nous avons utilisé des surfaces de silicium extrêmement lisses comme surfaces modèles, qui ont été préparées une fois pour qu'elles puissent être bien mouillées par l'eau et une fois pour qu'elles soient hydrofuges. Il s'est avéré que les cellules adhèrent beaucoup plus fortement aux surfaces hydrophobes, c'est-à-dire à celles qui repoussent l'eau, qu'aux surfaces hydrophiles et facilement mouillables », explique Karin Jacobs. Mais pas seulement les forces adhésives, mais aussi les formes des courbes force-distance diffèrent fondamentalement entre les deux surfaces (voir illustration). Sur les surfaces hydrophobes, on obtient des courbes très lisses avec une «forme de coupe» caractéristique. D'autre part, les surfaces hydrophiles présentent des formes de courbes individuelles avec de nombreux «bords dentelés».

Afin de comprendre ces résultats expérimentaux, le groupe de Ludger Santen, professeur de physique théorique à l'Université de la Sarre, a réalisé des simulations de Monte Carlo à l'aide desquelles la dynamique de systèmes complexes peut être modélisée. Le modèle décrit la bactérie comme une sphère rigide et les molécules de la paroi cellulaire à la surface comme de petites plumes. « Afin de décrire correctement les expériences, il est plus important de considérer la composante aléatoire dans la liaison à la surface que d'augmenter la complexité du modèle théorique. Nous avons découvert pourquoi les bactéries se comportent si différemment selon la surface: de nombreuses molécules de la paroi cellulaire adhèrent à des matériaux hydrofuges, ce qui dans l'ensemble conduit à une forte adhérence et à une forme uniformément lisse des courbes force-distance », explique Ludger Santen. En revanche, seules quelques molécules se sont collées sur les surfaces hydrophiles, la cellule n'a donc pas bien adhéré et la forme de la courbe est devenue moins uniforme. « Cette forme de courbe irrégulière est causée par quelques molécules de paroi cellulaire individuelles qui se détachent individuellement de la surface. En conséquence, les bactéries dans leur ensemble ne peuvent pas adhérer à la surface du matériau hydrophile », explique Erik Maikranz, qui a réalisé les simulations dans le cadre de sa thèse. « En conséquence, les bactéries dans leur ensemble ne peuvent pas adhérer à la surface du matériau hydrophile », explique Erik Maikranz, qui a réalisé les simulations dans le cadre de sa thèse de doctorat, molécules individuelles de la paroi cellulaire qui se détachent individuellement de la surface.

Les physiciens ont pu identifier diverses interactions et une soi-disant barrière potentielle associée comme raison du nombre différent de molécules de paroi cellulaire adhérentes. »Si la barrière potentielle sur les surfaces hydrophiles est comparativement élevée et ne peut être surmontée que par quelques molécules dans un certain temps, elle est négligeable sur les surfaces hydrophobes, de sorte qu'un grand nombre de molécules peuvent adhérer directement », explique Christian Spengler, docteur en physique.

La recherche a été menée dans le cadre d'un domaine de recherche spécial de la Fondation allemande pour la recherche (SFB 1027), consacré au thème « Modélisation physique des processus de non-équilibre dans les systèmes biologiques ».

Publication originale

E. Maikranz, C. Spengler, N. Thewes, A. Thewes, F. Nolle, M. Bischoff, L. Santen et K. Jacobs, «Différents mécanismes de liaison de Staphylococcus aureus aux surfaces hydrophobes et hydrophiles». Nanoscale (2020).

Des chercheurs découvrent une étape d'adhésion précoce dans le transit intestinal de Shigella

« Des chercheurs découvrent une étape d'adhésion précoce dans le transit intestinal de Shigella », source Massachusetts General Hospital via euralert!

La découverte d'une expression génétique altérée aux premiers stades de l'infection remet en question la compréhension actuelle de la shigellose.

Le pathogène bactérien Shigella, souvent propagé par les aliments ou l'eau contaminée, est une des principales causes de mortalité chez les enfants et les personnes âgées dans les pays en voie de développement.

Bien que des scientifiques étudient Shigella depuis des décennies, aucun vaccin efficace n'a été développé et le pathogène a acquis une résistance à de nombreux antibiotiques. La découverte récente d'une étape d'adhésion précoce dans le cycle d'infection par des chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH) pourrait fournir une nouvelle cible thérapeutique ou même une nouvelle méthode de développement de vaccins.

En se déplaçant dans le système digestif, Shigella traverse l'intestin grêle et infecte ensuite le gros intestin, provoquant des crampes, de la diarrhée et une déshydratation dans la maladie appelée shigellose.

« Nous voulions déterminer comment Shigella établit son premier contact avec les cellules épithéliales aux premiers stades du développement de la maladie », explique le Dr Christina Faherty, auteur principal de l'étude publiée dans mSphere.

« En raison de certaines annotations de séquences de gènes et de la façon dont Shigella est apparue après la croissance dans des milieux de laboratoire standard, on pensait que les souches de Shigella ne produisaient pas de fimbriae ou d'autres facteurs d'adhérence. » Les fimbriae sont de fibres courtes ressemblant à des cheveux que les cellules bactériennes utilisent pour adhérer aux cellules épithéliales individuelles pour déclencher l'infection.

Les travaux de Faherty et de l'équipe de recherche ont mis au jour des preuves de fimbriae qui facilitent l'adhésion aux cellules épithéliales, une étape importante dans le début d'une infection à shigellose.

« Nous avons imité les conditions auxquelles Shigella serait confrontée lors de son voyage à travers l'intestin grêle en ajoutant des sels biliaires et du glucose aux milieux de laboratoire », explique Faherty. « Avec cette méthode, nous avons découvert ce qui avait été caché à la vue de tous - les profils d'expression génique qui ont permis à Shigella de lancer cette première étape de l'infection en se fixant au tissu épithélial de l'hôte. »

Des chercheurs du Mucosal Immunology and Biology Research Center du MGH ont effectué une microscopie complète et des analyses génétiques de Shigella pour déterminer ses étapes ultérieures après avoir quitté l'estomac. Leurs résultats démontrent qu’« au moins trois gènes structurels facilitent l'adhésion de S. flexneri (souche) 2457T pour le contact avec les cellules épithéliales et la formation de biofilm. » En d'autres termes, leurs résultats contredisent l'hypothèse actuelle selon laquelle les composants critiques des clusters de gènes sont incapables de produire des fimbriae ou d'autres facteurs d'adhérence.

Dans des recherches antérieures, Faherty et ses collègues ont déterminé que l'exposition aux sels biliaires entraînait la formation de biofilms, un revêtement protecteur des communautés bactériennes. Faherty émet l'hypothèse que cet enrobage permet au pathogène de survivre aux conditions difficiles de l'intestin grêle pour réussir à pénétrer dans le côlon. Étant donné que la formation de biofilm nécessite des facteurs d'adhérence et que les cellules bactériennes dispersées à partir du biofilm adhèrent mieux aux cellules épithéliales, la prochaine étape du groupe a été d'étudier l'expression du facteur d'adhérence dans ces conditions. Cette étape suivante a en effet été controversée compte tenu des hypothèses selon lesquelles Shigella ne produit pas de structures d'adhérence; pourtant, les analyses approfondies ont fourni des preuves solides du contraire.

La co-auteur Rachael Chanin note que l'étude la plus récente du groupe confirme leurs analyses antérieures que les conditions « de type in vivo » ont facilité la formation de biofilm et l'adhésion aux cellules épithéliales par l'attachement des fimbriae.

« L'un des principaux défis dans l'étude de Shigella est le manque de modèles animaux qui récapitulent fidèlement les maladies humaines », explique Chanin. « Bien qu'il y ait eu des études élégantes et approfondies de ce qui se passe lorsque le pathogène pénètre dans les cellules épithéliales du côlon, nous n'avons pas compris ce qui se passe pendant le transit à travers le système digestif ou comment la bactérie s'approche ou interagit avec les cellules hôtes avant l'entrée. Notre travail commence à répondre à ces questions et souligne l'importance des méthodes de culture de type in vivo. Il montre également que ces méthodes peuvent influencer nos résultats expérimentaux, que ce soit intentionnellement ou non. »

Après les résultats prometteurs de leur modèle de laboratoire de sels biliaires et de glucose, les chercheurs ont ajouté un autre composant à leur analyse d'adhérence, un organoïde intestinal humain. Le « mini-intestin », créé à partir de cellules souches isolées du tissu intestinal, représente un modèle de l'épithélium intestinal humain. En travaillant avec un mini-intestin du côlon ascendant, les chercheurs ont découvert les structures d'adhérence de Shigella en contact initial avec les cellules épithéliales. « Nous pensons que ces facteurs d'adhérence utilisés dans le modèle organoïde intestinal reproduisent le contact établi avec les cellules épithéliales du côlon aux stades initiaux de la shigellose », explique Faherty.

Des chercheurs montrent comment des probiotiques sont bénéfiques pour la santé vaginale

« Des chercheurs montrent comment des probiotiques sont bénéfiques pour la santé vaginale », source ASM News.

Des chercheurs ont montré que trois gènes d'une espèce probiotiques de Lactobacillus, utilisés dans certaines gélules vaginales du commerce, sont presque certainement impliqués dans la médiation de l'adhésion à l'épithélium vaginal. Ceci est probablement essentiel pour les effets bénéfiques de cette espèce sur la santé vaginale.

« Ces résultats pourraient nous aider à rechercher de meilleurs candidats probiotiques à l'avenir », a dit le chercheur principal, Harold Marcotte. L’étude est publiée cette semaine dans Applied and Environmental Microbiology, une revue de l'American Society for Microbiology.

« Un déséquilibre du microbiote normal, et en particulier une perte de lactobacilles, prédispose les femmes aux infections urogénitales telles que la vaginose bactérienne », a dit le Dr Marcotte, professeur à la division d'immunologie clinique et de médecine transfusionnelle du département du laboratoire médical, Karolinska. Institut, Stockholm, Suède.

Dans de tels cas, « l'administration de lactobacilles probiotiques sélectionnés, qui adhèrent plus fortement aux parois vaginales, pourrait aider à rétablir un microbiote en bonne santé », a-t-il expliqué. Cela pourrait prévenir les agents pathogènes d'infecter ces tissus.

Malgré les nombreuses données cliniques montrant que les capsules probiotiques contenant ces bactéries présentent des avantages pour la santé, « les mécanismes moléculaires sous-jacents à leurs activités probiotiques sont encore mal compris », a déclaré le Dr Marcotte. « Nous avons récemment développé un nouvel outil qui nous permet d’éditer le génome des lactobacilles, nous permettant ainsi d’inactiver des gènes. » Les gènes inactivés peuvent révéler leur fonction.

L’inactivation des trois gènes de la souche probiotique Lactobacillus gasseri a entraîné une réduction de 30 à 40% de la force de l’adhérence du mutant de L. gasseri aux cellules épithéliales vaginales par rapport à la souche de type sauvage.

« C'est une preuve convaincante que les protéines que ces gènes codent, qui incluent un nouveau facteur d'adhésion, sont toutes impliquées dans l'adhésion aux cellules épithéliales vaginales », a déclaré le Dr Marcotte.

« Nous avons choisi Lactobacillus gasseri DSM 14869 comme organisme modèle car cette souche, contenue dans des gélules vaginales probiotiques du commerce, appelée EcoVag, a été initialement sélectionnée comme probiotique en raison de sa capacité d'adhérence élevée et a ensuite démontré qu'elle colonisait le vagin après administration de la capsule », a déclaré le Dr Marcotte.

« Nous prévoyons d'analyser de manière fonctionnelle d'autres gènes de Lactobacillus potentiellement impliqués dans l'activité probiotique, tels que ceux impliqués dans la synthèse de composés antimicrobiens », a déclaré le Dr Marcotte.