Vous ne rêvez
pas, le titre de cet article
canadien
est
en fait le titre d’une étude parue dans une revue de l’ASM,
Applied
and Environmental Microbiology,
et intitulée, « Welcome
to the house-warming party: social interactions and antagonism
against Listeria
monocytogenes
in multi-species biofilms » (Bienvenue
à la pendaison de crémaillère : interactions sociales et
antagonisme vis-à-vis Listeria
monocytogenes
au sein de biofilms pluri-espèces).
Cet
article est plein d’allusions à des situations humaines et
l’allusion à la pendaison de la crémaillère signifie qu’à
mesure que des invités (bactéries) arrivent, la dynamique sociale
et les lieux de la fête évoluent ...
Résumé
court
Cet
article
explore comment Listeria
monocytogenes
s'intègre dans des biofilms pluri-espèces
et persiste dans les installations de transformation des aliments.
Les auteurs ont quantifié L.
monocytogenes
dans six communautés reconstituées, chacune composée de 5 à 19
souches. Ils ont observé que la présence de Carnobacterium
maltaromaticum
réduisait le nombre de cellules de L.
monocytogenes
d'environ 1 log UFC/cm²,
suggérant un effet antagoniste. De plus, l'analyse génomique a
identifié près de 100 systèmes de quorum sensing (système
de communication par
un échange constant de signaux chimiques),
y compris des peptides potentiellement bactéricides contre L.
monocytogenes.
Les résultats indiquent que les interactions microbiennes dans les
biofilms pluri-espèces
sont complexes et dépendent de la composition de la communauté, ce
qui pourrait avoir des implications pour la réduction de la
persistance de
Listeria
dans les environnements de transformation des aliments.
Résumé
proposé par les auteurs
Listeria
monocytogenes s'intègre dans des biofilms pluri-espèces et
persiste dans les installations de transformation alimentaire. Sa
persistance dépend de la composition des communautés microbiennes,
mais les espèces favorisant ou non la présence de L.
monocytogenes restent à identifier. Par ailleurs, les mécanismes
régissant le choix entre la formation d'un biofilm (adhérent à une
surface) et celle d'une pellicule* (flottant à l'interface
air-liquide) au sein des communautés microbiennes sont encore mal
compris. Cette étude visait à identifier les communautés
favorisant ou non la présence de Listeria et à observer la
formation de biofilms ou de pellicules dans des systèmes
pluri-espèces. Nous avons quantifié L. monocytogenes au sein
de six communautés reconstituées, chacune composée de 5 à 19
souches. Une communauté initiale de 15 membres a été simplifiée
en cinq espèces afin de quantifier L. monocytogenes dans
l'ensemble des 31 combinaisons possibles de ces cinq souches.
Janthinobacterium tructae favorisait la formation d'une
pellicule, tandis que Pseudomonas shahriarae incitait les
autres espèces à former un biofilm adhérent à la surface. Dans
les six communautés microbiennes, les populations de L.
monocytogenes étaient les plus faibles lorsque Carnobacterium
maltaromaticum était également présent. L'effet antagoniste de
C. maltaromaticum a été confirmé par l'analyse de toutes
les combinaisons des cinq souches ; la présence de cette bactérie
réduisait la population de L. monocytogenes d'environ 1 log
UFC/cm². Serratia liquefaciens exerçait également un
antagonisme envers L. monocytogenes, mais cet effet n'a été
observé (P < 0,05) qu'en l'absence de C. maltaromaticum.
L'analyse génomique de la communauté a permis d'identifier près de
100 systèmes de communication intercellulaire (quorum sensing)
différents, incluant des peptides dotés d'une activité bactéricide
contre L. monocytogenes. Nous concluons que le langage utilisé
pour décrire les interactions sociales humaines est également
pertinent pour décrire les interactions microbiennes au sein des
communautés formant des biofilms pluri-espèces ; toutefois,
l'élucidation des mécanismes de communication entre les bactéries
intégrées au biofilm fera l'objet d'études ultérieures.
*pellicule :
simple dépôt superficiel, généralement passif ou organique
simple, sans métabolisme propre ni structure multicellulaire
complexe.
Importance
La
communication microbienne, qu'il s'agisse du choix entre la formation
d'un biofilm et celle d'une pellicule ou de l'accueil de Listeria
monocytogenes, repose en partie sur les systèmes de quorum
sensing comme mécanisme clé. Deux micro-organismes, Carnobacterium
maltaromaticum et Serratia liquefaciens, ont exercé un
effet antagoniste sur L. monocytogenes. Les interactions
microbiennes dépendent fortement de la complexité de la communauté
microbienne ; des comportements différents ont été observés dans
des biofilms formés par 2, 5 ou 15 souches. Les résultats présentés
dans cette étude montrent que l'utilisation de cultures protectrices
peut également réduire la persistance de Listeria dans les
installations de transformation alimentaire, sans pour autant
permettre de comprendre les mécanismes de communication et les
règles sociales régissant les communautés bactériennes complexes.
Cette nouvelle perspective sur les interactions microbiennes pourrait
orienter les futures expériences.
Pour bien comprendre cette étude,
j’ai traduit l’introduction et la conclusion de cette étude.
Introduction
Listeria
monocytogenes représente un enjeu pour la sécurité des
aliments en raison du taux de mortalité élevé associé à la
listériose et de la faible dose infectieuse requise pour les
populations sensibles. Le nombre d'épidémies de listériose a
augmenté depuis 2000, une tendance liée à la demande croissante en
aliments prêts à consommer favorisant la prolifération de L.
monocytogenes. L. monocytogenes persiste dans les
installations de transformation alimentaire malgré les opérations
régulières de nettoyage et de désinfection. Une proportion
importante de ces installations héberge des communautés
bactériennes persistantes incluant L. monocytogenes.
La
formation de biofilms constitue le mécanisme clé permettant la
persistance microbienne à long terme. La matrice du biofilm permet à
la communauté de se maintenir en place malgré des flux de fluides
rapides et protège les micro-organismes contre les stress
environnementaux. Les biofilms sont constitués d'une ou plusieurs
espèces bactériennes incluses dans une matrice de substances
polymériques extracellulaires. Souvent qualifiés de « cités
microbiennes », les biofilms présentent des morphologies
complexes déterminées par les interactions sociales entre leurs
divers habitants. La matrice extracellulaire agit comme une barrière
de diffusion et protège les bactéries intégrées au biofilm contre
les désinfectants. Les biofilms se forment sur des surfaces
biotiques ou abiotiques (dénommés biofilms) ou à l'interface
air-liquide (dénommés pellicules). Ces pellicules permettent aux
bactéries aérobies d'accéder à l'oxygène présent à l'interface
air-liquide. On observe de telles pellicules dans des procédés de
fermentation alimentaire comme ceux du kombucha
et de la choucroute. La formation de biofilms et de pellicules repose
sur une division du travail au sein des communautés microbiennes, où
différents membres contribuent à l'élaboration de composants
spécifiques de la matrice extracellulaire. Les communautés de
biofilms présentes dans les installations de transformation
alimentaire héberge plus de dix espèces bactériennes représentant
plusieurs phylums. Les interactions interspécifiques jouent un rôle
clé dans la décision microbienne de former des biofilms ou des
pellicules, ainsi que dans le façonnement de la morphologie des
biofilms.
Toutes
les souches de L. monocytogenes ne forment pas de biofilms
monospécifiques, mais L. monocytogenes s'intègre dans des
biofilms pluri-espèces. La présence de L. monocytogenes dans
les installations de transformation alimentaire est associée,
positivement ou négativement, à la présence d'autres
micro-organismes. Des corrélations positives ont été rapportées
avec Pseudomonas, Acinetobacter et Janthinobacterium
dans les environnements de transformation de la viande, ainsi qu'avec
Enterobacter, Serratia et Carnobacterium dans
les installations de transformation des légumes. Herminiimonas,
Bryobacter, Caulobacter, Sphingomonas et
Mycobacterium étaient négativement associés à la présence
de L. monocytogenes dans les installations de transformation
de la viande. Toutefois, ces associations varient selon les types de
produits et les installations, et les corrélations n'établissent
pas de lien de causalité. Des expériences menées sur des biofilms
reconstitués ont confirmé que l'abondance de L. monocytogenes
est influencée par la présence d'espèces favorisant sa survie ou,
au contraire, créant des barrières compétitives. Néanmoins, notre
compréhension des interactions de L. monocytogenes avec
d'autres micro-organismes au sein de biofilms oligospécifiques
(moins de 10 espèces) ou pluri-espèces (10 espèces ou plus)
demeure limitée, principalement en raison de la complexité des
protocoles expérimentaux visant à analyser toutes les combinaisons
non redondantes de souches au sein d'une communauté microbienne
comptant plus de quatre ou cinq membres. Il reste donc à identifier
les espèces favorisant ou inhibant L. monocytogenes, et très
peu d'études antérieures ont examiné les mécanismes de décision
microbienne concernant la formation de biofilms par rapport à celle
de pellicules dans des communautés bactériennes diversifiées.
L'objectif
de cette étude était donc de déterminer les interactions
interspécifiques ainsi que la formation de biofilms ou de pellicules
dans des biofilms multispécifiques, en présence ou en l'absence de
L. monocytogenes. Les analyses reposaient sur une approche
expérimentale en deux volets. Premièrement, nous avons déterminé
le devenir de L. monocytogenes au sein de six communautés
reconstituées, chacune composée de 5 à 19 souches ou espèces.
Deuxièmement, une communauté de 15 membres a été simplifiée pour
ne conserver que cinq espèces, et le devenir de L. monocytogenes
a été évalué pour l'ensemble des 31 combinaisons non redondantes
de ces cinq souches. Un cocktail de six souches de L.
monocytogenes a été utilisé.
Conclusion
La
communication microbienne, qu'il s'agisse de la formation de biofilms
ou de pellicules, ou de la décision de tolérer ou non Listeria,
fait intervenir, en partie, les systèmes de quorum sensing comme
mécanisme clé. L'analogie avec une pendaison de crémaillère est
en partie pertinente : à mesure que des invités (bactéries)
arrivent, la dynamique sociale et les lieux de la fête évoluent.
Cette complexité est en outre façonnée par l'interaction de
langages véhiculant des messages aussi bien amicaux (coopératifs)
qu'hostiles (antagonistes). Un langage commun assure la coordination
à l'échelle de toute la maison, tandis que des dialectes privés,
incompréhensibles pour les étrangers, sont également employés.
Les résultats présentés dans cette étude montrent que
l'utilisation de cultures protectrices peut aussi réduire la
persistance de Listeria dans les installations de
transformation alimentaire. Cette nouvelle perspective sur les
interactions microbiennes au sein des biofilms pourrait orienter les
futures expériences. Pour l'heure, il est temps de prendre une
boisson fraîche, mais une question demeure : on la boit sur le
perron de la maison ou sur la terrasse de derrière ?
