Un réseau allemand mis en place pour la surveillance des bactéries

«Un réseau allemand mis en place pour la surveillance des bactéries», source Food Safety News.

Trois organisations allemandes ont créé un consortium pour surveiller les agents pathogènes bactériens et détecter plus rapidement les épidémies.

L'Université de Münster, le Centre de recherche Borstel et l'Institut Robert Koch ont formé le réseau miGenomeSurv (pour Microbial Genomic Surveillance ou Surveillance du génome microbien des agents infectieux).

Ce réseau s'appuie sur des laboratoires nationaux de référence, où les agents infectieux pertinents pour la population sont caractérisés microbiologiquement et par l’analyse génomique. Les méthodes de séquençage du génome fournissent des empreintes génétiques et d'autres caractéristiques de la bactérie permettant la surveillance et la détection de cas groupés.

L'objectif initial comprend E. coli entérohémorragique (EHEC) et Listeria monocytogenes et a soumis des prélèvements datés du début de 2019, atteignant près de 3 000 d'ici le deuxième trimestre de 2021.

Une empreinte digitale détaillée d'un agent pathogène est nécessaire pour identifier ou exclure toute similitude entre les souches. Cela aide les investigateurs à reconnaître si les agents pathogènes impliqués sont similaires et s'ils ont déjà été observés ailleurs ou plus tôt.

«Afin d'améliorer le contrôle des infections, la surveillance moléculaire des agents infectieux est essentielle», a déclaré le professeur Lothar H. Wieler, président de l'Institut Robert Koch.

Signature unique des agents pathogènes

En 2011, le système de santé publique allemand a été confronté à une épidémie à E. coli O104:H4 d'origine alimentaire, qui a provoqué l'une des plus importantes épidémies d'infections à EHEC, entraînant 2 987 maladies, 855 cas d'insuffisance rénale grave et 53 décès. Les graines germées de fenugrec d'Égypte ont été identifiées comme le véhicule le plus probable de l'infection.

L'identification de la source de l'infection est essentielle pour un contrôle efficace de l'épidémie. Si la source n'est pas retrouvée rapidement, de telles épidémies peuvent se poursuivre pendant de longues périodes et à différents endroits, ce qui rend l'identification de l'agent causal très difficile.

Une base de données à accès restreint déclenche automatiquement des avertissements précoces d'épidémie en envoyant des courriels aux soumettants de données en cas de correspondances génomiques étroites entre les échantillons.

Dans le consortium, un langage commun, appelé nomenclature, est défini pour les nombreuses lignées d'agents pathogènes détectés.

Ceci est basé sur la séquence du génome et d'un core génome (cg) - typage par séquençage multilocus (MultiLocus Sequence Typing ou MLST) calculé à partir des données du génome. En conséquence, le matériel génétique de l'agent pathogène est traduit en un code numérique standardisé.

Cela permet l'échange de données entre les laboratoires participants, avec d'autres partenaires et institutions nationaux et internationaux tels que le Centre européen de prévention et de contrôle des maladies (ECDC) et les services de santé publique responsables de mesures telles que la gestion des épidémies.

«Des outils bioinformatiques faciles à utiliser aident à donner à chaque agent pathogène une signature unique», a déclaré le professeur Dag Harmsen, de l'Université de Münster.

Des groupes similaires existants incluent le réseau GenomeTrakr de la FDA, le consortium Global Microbial Identifier et PulseNet International.

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 ?

Un stress test découvre des fissures dans la résistance de microbes hospitaliers dangereux

«Un stress test découvre des fissures dans la résistance de microbes hospitaliers dangereux», source John Innes Centre.

L'étude a identifié des facteurs critiques qui permettent aux bactéries dangereuses de propager des maladies en survivant sur les surfaces des hôpitaux et des cuisines.

L'étude des mécanismes qui permettent à l'agent pathogène humain opportuniste, Pseudomonas aeruginosa de survivre sur les surfaces, pourrait conduire à de nouvelles façons de cibler les bactéries dangereuses.

Pour survivre en dehors de leur hôte, les bactéries pathogènes doivent résister à divers stress environnementaux. Un mécanisme est la molécule de sucre, le tréhalose, qui est associée à une gamme de stress externes, en particulier le choc osmotique,des changements soudains de la concentration de sel entourant les cellules.

Des chercheurs du Centre John Innes ont analysé comment le tréhalose est métabolisé par P. aeruginosa pour définir son rôle dans la protection contre les stress externes.

Combinant la biochimie analytique et la génétique inverse, en utilisant des bactéries mutées dépourvues de fonctions clés, ils montrent que le métabolisme du tréhalose chez P. aeruginosa est lié à la biosynthèse de la molécule de stockage du carbone glycogène.

Des expériences ont montré que la perturbation des voies du tréhalose ou du glycogène réduisait considérablement la capacité de P. aeruginosa à survivre sur des surfaces artificielles telles que les comptoirs de cuisine ou d'hôpital.

L'étude a révélé que si le tréhalose et le glycogène sont tous deux importants pour la tolérance au stress chez P. aeruginosa, ils contrent des stress distincts: le tréhalose aide les bactéries à survivre dans des conditions de sel élevé; le glycogène contribue à la survie dans des environnements secs (déssication).

Les résultats soulèvent la possibilité de cibler les voies du tréhalose et du glycogène pour limiter la survie des agents pathogènes sur les surfaces artificielles.

«Nous avons montré comment un pathogène humain dangereux Pseudomonas aeruginosa répond aux défis environnementaux, tels que le stress salin ou la dessication La perturbation de la production de certains sucres tolérants au stress dans ce bug réduit considérablement sa capacité à survivre sur les surfaces de travail des cuisines et des hôpitaux», a dit auteur correspondant de l'étude Dr Jacob Malone.

Une découverte inattendue a été de savoir comment la bactérie exploite différentes voies pour ces différents stress, a dit le Dr Malone: «La sagesse conventionnelle dit que le tréhalose était responsable des deux phénotypes, mais nous avons montré que le tréhalose ne protège que contre l'osmo-stress et que le glycogène est nécessaire pour se protéger contre la dessiccation. Nous avons également été surpris de voir une baisse aussi marquée de la survie en surface lorsque nous avons perturbé les voies dans les insectes.»

La prochaine étape de la recherche consiste à comprendre comment les voies métaboliques du tréhalose et du glycogène sont régulées chez P. aeruginosa et les espèces étroitement apparentées. Le groupe souhaite également comprendre comment l'accumulation de glycogène permet aux bactéries de survivre dans des environnements secs et expliquer plus en détail comment et quand différentes parties des voies sont activées et désactivées.

P. aeruginosa est un pathogène important tant chez les animaux que chez les humains. Chez l'homme, elle affecte principalement les personnes immunodéprimées, où elle est une cause majeure de pneumonie et d'infections nosocomiales. Les infections chroniques à P. aeruginosa surviennent chez 80% des patients adultes atteints de mucoviscidose, où elle est la principale cause de morbidité et de mortalité.

Dissoudre des bactéries pathogènes avec des nanoparticules

Là où les médicaments classiques échouent : les bactéries résistantes aux antibiotiques. Micrographie électronique colorisée. Image : CDC/NIAID.

Dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques, «Dissoudre des bactéries dangereuses avec des nanoparticules», source Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche ou Empa pour Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt.

Les agents pathogènes multirésistants constituent un problème grave et croissant dans la médecine moderne. Lorsque les antibiotiques sont inefficaces, ces bactéries peuvent provoquer des infections mortelles. Les chercheurs de l'Empa et de l'ETH Zurich (Ecole polytechnique fédérale de Zurich) développent actuellement des nanoparticules qui peuvent être utilisées pour détecter et tuer les agents pathogènes multirésistants qui se cachent dans les cellules du corps, écrit l'équipe dans la revue scientifique Nanoscale.

Dans la course à l'armement «l'humanité contre les bactéries», les bactéries sont actuellement en tête. Nos anciennes armes miracles, les antibiotiques, tombent de plus en plus souvent en panne lorsque les germes utilisent des manœuvres délicates pour se protéger des effets des médicaments. Certaines espèces se retirent même à l'intérieur des cellules du corps humain, où elles sont protégées du système immunitaire. Parmi ces agents pathogènes particulièrement redoutables figurent les staphylocoques multirésistants (SARM ou Staphylococcus aureus resistant à la méticilline) qui peuvent provoquer des maladies mortelles telles que l'empoisonnement du sang ou la pneumonie.

Afin de détecter les germes dans leur cachette et de les rendre inoffensifs, une équipe de chercheurs de l'Empa et de l'ETH Zurich développe actuellement des nanoparticules qui utilisent un mécanisme d'action complètement différent de celui des antibiotiques classiques : Alors que les antibiotiques peinent à entrer dans les cellules du corps, ces nanoparticules, en raison de leur petite taille et de leur composition, peuvent être introduites à l'intérieur de la cellule affectée. Une fois sur place, ils combattent la bactérie.

Verre bioactif et métal

L'équipe de d'Inge Herrmann et de Tino Matter a utilisé l'oxyde de cérium, un matériau qui, sous sa forme nanoparticulaire, a un effet antibactérien et anti-inflammatoire. Les chercheurs ont combiné les nanoparticules avec un matériau céramique bioactif appelé verre bioactif. Le verre bioactif est intéressant pour la médecine car il possède des propriétés régénératrices polyvalentes et est utilisé, par exemple, pour la reconstruction des os et des tissus mous.

Enfin, des nanoparticules hybrides d'oxyde de cérium et de verre bioactif ont été produites par synthèse de flamme. Les particules ont déjà été utilisées avec succès comme adhésifs pour blessures, ce qui permet d'utiliser simultanément plusieurs propriétés intéressantes : Grâce aux nanoparticules, les saignements peuvent être stoppés, l'inflammation peut être affaiblie et la cicatrisation des plaies peut être accélérée. De plus, les nouvelles particules ont un effet significatif contre les bactéries, alors que le traitement est bien toléré par les cellules humaines.

Récemment, cette nouvelle technologie a été brevetée avec succès. L'équipe a maintenant publié ses résultats dans la revue scientifique Nanoscale Emerging Investigator Collection 2021.

Des germes malicieux

Parmi les bactéries, il existe des agents pathogènes particulièrement malicieux qui pénètrent dans les cellules du corps et sont invisibles pour le système immunitaire. C'est ainsi qu'ils survivent aux périodes où la défense du corps est en état d'alerte. Ce phénomène est également connu pour les staphylocoques. Ils peuvent se retirer dans les cellules de la peau, du tissu conjonctif, des os et du système immunitaire. Le mécanisme de cette persistance n'est pas encore entièrement compris.

Les staphylocoques sont pour la plupart des germes inoffensifs qui peuvent se trouver sur la peau et les muqueuses. Dans certaines conditions, cependant, la bactérie inonde le corps et provoque une inflammation grave, pouvant aller jusqu'au choc toxique ou à l'empoisonnement du sang. Cela fait des staphylocoques la principale cause de décès par infection avec un seul type d'agent pathogène.

Le nombre croissant d'infections à staphylocoques qui ne répondent plus au traitement par antibiotiques est particulièrement préoccupant. Le SARM, germes multirésistants, est particulièrement redouté dans les hôpitaux où, en tant qu'agents pathogènes nosocomiaux, ils provoquent des infections de plaies mal soignées ou colonisent les cathéters et les équipements. Au total, environ 75 000 infections hospitalières surviennent chaque année en Suisse, dont 12 000 sont mortelles.

Destruction des bactéries

Les chercheurs ont pu montrer les interactions entre les nanoparticules hybrides, les cellules du corps et les germes en utilisant, entre autres, la microscopie électronique. Si les cellules infectées étaient traitées avec les nanoparticules, les bactéries à l'intérieur des cellules commençaient à se dissoudre. Cependant, si les chercheurs ont spécifiquement bloqué l'absorption des particules hybrides, l'effet antibactérien a également cessé.

Le mécanisme d'action exact des particules contenant du cérium n'a pas encore été entièrement clarifié. Il a été prouvé que d'autres métaux ont également des effets antimicrobiens. Cependant, le cérium est moins toxique pour les cellules du corps que l'argent, par exemple. Les chercheurs supposent actuellement que les nanoparticules agissent sur la membrane cellulaire des bactéries, produisant des composés oxygénés réactifs qui conduisent à la destruction des germes. Comme la membrane des cellules humaines est construite différemment, les cellules du corps sont épargnées par ce processus.

Les chercheurs pensent que moins de résistance se développerait probablement contre un tel mécanisme. «De plus, les modifications chimiques de l'oxyde de cérium se régénèrent avec le temps, de sorte que l'effet des nanoparticules sur les bactéries peut recommencer», explique le chercheur de l'Empa Tino Matter. Ainsi, les particules de cérium pourraient avoir un effet durable.

Ensuite, les chercheurs veulent analyser plus en détail les interactions des particules dans le processus d'infection afin d'optimiser davantage la structure et la composition des substances nano-actives. L'objectif est de développer un agent antibactérien simple et robuste, efficace à l'intérieur des cellules infectées.

Des scientifiques identifient à quel point des bactéries intestinales inoffensives deviennent méchantes

«Des scientifiques identifient à quel point des bactéries intestinales inoffensives deviennent méchantes», source ScienceDaily.

Une équipe internationale de scientifiques a déterminé à quel point des bactéries intestinales comme des E. coli inoffensifs chez des poulets peuvent facilement capter les gènes nécessaires pour évoluer et provoquer une infection potentiellement mortelle. Leur étude, publiée dans Nature Communications, avertit que de telles infections affectent non seulement l'industrie avicole, mais pourraient également potentiellement se propager pour infecter les humains.

E. coli est une bactérie courante qui vit dans les intestins de la plupart des animaux, y compris les humains. Il est généralement inoffensif lorsqu'il reste dans l'intestin, mais il peut devenir très dangereux s'il envahit la circulation sanguine, provoquant une infection systémique pouvant même entraîner la mort.

E. coli pathogène aviaire (APEC pour Avian pathogenic E. coli) est l'infection la plus courante chez les poulets élevés pour la viande ou les œufs. Elle peut entraîner la mort dans jusqu'à 20 pour cent des cas et entraîner des pertes de plusieurs millions de livres dans l'industrie de la volaille. Le problème est aggravé par l'augmentation de la résistance aux antibiotiques et les infections présentent également un risque de maladie chez l'homme.

L'équipe de scientifiques, dirigée par le Milner Center for Evolution de l'Université de Bath, a séquencé et analysé l'ensemble des génomes des bactéries E. coli retrouvées dans des poulets sains et infectés élevés dans des fermes avicoles commerciales afin de mieux comprendre pourquoi et comment ces microbes normalement inoffensifs. peut devenir mortels.

Ils ont découvert qu'il n'y avait pas de gène unique responsable de la transformation d'une bactérie inoffensive en une bactérie pathogène, mais plutôt que cela pouvait être causé par plusieurs combinaisons d'un groupe diversifié de gènes.

Leurs résultats indiquent que toutes les bactéries présentes dans l'intestins des poulets ont le potentiel de capter les gènes dont elles ont besoin pour se transformer en une infection dangereuse, grâce à un processus appelé transfert horizontal de gènes.

Le transfert horizontal de gènes permet aux bactéries d'acquérir du nouveau matériel génétique d'autres bactéries à proximité. Cela peut se produire en récupérant les molécules d'ADN des bactéries mortes, en échangeant des brins d'ADN en ayant un «sexe bactérien» ou en étant infecté par des virus qui transfèrent l'ADN d'une bactérie à une autre.

Le professeur Sam Sheppard, du Milner Center for Evolution de l'Université de Bath, a dirigé l'étude. Il a dit: «Auparavant, nous pensions qu'E. coli devenait pathogène en acquérant des gènes spécifiques d'autres microbes souvent présents dans des éléments mobiles appelés plasmides.»

«Mais notre étude a comparé les génomes de E. coli pathogènes et inoffensifs chez les poulets et a constaté qu'ils peuvent «devenir mauvais» simplement en prélevant des gènes dans leur environnement.»

«Les bactéries font cela tout le temps dans l'intestin du poulet, mais la plupart du temps, les gènes récupérés sont préjudiciables aux bactéries, ce qui en fait une impasse évolutive.»

«Cependant, il y a 26 milliards de poulets dans le monde, ce qui représente environ 70% de toute la biomasse d'oiseaux sur terre.»

«Cela augmente la probabilité que les bactéries captent des gènes qui pourraient aider les bactéries à survivre et à devenir infectieuses, ou même à sauter des espèces pour infecter les humains.»

Les auteurs de l'étude soulignent la nécessité de surveiller les souches les plus susceptibles de devenir pathogènes afin de pouvoir les traiter avant qu'elles ne deviennent dangereuses.

Le professeur Sheppard a dit: «Nous avons été surpris de constater que ce n'est pas seulement une seule souche qui cause l'APEC, mais que n'importe quelle souche peut potentiellement acquérir la 'combinaison monstre' de gènes nécessaires pour devenir mauvais.»

Les souches susceptibles de devenir pathogènes pourraient être identifiées en utilisant une méthode similaire à celle utilisée pour détecter les variants du Covid19. Après le séquençage du génome entier, des tests PCR rapides peuvent être utilisés pour sonder des gènes spécifiques qui pourraient conduire à une infection par APEC.

Le professeur Sheppard a dit: «Nous avons identifié une vingtaine de gènes communs dans des microbes pathogènes et si nous pouvons rechercher ces gènes clés dans un troupeau d'oiseaux, cela aiderait les agriculteurs à cibler ces porteurs avant qu'ils ne causent un problème.»