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.

Dynamique de colonisation des souches de Listeria monocytogenes isolées d'environnements de production alimentaire

«Dynamique de colonisation des souches de Listeria monocytogenes isolées d'environnements de production alimentaire», source article paru dans Scientific Reports.

Listeria monocytogenes est une bactérie ubiquitaire capable de coloniser et de persister dans les environnements de production alimentaire (EPAs) pendant de nombreuses années, voire des décennies.

Cette capacité à coloniser, survivre et persister au sein des EPAs peut entraîner une contamination croisée des produits alimentaires, y compris des produits vulnérables tels que les aliments prêts à consommer. Divers éléments environnementaux et génétiques seraient impliqués, la capacité à former des biofilms étant un facteur important. Dans cette étude, nous avons examiné divers mécanismes qui peuvent influencer la colonisation dans les EPAs. La capacité des isolats (n = 52) à se fixer et à se développer au sein d’un biofilm a été évaluée, en distinguant les formateurs de biofilm plus lents des isolats formant plus rapidement un biofilm. Ces isolats ont été évalués plus avant pour déterminer si le taux de croissance, la production de substances exopolymères et/ou le système de communication agr influençaient cette dynamique et pouvaient favoriser la persistance dans des conditions reflétant les EPAs. Malgré l'absence d'association forte avec les facteurs ci-dessus à un phénotype de colonisation rapide, le transcriptome global a suggéré que les gènes de transport, de production d'énergie et de métabolisme étaient largement régulés à la hausse pendant les étapes initiales de colonisation dans des conditions limitées en nutriments. Cependant, la régulation à la hausse des systèmes métaboliques variait entre les isolats, soutenant l'idée que la capacité de L. monocytogenes à coloniser les EPAs est spécifique à la souche.

Dans la conclusion, les auteurs notent,

Les isolats de L. monocytogenes sont préoccupants pour la santé publique en raison de leur capacité à coloniser et à persister dans les EPAs. La réputation économique et de marque d'une entreprise de transformation alimentaire peut être considérable si les souches de L. monocytogenes contaminent des produits alimentaires prêts à consommer et provoquent la listériose. Cette étude a examiné divers facteurs pouvant influencer la capacité de L. monocytogenes à coloniser une installation de transformation alimentaire. Nous avons démontré que la capacité à former des biofilms était différente d'une souche à l'autre et n'était pas liée à des différences de croissance dans des conditions reflétant les EPAs, ni à l'expression de la cellulose ou des curli telles que cela a été identifié chez d'autres espèces comme E. coli et Salmonella. Bien qu'il n'y ait pas eu non plus de gènes spécifiques identifiés par une étude d'association pangénomique (Genome-wide association study), il est intéressant de noter que le transcriptome global a indiqué que les mécanismes métaboliques étaient régulés à la hausse, suggérant que l'espèce utilise son vaste répertoire métabolique et de transport pour initier une adaptation rapide aux conditions limitées en nutriments. Ceci est ensuite couplé à une régulation à la hausse des gènes impliqués dans la production de composants structurels cellulaires pour l'expansion du biofilm, avec une régulation à la hausse du système de communication agr dans la fixation initiale et la croissance du biofilm. La colonisation est probablement facilitée par des facteurs environnementaux tels que des niches difficiles à nettoyer et à désinfecter, et des déterminants génétiques tels que la capacité de former des biofilms et de se fixer dans des conditions sous-optimales, notre connaissance de la capacité de L. monocytogenes à persister et à survivre dans les EPAs nécessite une exploration plus approfondie, car ces connaissances seront nécessaires pour prévenir et réduire la contamination.

La photo représente la formation d’un biofilm de Listeria monocytogenes à 20°C sur de l’acier inoxydable. Photo MEB : P. Chavant, M. Hébraud, B. Martinie (INRA, site de Theix).

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 ?

Nouveau traitement probiotique à base de yogourt pour le traitements des affections inflammatoires

«Des chercheurs israéliens présentent un nouveau traitement à base de yogourt probiotique pour les affections inflammatoires», source communiqué du Ben-Gurion University of the Negev (BGU).

Des chercheurs de la BGU ont identifié de nouveaux candidats médicaments basés sur des molécules isolées d'un yogourt probiotique pour lutter contre les bactéries pathogènes et pour traiter diverses affections inflammatoires, y compris les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) et les tempêtes de cytokines liées au COVID-19. La recherche, dirigée par Orit Malka, étudiante en doctorat dans le laboratoire du professeur Raz Jelinek, vice-président et doyen de la recherche et du développement à la BGU, a été publié en intégralité dans Microbiome, une publication de premier plan à comité de lecture. Le titre de l'article est Cross-kingdom inhibition of bacterial virulence and communication by probiotic yeast metabolites ou Inhibition inter-règne de la virulence bactérienne et communication par des métabolites probiotiques de levures.

Une start-up a récemment été créée pour poursuivre le développement et la commercialisation de la technologie par BGN Technologies, la société de transfert de technologie de la BGU, et les cofondateurs, le professeur Jelinek et Mme Malka.

Les probiotiques sont largement perçus comme aidant les fonctions immunitaires, affectant les populations microbiennes équilibrées dans le système digestif et protégeant potentiellement le corps contre les infections bactériennes. Le kéfir, un type de yogourt, est une boisson lactée probiotique fermentée obtenue en inoculant du lait avec des mélanges de micro-organismes, en particulier des levures et des bactéries. Malka et Jelinek ont réussi à isoler des molécules sécrétées par une levure prédominante dans le kéfir et ont montré que les molécules ont un potentiel important pour lutter contre les bactéries pathogènes. En particulier, les chercheurs de la BGU ont démontré que les molécules sécrétées par le kéfir étaient capables de réduire considérablement la virulence de Vibrio cholerae, l'agent causal du choléra. L'effet antibactérien était basé sur la perturbation de la communication entre les cellules bactériennes et l'interférence dans l'assemblage d'agrégats bactériens appelés biofilms, qui jouent un rôle important dans la virulence de V. cholerae et la progression de la maladie. Il est important de noter que l'obtention d'une activité antibactérienne en bloquant la communication cellulaire est une stratégie prometteuse contre les bactéries résistantes aux antibiotiques.

Dans une étude de suivi, les scientifiques ont observé que les molécules isolées avaient des propriétés anti-inflammatoires dramatiques dans diverses conditions pathologiques et modèles de maladies. Par exemple, les résultats expérimentaux ont révélé que les molécules guérissaient efficacement les souris ayant eu par une «tempête de cytokines» mortelle, la réponse immunitaire extrême qui est l'une des principales causes de décès chez les patients COVID-19. Les molécules ont non seulement éliminé la tempête de cytokines, mais ont également rétabli l'équilibre du système immunitaire, un exploit extraordinaire indiquant un potentiel thérapeutique important.

«Ces résultats sont remarquables car il s'agit de la première démonstration que la virulence des bactéries pathogènes humaines peut être atténuée par des molécules sécrétées dans les produits laitiers probiotiques, comme le yogourt ou le kéfir», a dit le professeur Jelinek. «En fait, nos recherches mettent en lumière pour la première fois un mécanisme par lequel les probiotiques fermentés dans le lait peuvent protéger contre les infections pathogènes et aider le système immunitaire. Suite à des résultats prometteurs sur des modèles animaux, nous sommes impatients d'administrer ces candidats-médicaments à l'homme, par exemple pour les patients qui subissent une tempête de cytokines due à une infection au COVID-19, ou les personnes souffrant de pathologies inflammatoires aiguës de l'intestin, telles que la maladie de Crohn. "

«Dans une réalité où les bactéries résistantes aux antibiotiques deviennent une menace imminente, les nouvelles molécules découvertes par les scientifiques de la BGU ouvrent une voie complètement nouvelle pour lutter contre les infections bactériennes en perturbant les communications cellule-cellule chez les bactéries pathogènes. De plus, les activités anti-inflammatoires dramatiques de les molécules peuvent ouvrir de nouvelles voies pour les produits thérapeutiques et les produits alimentaires probiotiques scientifiquement prouvés», a dit Josh Peleg, PDG de BGN Technologies. «Des années de recherche de pointe ont maintenant atteint un point de validation qui a conduit à la création d'une société biopharmaceutique pour le développement et l'évaluation clinique de cette nouvelle technologie passionnante qui peut potentiellement révolutionner le traitement des infections bactériennes ainsi que des conditions inflammatoires.»

La recherche a été menée en collaboration avec les Professeurs Michael Meijler, Ariel Kushmaro et Ron Apte tous de l'Université Ben-Gurion.

Les auteurs indiquent conclusion,

Nos résultats suggèrent que des symbioses distinctes dans des populations de plusieurs micro-organismes peuvent être maintenues par des molécules sécrétées modulant le quorum sensing. De telles molécules interférant avec le quorum sensing inter-règne peuvent jouer des rôles importants à la fois dans les produits laitiers fermentés, dans le système digestif d'une personne consommant les mélanges, et éventuellement aussi dans le microbiome intestinal en général. Ces effets potentiellement universels peuvent expliquer les propriétés de lutte contre les agents pathogènes du microbiome humain et pourraient aider à élucider les avantages pour la santé des produits de micro-organismes probiotiques.

Une nouvelle étude montre que les microplastiques se transforment en 'hubs ' pour les agents pathogènes et les bactéries résistantes aux antibiotiques

Une seule utilisation d'un exfoliant pour le visage peut libérer de 5 000 à 100 000 microplastiques dans l'environnement. Crédit photo Dung Pham, Chen Wu, NJIT.

«Une nouvelle étude montre que les microplastiques se transforment en 'hubs ' pour les agents pathogènes et les bactéries résistantes aux antibiotiques», source New Jersey Institute of Technology (NJIT).

On estime qu’une usine de traitement des eaux usées de taille moyenne desservant environ 400 000 résidents rejettera chaque jour jusqu’à 2 000 000 de particules microplastiques dans l’environnement.

Pourtant, les chercheurs apprennent tous les jours sur l'impact environnemental et sur la santé humaine de ces particules de plastique ultra-fines, de moins de 5 millimètres de longueur, présentes dans tout, des cosmétiques, du dentifrice et des microfibres de vêtements, à nos aliments, notre air et notre eau potable.

Désormais, des chercheurs du New Jersey Institute of Technology ont montré que les microplastiques omniprésents peuvent devenir des 'plaques tournantes' ou hubs pour la croissance de bactéries et des agents pathogènes résistants aux antibiotiques une fois qu'ils ont lavé les égouts ménagers et pénétré dans les usines de traitement des eaux usées - formant une couche visqueuse d'accumulation, ou biofilm, sur leur surface qui permet aux micro-organismes pathogènes et aux déchets d'antibiotiques de se fixer et de se mélanger.

Dans des résultats publiés dans le Journal of Hazardous Materials Letters d'Elsevier, les chercheurs ont découvert que certaines souches de bactéries augmentaient la résistance aux antibiotiques jusqu'à 30 fois tout en vivant sur des biofilms liés aux microplastiques qui peuvent se former à l'intérieur des unités de boues activées dans les usines de traitement des eaux usées municipales.

«Un certain nombre d'études récentes se sont concentrées sur les impacts négatifs que des millions de tonnes de déchets microplastiques par an ont sur nos environnements d'eau douce et océanique, mais jusqu'à présent, le rôle des microplastiques dans les processus de traitement des eaux usées de nos villes a été en grande partie inconnu», a dit Mengyan Li, professeur de chimie et de sciences de l'environnement au NJIT et auteur correspondant de l'étude.

«Ces usines de traitement des eaux usées peuvent être des points chauds où convergent divers produits chimiques, bactéries résistantes aux antibiotiques et agents pathogènes et ce que notre étude montre, c'est que les microplastiques peuvent servir de vecteurs, posant des risques imminents pour le biote ou écosystème aquatique et la santé humaine s'ils contournent le processus de traitement de l'eau.»

«La plupart des usines de traitement des eaux usées ne sont pas conçues pour l'élimination des microplastiques, elles sont donc constamment rejetées dans le milieu récepteur», a ajouté Dung Ngoc Pham, en doctorat au NJIT et premier auteur de l'étude. «Notre objectif était de déterminer si les microplastiques enrichissent ou non les bactéries résistantes aux antibiotiques des boues activées dans les usines de traitement des eaux usées municipales, et si oui, en savoir plus sur les communautés microbiennes impliquées.»

Dans l'étude, l'équipe a collecté des lots d'échantillons de boues de trois usines de traitement des eaux usées domestiques dans le nord du New Jersey, inoculant les échantillons dans le laboratoire avec deux microplastiques commerciaux répandus - le polyéthylène (PE) et le polystyrène (PS). L'équipe a utilisé une combinaison de PCR quantitative et de techniques de séquençage de nouvelle génération pour identifier les espèces de bactéries qui ont tendance à se développer sur les microplastiques, en suivant les changements génétiques des bactéries en cours de route.

L'analyse a révélé que trois gènes en particulier - sul1, sul2 et intI1 - connus pour favoriser la résistance aux antibiotiques courants, les sulfamides, se sont révélés jusqu'à 30 fois plus importants sur les biofilms liés aux microplastiques que dans les tests témoins au laboratoire utilisant des biofilms de sable après seulement trois jours.

Lorsque l'équipe a enrichi les échantillons avec l'antibiotique sulfaméthoxazole, ils ont constaté qu'il amplifiait encore plus les gènes de résistance aux antibiotiques jusqu'à 4,5 fois.

«Auparavant, nous pensions que la présence d'antibiotiques serait nécessaire pour améliorer les gènes de résistance aux antibiotiques dans ces bactéries associées aux microplastiques, mais il semble que les microplastiques peuvent naturellement permettre l'absorption de ces gènes de résistance par eux-mêmes» a dit Pham. «La présence d'antibiotiques a cependant un effet multiplicateur significatif.»

Huit espèces différentes de bactéries ont été retrouvées hautement enrichies sur les microplastiques. Parmi ces espèces, l'équipe a observé deux agents pathogènes humains émergents généralement liés à une infection respiratoire, Raoultella ornithinolytica et Stenotrophomonas maltophilia, faisant fréquemment de l'auto-stop sur les biofilms liés aux microplastiques.

L'équipe affirme que la souche de loin la plus courante trouvée sur les microplastiques, Novosphingobium pokkalii, est probablement un initiateur clé dans la formation de biofilm collant qui attire ces agents pathogènes - car elle prolifère, elle peut contribuer à la détérioration du plastique et étendre le biofilm. Dans le même temps, l’étude de l’équipe a mis en évidence le rôle du gène intI1, un élément génétique mobile principalement responsable de l’échange de gènes de résistance aux antibiotiques entre les microbes liés aux microplastiques.

«Nous pourrions considérer les microplastiques comme de minuscules perles, mais ils fournissent une énorme surface de résidence aux microbes», a expliqué Li. «Lorsque ces microplastiques pénètrent dans l'usine de traitement des eaux usées et se mélangent aux boues, des bactéries comme Novosphingobium peuvent accidentellement se fixer à la surface et sécréter des substances extracellulaires semblables à de la colle. Au fur et à mesure que d'autres bactéries se fixent à la surface et se développent, elles peuvent même échanger de l'ADN entre elles. C'est ainsi que les gènes de résistance aux antibiotiques se propagent dans la communauté.»

«Nous avons la preuve que la bactérie a développé une résistance à d'autres antibiotiques de cette manière, comme les aminosides , les bêta-lactames et le triméthoprime», a ajouté Pham.

Maintenant, Li dit que le laboratoire étudie plus en détail le rôl de Novosphingobium dans la formation de biofilm liés aux microplastiques. L'équipe cherche également à mieux comprendre dans quelle mesure ces microplastiques porteurs d'agents pathogènes peuvent contourner les processus de traitement de l'eau, en étudiant la résistance des biofilms liés aux microplastiques pendant le traitement des eaux usées avec des désinfectants tels que les rayons UV et le chlore.

«Certains États envisagent déjà de nouvelles réglementations sur l'utilisation des microplastiques dans les produits de consommation. Cette étude appelle à approfondir les recherches sur les biofilms liés aux microplastiques dans nos systèmes de traitement des eaux usées et à développer des moyens efficaces pour éliminer les microplastiques dans les environnements aquatiques », a dit Li.

Mise à jour du 21 mai 2021. On lira ce document de l'Anses, Microplastiques et nanomatériaux.

Les bactéries en essaim subissent une phase de transition dynamique et localisée pour former des biofilms induits par le stress

Schéma de la transition des bactéries en essaim à la formation d'un biofilm via la séparation de phase induite par la motilité (ou MIPS pour motility-induced phase separation). Cliquez sur l'image pour l'agrandir.

«Comment des bactéries en essaim conduisent à des biofilms multicouches résistants aux antibiotiques», source EurekAlert!

De nouvelles connaissances sur les interactions physiques qui ont lieu entre des bactéries en essaim lorsqu'elles sont exposées à des antibiotiques pourraient conduire à de nouvelles approches pour traiter les infections chez les patients.

L'équivalent bactérien d'un embouteillage provoque la formation de biofilms multicouches en présence d'antibiotiques, montre une étude publiée en intégralité dans eLife.

L'étude révèle comment le comportement collectif des colonies bactériennes peut contribuer à l'émergence d'une résistance aux antibiotiques. Ces informations pourraient ouvrir la voie à de nouvelles approches de traitement des infections bactériennes qui aident à contrecarrer l'émergence de résistances.

Les bactéries peuvent acquérir une résistance aux antibiotiques par des mutations génétiques. Mais ils peuvent aussi se défendre via des comportements collectifs tels que se regrouper dans un biofilm, un film mince et visqueux composé de nombreuses bactéries moins sensibles aux antibiotiques. Les essaims de bactéries peuvent également subir un phénomène similaire aux embouteillages humains appelés «séparation de phase induite par la motilité», dans lesquels ils ralentissent lorsqu'il y a un grand nombre de bactéries entassées.

«Dans notre étude, nous voulions voir si les bactéries au sein mouvement collectifs en essaim peuvent utiliser des interactions physiques telles que la séparation de phase induite par la motilité pour surmonter certains stress, y compris l'exposition aux antibiotiques», a dit le premier auteur, Iago Grobas, doctorant à la Warwick Medical School, Université de Warwick. , Royaume-Uni.

Dans leur étude, Grobas et ses collègues ont exposé une colonie d'une bactérie environnementale commune appelée Bacillus subtilis à un antibiotique appelé la kanamycine dans une boîte de Petri de laboratoire. Ils ont enregistré une vidéo accélérée du comportement de la bactérie et ont découvert qu'elle formait des biofilms en présence du médicament.

Plus précisément, l'équipe a montré que le biofilm se forme parce que les bactéries commencent à se regrouper à une certaine distance de l'antibiotique, laissant place à de multiples couches de bactéries en essaim.

«Les couches s'accumulent grâce à un mécanisme physique par lequel des groupes de cellules se déplaçant ensemble entrent en collision», explique Grobas. «La collision génère suffisamment de stress pour empiler les cellules, qui se déplacent ensuite plus lentement, attirant plus de cellules grâce à un mécanisme similaire à la séparation de phase induite par la motilité. Ces multiples couches conduisent alors à la formation de biofilm.»

Ensuite, l'équipe a testé une stratégie pour arrêter cette formation et ainsi empêcher la résistance aux antibiotiques de se produire de cette manière. Ils ont constaté que le fractionnement d'une dose unique en deux étapes sans modifier la quantité totale d'antibiotiques réduisait fortement l'émergence d'un biofilm.

Les auteurs disent que des recherches supplémentaires sont désormais nécessaires pour déterminer si les bactéries dangereuses pour l'homme utilisent des comportements similaires pour survivre à l'exposition aux antibiotiques. Si tel est le cas, les traitements futurs devraient tenir compte de ces comportements afin de réduire la résistance aux antibiotiques.

«Nos découvertes remettent en question la façon dont nous utilisons les antibiotiques et montrent que l'augmentation du dosage n'est pas toujours le meilleur moyen d'arrêter le développement du biofilm», déclare le co-auteur principal Munehiro Asally, professeur associé à la School of Life Sciences de l'Université de Warwick. «Le moment de l'exposition des bactéries aux médicaments est également important.»

«Ces informations pourraient nous conduire à repenser la manière dont les antibiotiques sont administrés aux patients lors de certaines infections» conclut le co-auteur principal Marco Polin, professeur associé au Département de physique de l'Université de Warwick et chercheur à l'Institut méditerranéen des études avancées. (IMEDEA), Majorque.

Interactions de Cryptosporidium et du biofilm

Représentation schématique des paramètres influençant la rétention/dissémination des oocystes à partir de biofilms.

Une équipe française de Rouen vient de publier un article sur Interactions de Cryptosporidium et du biofilm: une revue, paru dans Applied and Environental Microbiology, une revue de l’ASM. L’article est disponible en accès libre.

Résumé

Les biofilms sont de plus en plus impliqués comme jouant un rôle majeur dans la cryptosporidiose d'origine hydrique. Cette revue vise à synthétiser toutes les données actuellement disponibles sur les interactions entre les oocystes de Cryptosporidium et les biofilms. Initialement décrite à la suite d'une épidémie d'origine hydrique, l'intégration des oocystes de Cryptosporidium dans un biofilm a été bien démontrée.

Les biofilms semblent importants dans la dissémination/protection des oocystes dans l'environnement. Par conséquent, il a été suggéré que les biofilms associés au substrat devraient être systématiquement pris en compte dans l'évaluation de la qualité de l'eau des oocystes.

L'influence des paramètres physico-chimiques a été étudiée sur la rétention des oocystes au sein du biofilm. La rugosité de surface du biofilm, la concentration ionique (en particulier Ca²⁺), l'écoulement laminaire et/ou turbulent, la contrainte de cisaillement et les forces de répulsion électrostatique semblent importants à prendre en compte en ce qui concerne la libération d'oocystes au sein du biofilm. Cependant, l'analyse des données effectuée au cours de cette revue a également révélé des lacunes importantes dans les interactions biologiques au sein des biofilms, offrant de nombreuses perspectives pour les travaux futurs.

En conclusion, l'intégration des oocystes de Cryptosporidium au sein d’un biofilm a été clairement démontrée. Il a également été suggéré que les biofilms associés au substrat devraient être systématiquement envisagés pour les études sur les oocystes environnementaux. La libération d’oocystes à partir du biofilm a également été clairement démontrée et semble dépendre de plusieurs facteurs (voir l’image). Certains paramètres physico-chimiques ont été étudiés. Parmi eux, la rugosité, l'attachement à médiation ionique (en particulier le Ca²⁺) et les micro-organismes constituant le biofilm sont apparus importants compte tenu de l'intégration des oocystes et leur libération à partir du biofilm. Cependant, beaucoup de travail reste à faire, en particulier compte tenu de la composition microbienne du biofilm et des interactions polymicrobiennes. De plus, l'analyse des données dans le cadre de cette revue a clairement mis en évidence des lacunes dans les investigations biologiques entre les oocystes de Cryptosporidium et l'intégration du biofilm. Par conséquent, des travaux futurs sur les interactions du biofilm d'oocystes sont attendus pour une meilleure compréhension du risque infectieux potentiel pour l'homme et sa gestion.

L'altérocine, une nouvelle protéine antibiofilm secrétée par la bactérie marine Pseudoalteromonas sp. 3J6

Les éditeurs d'Applied and Environmental Microbiology font part d'une nouvelle famille de protéines antibiofilm produite par des bactéries marines ; c'est un travail réalisé par une équipe française.

Il est urgent d'utiliser des molécules antibiofilm respectueuses de l'environnement en médecine et dans divers autres domaines. Jouault et coll. ont décrit l'altérocine, une protéine antibiofilm, qui est active contre un large éventail de bactéries, y compris des agents pathogènes humains.

Les gènes de l'altérocine et de ses homologues ont été trouvés dans des bactéries marines, principalement du genre Pseudoalteromonas. Cette famille de protéines joue vraisemblablement une fonction importante dans la biologie des bactéries productrices et présente donc un intérêt écologique, en plus d'avoir un potentiel biotechnologique.

Source article paru dans Applied and Environmental Microbiology, « Alterocin, an Antibiofilm Protein Secreted by Pseudoalteromonas sp. Strain 3J6 ».

Résumé

Nous avons cherché à identifier et à étudier la protéine antibiofilm sécrétée par la bactérie marine Pseudoalteromonas sp. souche 3J6. Ce dernier est actif contre les bactéries marines et terrestres, notamment les souches cliniques de Pseudomonas aeruginosa formant différents types de biofilms. Plusieurs séquences d'acides aminés ont été obtenues à partir de la protéine antibiofilm partiellement purifiée, appelée altérocine.

Le génome Pseudoalteromonas sp. 3J6 a été séquencé et un gène alt candidat a été identifié en comparant les protéines codées par le génome aux séquences d'altérocine purifiée. Exprimer le gène alt dans une autre souche non active de Pseudoalteromonas sp. 3J3, a démontré qu'elle est responsable de l'activité antibiofilm. L'altérocine est une protéine de 139 résidus qui comprend une séquence signal prédite de 20 résidus, qui serait clivée lors de l'exportation par le système de sécrétion général. Aucune homologie de séquence n'a été trouvée entre l'altérocine et les protéines de fonctions connues. Le gène alt n'est pas organisé en opéron et les gènes adjacents ne semblent pas liés à la production d'altérocine, à l'immunité ou à la régulation, ce qui suggère que ces fonctions ne sont pas remplies par des protéines dévouées. Au cours de la croissance en milieu liquide, le niveau d'ARNm alt a culminé pendant la phase stationnaire. Un seul promoteur a été identifié expérimentalement, et plusieurs répétitions inversées pourraient être des sites de liaison pour les régulateurs. Les gènes alt ont été retrouvés dans environ 30% des génomes de Pseudoalteromonas et dans quelques cas seulement d'autres bactéries marines des genres Hahella et Paraglaciecola. La génomique comparative a conduit à l'hypothèse que des pertes de gènes alt se produisaient dans le genre Pseudoalteromonas. Dans l'ensemble, l'altérocine est un nouveau type de protéine antibiofilm d'intérêt écologique et biotechnologique.

Importance

Les biofilms sont des communautés microbiennes qui se développent sur des surfaces solides ou des interfaces et sont préjudiciables dans un certain nombre de domaines, y compris par exemple l'industrie alimentaire, l'aquaculture et la médecine. Dans ces derniers, les antibiotiques sont insuffisants pour éliminer les infections liées à des biofilms, conduisant à des infections chroniques comme dans le cas d'une infection par Pseudomonas aeruginosa des poumons des patients atteints de mucoviscidose. Il est donc urgent d'utiliser des molécules d'antibiofilm en association avec des antibiotiques conventionnels, ainsi que dans d'autres domaines d'application, notamment s'il s'agit de molécules respectueuses de l'environnement.

Ici, nous décrivons l'altérocine, une nouvelle protéine antibiofilm sécrétée par une bactérie marine appartenant au genre Pseudoalteromonas et son gène. Des homologues d'altérocine ont été trouvés dans environ 30% des souches de Pseudoalteromonas, indiquant que cette nouvelle famille de protéines antibiofilm joue probablement une fonction importante, quoique non essentielle, dans la biologie de ces bactéries. Cette étude ouvre la possibilité d'une variété d'applications. 

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).

Une protéine du biofilm de Salmonella provoque des réponses auto-immunes, un lien possible avec les maladies d’Alzheimer et de Parkinson

« Une protéine du biofilm de Salmonella provoque des réponses auto-immunes, un lien possible avec les maladies d’Alzheimer  et de Parkinson », source communiqué de l’University of Saskatchewan (USask).

Des scientifiques du Vaccine and Infectious Disease Organization-International Vaccine Center (VIDO-InterVac) de l'Université du Saskatchewan (USask) et de Temple University à Philadelphie, Pennsylvanie, ont démontré qu'une protéine du biofilm de Salmonella peut provoquer des réponses auto-immunes et de l'arthrite chez des animaux.

On pensait auparavant que Salmonella ne formait que des biofilms dans l'environnement, comme sur les surfaces de transformation des aliments. Les biofilms sont des collections denses de bactéries qui se collent ensemble sur les surfaces pour protéger les bactéries des conditions difficiles, y compris les antibiotiques et les désinfectants. La détection de biofilms chez un animal lors d'une infection a été une surprise.

Dans une recherche publiée dans PLoS Pathogens, une équipe VIDO-InterVac dirigée par le Dr Aaron White a découvert que des biofilms de Salmonella se sont formés dans l'intestin de souris infectées. Pour l'étude, l'équipe a utilisé un modèle de souris afin de reproduire des maladies d'origine alimentaire humaine et a montré qu'une protéine du biofilm appelée curli, qui se développe à la surface des bactéries, était liée à des résultats négatifs pour la santé.

Les curli sont un type spécial de protéines appelées amyloïdes. Des protéines humaines similaires ont été associées à des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Lou Gehrig). Les scientifiques ne savent pas comment ces maladies commencent, mais ont émis l'hypothèse que quelque chose devait déclencher l'accumulation d'amyloïdes.

« Nous sommes les premiers à montrer qu'un pathogène d'origine alimentaire peut produire ces types de protéines dans l'intestin », a dit White, un expert de premier plan sur les biofilms de Salmonella et les amyloïdes de curli.

« Il y a eu des spéculations selon lesquelles les bactéries peuvent stimuler la formation de plaques amyloïdes dans la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la SLA et contribuer à la progression de la maladie. La découverte de curli dans l'intestin pourrait représenter un lien important, indiquant une cause potentiellement infectieuse de ces maladies. »

La Dr. Çagla Tükel et son équipe de l'Université Temple ont déterminé que la présence de curli conduisait à l'auto-immunité et à l'arthrite, deux conditions qui sont des complications connues des infections à Salmonella chez l'homme.

« Chez la souris, ces réactions ont été déclenchées dans les six semaines suivant l'infection, démontrant que le curli peut être un moteur majeur des réponses auto-immunes », a déclaré Tükel.

La prochaine étape de la recherche consiste à confirmer que cela se produit également chez l'homme et à tester si d'autres agents pathogènes d'origine alimentaire liés à Salmonella peuvent provoquer des réactions auto-immunes similaires.

« Cette découverte importante suggère que les agents pathogènes d'origine alimentaire pourraient initier ou aggraver l'auto-immunité et pourraient contribuer à des troubles amyloïdes tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson », a dit le directeur de VIDO-InterVac, le Dr Volker Gerdts.

Biofilm et désinfection, une avancée potentielle

Voici le résumé d'un article à paraître dans Journal of Food Protection à propos de l'efficacité et du mécanisme fonctionnel d'un désinfectant à composants multiples contre des biofilms formés par Escherichia coli O157:H7 et cinq sérotypes de Salmonella répandus dans l'industrie de la viande.

Résumé

La formation de biofilms par Escherichia coli O157:H7 et Salmonella enterica dans les usines de transformation de viande présente un risque potentiel de contamination des produits carnés. De nombreux désinfectants courants sont incapables d'éradiquer complètement les biofilms formés par ces pathogènes d'origine alimentaire en raison de la structure du biofilm en trois dimensions et de la présence de substances polymères extracellulaires bactériennes.

Une nouvelle approche à multiples facettes combinant plusieurs réactifs chimiques avec divers mécanismes fonctionnels a été utilisée pour améliorer l'efficacité du contrôle du biofilm. Nous avons testé un désinfectant à plusieurs composants comprenant un composé ammonium quaternaire (QAC), du peroxyde d'hydrogène et un accélérateur la diacétine pour son efficacité à inactiver et à éliminer les biofilms de Escherichia coli O157:H7 et de Salmonella enterica dans des conditions de transformation de la viande.

Les biofilms de E. coli O157:H7 et de Salmonella sur les surfaces en contact courantes ont été traités avec des concentrations de 10, 20 ou 100% de la solution désinfectante ayant des composants multiples pendant 10 min, 1 h ou 6 h, et les réductions logarithmiques de la masse du biofilm ont été mesurées.

La microscopie électronique à balayage a été utilisée pour observer directement l'effet du traitement désinfectant sur l'élimination du biofilm et la morphologie bactérienne. Après traitement par le désinfectant à composants multiples, les cellules viables de biofilm de E. coli O157:H7 et de Salmonella étaient inférieures à la limite de détection, et la prévalence des deux agents pathogènes était faible.

Après le traitement par un désinfectant témoin à base de QAC, les cellules bactériennes survivantes étaient dénombrables et la prévalence des pathogènes était plus élevée. L'analyse en microscopie électronique à balayage d'échantillons témoins traités à l'eau a révélé la structure du biofilm en trois dimensions avec une matrice solide de polymères extracellulaires reliant les bactéries et la surface en contact.

Le traitement avec 20% de désinfectant à composants multiples pendant 10 min a considérablement réduit la masse du biofilm et affaibli la connexion avec les polymères extracellulaires. La majorité des cellules bactériennes avaient une morphologie altérée et l'intégrité de la membrane compromise. Un traitement avec un désinfectant à composants multiples à 100% pendant 10 min a dissous la matrice de polymères extracellulaires et aucune structure de biofilm intacte n'a été observée; au lieu de cela, des grappes dispersées d'agrégats bactériens ont été détectées, indiquant la perte de viabilité cellulaire et l'élimination du biofilm.

Ces résultats indiquent que le désinfectant à composants multiples est efficace, même après une courte exposition à des concentrations diluées, contre les biofilms de E. coli O157:H7 et de S. enterica.

Faits saillants

• Aucune cellule de biofilm viable n'a été détectée après traitement par un désinfectant à composants multiples.
• La prévalence des deux pathogènes était faible après traitement par le désinfectant à composants multiples.
• L'analyse par microscopie électronique à balayage a révélé que le traitement a dissous la matrice de polymères extracellulaires et détruit le biofilm.

Sécurité des aliments et transformation des aliments

Un article est paru en juillet 2019 dans le bulletin de la Society for Applied Microbiology à propos de « Science policy report: Food safety and food manufacturing and processing » ou Rapport sur la politique scientifique: Sécurité des aliments et fabrication et transformation des aliments.

Tout un programme, je vous en livre quelques extraits ci-dessous :

Cet article se concentre sur les développements récents et à venir dans la transformation des aliments, la fabrication des aliments et la chaîne d'approvisionnement alimentaire au sens large, qui auront un impact sur les risques liés aux micro-organismes dangereux (tels que les bactéries et les virus) et leurs toxines dans les aliments.

Présentation

La sécurité sanitaire des aliments est un élément essentiel de la sécurité des aliments. Chaque année, des aliments dangereux affectent 1 personne sur 10, causent au moins 420 000 décès dans le monde et sont responsables de 33 millions d'années de vie en bonne santé perdues.

 L’adoption des technologies de la 'Quatrième révolution industrielle » dans l’industrie alimentaire transformera la façon dont les aliments sont produits, alimentée par le besoin d’améliorer la durabilité et l’efficacité. L'innovation dans le domaine de la science de la sécurité sanitaire des aliments doit être soutenue pour suivre son rythme.

Les innovations futures dans le processus de fabrication, en particulier la détection, le contrôle, le conditionnement et le stockage microbiens seront cruciales pour lutter contre les menaces liées à la sécurité sanitaire des aliments posées par les micro-organismes et leurs toxines.

Il est nécessaire de soutenir la collaboration entre les microbiologistes, les technologues alimentaires et les experts en sciences de la consommation dans l'industrie, le milieu universitaire et le secteur public.

Il doit y avoir des améliorations urgentes dans la sensibilisation du public et l'éducation des sciences de la sécurité des aliments dans la fabrication.

Automatisation

Les usines alimentaires du futur seront sensiblement différentes de celles d'aujourd'hui, alors que le secteur des aliments et des boissons évolue pour satisfaire les désirs du public, y compris une tendance vers les aliments peu transformés et les aliments réfrigérés et prêts à consommer. La fabrication évolue actuellement vers des processus automatisés de plus en plus complexes, faisant appel à des approches robotiques et numériques avancées. Dans certains cas, l'industrie alimentaire utilise déjà des approches automatisées avec peu d'invention humaine, comme dans l'industrie de la viande où l'analyse d'images vidéo est utilisée pour évaluer la qualité des carcasses.

L'effort visant à maximiser l'efficacité peut entraîner l'avènement d'usines entièrement automatisées qui fonctionnent 24 heures sur 24. L'automatisation complète comporte certains avantages potentiels pour la sécurité des aliments. Par exemple, le besoin de moins de personnel va réduire le risque de contamination par une manipulation manuelle. Cependant, la formation de biofilms sur les machines est un défi important dans la transformation des aliments qui doit être relevé.

La détection et l'élimination complète des biofilms peuvent être difficiles et peuvent nécessiter le démontage complet des machines avant le nettoyage (une pratique industrielle de longue date).

S'attaquer aux biofilms sans nécessiter un démontage complet reste un défi important pour l'industrie alimentaire, mais peut être nécessaire pour améliorer l'efficacité tout en préservant la sécurité sanitaire. Le besoin d'approches innovantes pour lutter contre les biofilms deviendra plus important à mesure que les lignes de production automatisées de produits alimentaires fonctionnant 24 heures sur 24 deviendront plus courantes et que des machines plus avancées seront utilisées, telles que la robotique et les imprimantes 3D. Dans le cas des lignes de production automatisées 24 heures sur 24, il est primordial que des systèmes de nettoyage complets soient développés pour éviter d'augmenter les risques associés aux biofilms.

Par exemple, une enquête indépendante sur l'éclosion de listériose de 2008 au Canada (où 22 personnes sont décédées) a révélé que l'usine de transformation de la viande à l'origine de l'éclosion avait augmenté ses heures de fonctionnement pour répondre à la demande avant l'éclosion.

Les experts ont conclu que la source de contamination était des machines à trancher la viande, qui n'avaient pas été entièrement démontées pour un nettoyage de routine (bien qu'un nettoyage de surface ait eu lieu).

La recherche est essentielle pour améliorer notre compréhension des biofilms afin que des stratégies efficaces puissent être développées pour la détection, l'inhibition et l'enlèvement des biofilms dans les environnements de manipulation des aliments.

Le UK National Biofilms Innovation Center (NBIC) a été créé en 2017 dans le but de comprendre et d'exploiter les biofilms en réunissant des chercheurs de l'industrie et du monde universitaire. Les projets de sécurité des aliments annoncés en 2018 par le NBIC se concentrent sur l'utilisation de la lumière bleue et du plasma pour prévenir et enlever les biofilms.

Le Royaume-Uni participe également à des projets de recherche internationaux, par exemple des subventions de formation coordonnées par l'UE. Il est crucial que ces efforts de recherche afin de réunir l'expertise de la microbiologie, de l'industrie et de l'ingénierie, afin que le développement de la robotique avancée, de l'impression 3D et des systèmes automatisés envisage des programmes de nettoyage et de désinfection appropriés pour minimiser la menace des biofilms. Ces mesures doivent s'appuyer sur les pratiques de nettoyage déjà utilisées dans l'industrie alimentaire.

A suivre ...

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.