Les forces mécaniques des biofilms pourraient jouer un rôle dans les infections

« Les forces mécaniques des biofilms pourraient jouer un rôle dans les infections », source Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EFPL) et EurekAlert.

La grande majorité des bactéries dans le monde vivent sur des surfaces en formant des structures appelées «biofilms». Ces communautés hébergent des milliers à des millions de bactéries de différents types, et sont si biologiquement complexes et actives que les scientifiques les décrivent comme des «villes».

Les biofilms sont en fait le mode de vie préféré des bactéries. Ils les forment en se fixant les uns aux autres sur des surfaces aussi diverses que le fond de l'océan, les organes internes et les dents: la plaque dentaire est un exemple courant de biofilm.

Mais les biofilms provoquent également des infections chroniques, par exemple le pathogène opportuniste, Pseudomonas aeruginosa qui forme des biofilms dans les poumons des patients atteints de fibrose kystique.

D'une manière générale, on pense que l'interaction entre le biofilm et l'hôte est biochimique. Mais certaines preuves suggèrent que l'interaction physique et mécanique entre eux pourrait être tout aussi importante, et négligée en tant qu'influence sur la physiologie de l'hôte.

Par exemple, comment les biofilms se forment-ils sur des matériaux mous ressemblant à des tissus?

C'est la question à laquelle une équipe de scientifiques dirigée par Alex Persat à l'EPFL s'est aventurée à répondre.

Publié dans la revue eLife, ils montrent que les biofilms de deux bactéries pathogènes majeures, Vibrio cholerae et Pseudomonas aeruginosa, peuvent provoquer de grandes déformations structurelles sur des matériaux mous comme les hydrogels.

Lorsque les bactéries forment des biofilms, elles se fixent sur une surface et commencent à se diviser. En même temps, elles s'enfouissent dans un mélange de polysaccharides, de protéines, d'acides nucléiques et de débris de cellules mortes. Ce mélange forme une substance collante appelée matrice «EPS» (EPS signifie extracellular polymeric substances ou substances polymériques extracellulaires).

Au fur et à mesure que les bactéries se développent à l'intérieur de l'EPS, elles l'étirent ou le compriment, exerçant une contrainte mécanique. La croissance du biofilm et les propriétés élastiques de la matrice d'EPS génèrent des contraintes mécaniques internes.

Des scientifiques ont cultivé des biofilms sur des surfaces souples de l'hydrogel et ont mesuré la façon dont ils exerçaient des forces sur les variations des composants de l'EPS. Cela a révélé que les biofilms induisent des déformations comme un tapis ou une règle. L'ampleur des déformations dépend de la rigidité du matériau «hôte» et de la composition de l'EPS.

Les chercheurs ont également découvert que les biofilms de V. cholerae peuvent générer suffisamment de stress mécanique pour déformer et endommager les monocouches de cellules épithéliales molles, comme celles qui tapissent la surface de nos poumons et de nos intestins. Cela signifie que les forces générées par la croissance des biofilms pourraient compromettre mécaniquement la physiologie de leur hôte. En bref, les biofilms pourraient favoriser un mode d'infection «mécanique», ce qui pourrait justifier une toute nouvelle approche des traitements.

Le laboratoire du professeur Alexandre Persat fait partie du Global Health Institute de l'EPFL, situé à la Faculté des sciences de la vie.

Des «T-Budbots» magnétiques fabriqués à partir de théiers détruisent et nettoient des biofilms

 Des «T-Budbots» magnétiques fabriqués à partir de théiers détruisent et nettoient des biofilms, « Magnetotactic T-Budbots to Kill-n-Clean Biofilms », source ACS Applied Materials & Interfaces.

Les biofilms sont des communautés microbiennes qui forment des couches visqueuses sur les surfaces et qui sont difficiles à traiter et à éliminer, souvent parce que les microbes libèrent des molécules qui bloquent l'entrée d'antibiotiques et d'autres thérapies.

Désormais, des chercheurs rapportant dans ACS Applied Materials & Interfaces ont fabriqué des microbots à propulsion magnétique dérivés de bourgeons de thé, qu'ils appellent «T-Budbots», qui peuvent déloger les biofilms, libérer un antibiotique pour tuer les bactéries et nettoyer les débris. Regardez une vidéo des «T-Budbots», ici.

De nombreuses infections nosocomiales impliquent des biofilms bactériens qui se forment sur des cathéters, des prothèses articulaires, des stimulateurs cardiaques et d’autres dispositifs implantés. Ces communautés microbiennes, souvent résistantes aux antibiotiques, peuvent ralentir la guérison et entraîner de graves complications médicales. Le traitement actuel comprend des doses élevées répétées d'antibiotiques, qui peuvent avoir des effets secondaires, ou dans certains cas, le remplacement chirurgical du dispositif infecté, ce qui est douloureux et coûteux.

Dipankar Bandyopadhyay et ses collègues voulaient développer des microbots biocompatibles qui pourraient être contrôlés avec des aimants pour détruire les biofilms, puis éliminer les dégâts. L'équipe a choisi des bourgeons de thé Camellia sinensis comme matière première pour leurs microbots car les bourgeons sont poreux, non toxiques, peu coûteux et biodégradables. Les bourgeons de thé contiennent également des polyphénols, qui ont des propriétés antimicrobiennes.

Les chercheurs ont broyé des bourgeons de thé et des microparticules poreuses isolées. Ensuite, ils ont enduit les surfaces des microparticules de nanoparticules de magnétite afin qu’elles puissent être contrôlées par un aimant. Enfin, l'antibiotique ciprofloxacine a été incorporé dans les structures poreuses. Les chercheurs ont montré que les «Budbots» libéraient l'antibiotique principalement dans des conditions acides, qui se produisent dans les infections bactériennes. L'équipe a ensuite ajouté les T-Budbots à des biofilms bactériens dans des plats et les a dirigés magnétiquement. Les microbots ont pénétré dans le biofilm, tué les bactéries et nettoyé les débris, laissant un chemin clair dans leur sillage. Des restes dégradés du biofilm adhéraient à la surface des microbots. Les chercheurs notent qu'il s'agissait d'une étude de validation de principe et qu'une optimisation supplémentaire est nécessaire avant que les «T-Budbots» puissent être déployés pour détruire les biofilms dans le corps humain.

Comment un slime gluant aide les bactéries à survivre ?

« Comment un slime gluant aide les bactéries à survivre », source Université de Tsukuba.

Des chercheurs de l'Université de Tsukuba montrent que la bactérie Clostridium perfringens module la structure du biofilm à différentes températures en régulant l'expression de la nouvelle protéine extracellulaire BsaA.

Les bactéries ont la capacité de s’adapter à leur environnement pour survivre aux défenses immunitaires de l’hôte. Une de ces stratégies de survie comprend la formation d'un biofilm qui empêche le système immunitaire ou les antibiotiques d'atteindre les bactéries. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont révélé que les modulations de la structure du biofilm résultant des changements de température sont régulées par la production d'une nouvelle protéine extracellulaire appelée BsaA que produit la bactérie C. perfringens.

C. perfringens vit dans divers environnements, le sol et les intestins des animaux, et peut provoquer une intoxication alimentaire, une gangrène gazeuse et une diarrhée associée aux antibiotiques. C'est une bactérie anaérobie qui ne peut pas se développer à l'extérieur d'un hôte en raison de la présence d'oxygène. S'il est de notoriété publique qu'il peut se transformer en spores pour échapper aux attaques environnementales, ce n'est que récemment que C. perfringens s'est avéré également capable de former des biofilms. Dans ces biofilms, une communauté de C. perfringens se couvre d'une matrice dense de substances polymériques dites extracellulaires (EPS pour extracellular substances), qui contiennent des protéines, des acides nucléiques et des molécules de sucre, se protégeant ainsi des aléas extérieurs. À ce jour, on ne sait pas comment C. perfringens utilise les biofilms pour survivre dans des environnements riches en oxygène.

« Nous avons précédemment montré que la température est un signal environnemental qui influence la morphologie du biofilm de C. perfringens », explique l'auteur correspondant de l'étude, le professeur Nobuhiko Nomura. « Bien qu'à des températures plus élevées, telles que 37°C, les bactéries se fixent aux surfaces et s'entassent de manière dense dans un biofilm adhérent, à des températures plus basses, elles forment un biofilm plus épais, semblable à une pellicule. Nous voulions savoir comment ils sont capables de moduler la structure de leur biofilm en réponse aux changements de température. »

Pour atteindre leur objectif, les chercheurs ont construit une bibliothèque de 1 360 cellules mutantes (knock-out d’un gène ou inactivation toale d’un gène –aa) de C. perfringens pour voir quelles protéines sont nécessaires pour former un biofilm en forme de pellicule à 25°C. Tout au long de leur criblage, ils ont remarqué la présence d'une nouvelle protéine appelée BsaA qui est produite à l'intérieur des bactéries et transportée vers l'extérieur. Sans BsaA, les bactéries formaient soit un biofilm pelliculaire fragile, soit un biofilm adhérent uniquement. Les chercheurs ont ensuite montré que plusieurs protéines BsaA s'assemblaient sur un polymère à l'extérieur des cellules pour permettre la formation d'un biofilm stable. Lorsqu'il est exposé à l'antibiotique pénicilline G ou à l'oxygène, C. perfringens dépourvu de BsaA a eu un taux de survie significativement diminué par rapport à C. perfringens normal.

« Nos résultats montrent que la BsaA est nécessaire à la formation de biofilm pelliculaire à 25°C et à l'attribution d'une tolérance aux antibiotiques », dit l'auteur principal de l'étude, le professeur Nozomu Obana. « Nous savons que les biofilms contiennent des populations cellulaires hétérogènes, ce qui conduit à des comportements multicellulaires. Nous avons donc voulu savoir si l'hétérogénéité cellulaire affecte la production de BsaA et donc la formation d'un biofilm sous forme de pellicule. »

Les chercheurs ont découvert que la protéine SipW contrôle la polymérisation de la BsaA en un biofilm et l'ont utilisée pour étudier la formation du biofilm. En construisant C. perfringens qui produisait une protéine fluorescente lors de la production de SipW, permettant ainsi de suivre ces cellules par microscopie fluorescente, les chercheurs ont pu montrer que toutes les bactéries ne produisaient pas de SipW. De plus, ils ont constaté que la population de bactéries productrices de SipW commençait à chuter de manière significative lorsque la température passait de 25°C à 37°C. Curieusement, à 25°C, les cellules qui ne produisaient pas de SipW étaient situées près de la surface sur laquelle les bactéries se trouvaient et étaient couvertes par des cellules productrices de SipW. Une production hétérogène de SipW, et donc de BsaA, pourrait donc garantir que les cellules qui ont une tolérance plus élevée aux dangers externes protègent la sous-population bactérienne à risque.

« À 25°C, C. perfringens est plus susceptible d'être exposé à des contraintes extérieures. Nos résultats expliquent comment une communauté de C. perfringens s'assure qu'elle reste protégée lorsque la température change. Notre étude aide à comprendre les propriétés du biofilm et fournit des informations sur le développement de nouvelles stratégies antibactériennes », explique le professeur Nomura.

L'article, ‘Temperature-regulated heterogeneous extracellular matrix gene expression defines biofilm morphology in Clostridium perfringens’ (Expression du gène de la matrice extracellulaire hétérogène régulée par la température définit la morphologie du biofilm chez Clostridium perfringens) a été publié dans npj Biofilms and Microbes.

Lire le communiqué de l’Académie nationale de médecine : Masquez-vous, masquez-vous, masquez-vous !

Les biofilms, une menace invisible pour la sécurité des aliments

« Les biofilms, une menace invisible pour la sécurité des aliments », source VetMedUni Vienna.

Les biofilms sont des sources potentielles de contamination dans l'industrie alimentaire. Une étude récente du FFoQSI Competence Center de la  Vetmeduni Vienna a investigué où ils se cachent et quelles bactéries peuvent y être retrouvées. Les biofilms peuvent entraîner des coûts supplémentaires de production et sont une source de danger pour la santé des consommateurs.

Les biofilms sont responsables d'un certain nombre de problèmes dans la production alimentaire, tels que la réduction de l'efficacité des échangeurs de chaleur et la corrosion des composants de l'usine. Les biofilms peuvent également comprendre des agents d’altération et des agents pathogènes associés aux aliments tels que Listeria, EHEC et Salmonella. Si des aliments entrent en contact avec ces biofilms, une contamination peut se produire. En conséquence, la durée de conservation peut être considérablement réduite et, dans le cas des agents pathogènes, les consommateurs peuvent tomber malades en consommant des aliments contaminés.

Investigation sur un environnement de transformation de la viande en Autriche

Afin de prévenir les conséquences négatives des biofilms, il est important de savoir où se forment les biofilms et quels micro-organismes s'y cachent. Les chercheurs de l'unité de microbiologie alimentaire de Vetmeduni Vienna ont donc étudié les biofilms dans un environnement de transformation de la viande en Autriche dans le cadre du Competence Center for Feed and Food Quality, Safety and Innovation (FFoQSI). Les chercheurs ont examiné 108 lieux différents dont 47 étaient des surfaces en contact avec les aliments et 61 surfaces qui ne sont pas directement en contact avec les aliments, pour la présence de biofilms.

Les chercheurs ont identifié un certain nombre de points chauds pour les biofilms

Au total, dix points chauds de biofilm ont été identifiés, dont cinq sur des surfaces en contact avec des aliments tels que des machines de découpe et des accessoires. Sept des échantillons positifs au biofilm ont été prélevés pendant le travail et trois après le nettoyage et la désinfection, dont un sur un convoyeur à vis. Mais les biofilms se cachent également dans d'autres endroits, explique Eva M. Wagner: « Nous avons découvert d'autres biofilms dans les siphons de sol et les tuyaux d'eau, des endroits qui ne sont pas nettoyés par défaut, mais qui sont une source potentielle de contamination. Les tuyaux d'eau sont souvent utilisés pour enlever les résidus de nettoyage et de désinfection. Si un biofilm se trouve désormais dans le tuyau d'eau, les zones fraîchement nettoyées, y compris les surfaces en contact avec les aliments, peuvent à nouveau être contaminées. »

Une autre étude portant sur les biofilms dans les tuyaux d'eau est maintenant destinée à faire la lumière sur leur fréquence et leur élimination.

Bactéries les plus courantes: Brochothrix, Pseudomonas et Psychrobacter

Les chercheurs ont également isolé des bactéries des échantillons positifs en biofilm et les ont caractérisées. Au total, un large éventail de bactéries de 29 genres (types) différents a été retrouvé. Kathrin Kober-Rychli a dit : « De tous les biofilms, des bactéries d'au moins quatre et avec un maximum de douze genres différents ont été isolées. Cela montre clairement qu'il s'agit de biofilms multi-espèces, donc différentes bactéries colonisent le même biofilm. Le plus souvent, nous avons pu d'attribuer les bactéries du biofilm des genres Brochothrix, Pseudomonas et Psychrobacter. » Brochothrix et Psychrobacter sont des contaminants bien connus de la viande, les Pseudomonades sont connues pour leur bonne formation de biofilm. Par conséquent, selon Kathrin Kober-Rychli, « des recherches supplémentaires sont nécessaires dans la prévention, la détection rapide et le contrôle des biofilms dans le secteur alimentaire. Jusque-là, un nettoyage mécanique régulier et approfondi est et restera la mesure la plus importante dans la prévention des biofilms. »

Bons et mauvais biofilms

Le Competence Center for Feed and Food Quality, Safety and Innovation (FFoQSI) étudie divers problèmes dans l'industrie des aliments pour animaux et des denrées alimentaires. L'une des recherches porte sur les biofilms, qui sont en cours de traitement chez Vetmed Vienna, entre autres. Le biofilm est une forme de vie de micro-organismes (bactéries, champignons, archées et organismes solitaires) qui s'accrochent à une surface dans un espace très étroit et forment une couche protectrice, la soi-disant matrice. Cette matrice, composée d'hydrates de carbone, de protéines et d'ADN extracellulaire, protège les «habitants» du biofilm des influences extérieures telles que les désinfectants, les rayons UV et la déshydratation. Il existe de nombreux exemples de biofilms dans l'industrie alimentaire. Dans la transformation du lait et la production de vinaigre, les biofilms sont utilisés pour obtenir un certain effet, ils sont donc utiles. Cependant, la transformation des aliments offre également des conditions idéales pour la formation de biofilms indésirables.

La synergie entre un biosurfactant et du SDS augmente l'efficacité de la perturbation de biofilms de Pseudomaonas aeruginosa

« Lavage des biofilms tenaces à l'aide de produits de nettoyage fongiques », source communiqué de l’ l'Université de Tsukuba du 22 juin 2020.

Des chercheurs de l'Université de Tsukuba démontrent qu'un biosurfactant de levure peut dissoudre des biofilms tenaces et améliorer l'efficacité des produits chimiques de nettoyage

À l'intérieur des tuyaux et à la surface des dispositifs médicaux à demeure, des couches de bactéries visqueuses, appelées biofilms, causent des problèmes allant de la contamination à grande échelle des produits à des infections chroniques potentiellement mortelles. Les biofilms sont notoirement difficiles à éliminer, ce qui n'est pas surprenant étant donné que l'une de leurs fonctions principales est de protéger les bactéries enrobées de menaces telles que la prédation, les antibiotiques et les agents de nettoyage chimiques.

L'eau de javel (attention, l’eau de javel n’est pas un produit de nettoyage mais de désinfection –aa), les produits de nettoyage oxydants agressifs et les détergents dérivés de la pétrochimie appelés tensioactifs combinés au lavage sont les méthodes les plus efficaces pour éliminer les biofilms. Cependant, l'eau de javel et les produits chimiques agressifs ne sont évidemment pas adaptés à une utilisation dans des environnements biologiques, et bien que les surfactants soient utilisés dans des produits tels que le savon pour les mains et les cosmétiques, beaucoup sont toxiques pour l'environnement et peuvent endommager les surfaces sur lesquelles ils sont utilisés.

Mais dans une étude publiée ce mois-ci dans la revue à comité de lecture Langmuir, «Synergy between Sophorolipid Biosurfactant and SDS Increases the Efficiency of P. aeruginosa Biofilm Disruption», des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont trouvé une nouvelle façon de lutter contre les biofilms, en utilisant des agents de nettoyage dérivés des microbes eux-mêmes.

«Certaines levures de type Candida peuvent naturellement produire des biosurfactants appelés sophorolipides lors de la fermentation des huiles», explique le co-auteur principal, le professeur Andrew Utada. «Des études antérieures ont montré que les sophorolipides ont un certain degré d'activité antimicrobienne, mais il existe des informations contradictoires sur les effets de ces composés sur les biofilms composés du pathogène Gram négatif Pseudomonas aeruginosa.»

Les bactéries à Gram négatif telles que P. aeruginosa et Escherichia coli sont une cause majeure d'infections nosocomiales, tuant des milliers de personnes chaque année. En utilisant des canaux microfluidiques, les chercheurs ont montré que les sophorolipides perturbent mieux les biofilms de P. aeruginosa établis que les surfactants chimiques couramment utilisés.

Étonnamment cependant, il n'y avait aucune preuve que les sophorolipides aient réellement tué des bactéries. Une souche mutante de P. aeruginosa qui produit des quantités excessives de matrice de biofilm a donc été utilisée pour examiner le mécanisme sous-jacent de la dispersion du biofilm, révélant que les sophorolipides semblent affaiblir l'interaction entre le biofilm et la surface sous-jacente et briser la cohésion interne du biofilm lui-même, conduisant à des perturbations.

Bien que les biosurfactants soient biodégradables et beaucoup moins nocifs pour l'environnement que leurs homologues chimiques, ils sont coûteux à produire. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont testé les effets des sophorolipides en combinaison avec le tensioactif chimique largement utilisé, le dodécyl sulfate de sodium, avec des résultats encourageants.

«Les tests de combinaison ont révélé une synergie entre les sophorolipides et les tensioactifs chimiques, les deux agents montrant ensemble des effets antibiofilm plus forts à des concentrations environ 100 fois plus faibles que lorsque l'un ou l'autre a été utilisé isolément», explique le candidat en Ph.D., Bac Nguyen.

Bien que la réduction des coûts associés à la production de biosurfactants soit l'objectif à long terme, cette approche synergique de l'élimination des biofilms pourrait ouvrir de nouvelles portes pour le traitement des infections bactériennes persistantes induites par les biofilms.

Commentaire. Communiqué peu scientifique mais l’idée est séduisante …

En allant au fond de l'évier

Et si nous allions au fond de l'évier, c’est ce que suggère une étude à propos de la prévalence de E. coli, Salmonella et Listeria spp. comme agents pathogènes potentiels: une étude comparative du biofilm du siphon de l’évier.

Étant donné que les connaissances et la compréhension des pathogènes d'origine hydrique et de leurs maladies sont bien éclairées, quelques publications sur la prévalence des micro-organismes pathogènes dans divers tuyaux d'évacuation des éviers domestiques ne sont souvent pas examinées de manière approfondie.

Par conséquent, cette étude vise (a) à évaluer et à surveiller les densités des communautés bactériennes au sein des différents biofilms naturels qui poussent sur les tuyaux en plastique, (b) à détecter Escherichia coli, Salmonella et Listeria spp. à partir de prélèvements de biofilm naturel qui sont collectés dans les tuyaux des siphons d'évier dans la cuisine (n = 30), les toilettes (n = 10), les laboratoires (n = 13) et l'hôpital (n = 8).

Trois espèces bactériennes sélectionnées ont été évaluées en utilisant une approche dépendante de la culture suivie d'une vérification des isolats utilisant à la fois Biolog GEN III et la PCR. Le nombre estimé de chaque bactérie était de 122 isolats, tandis que 60, 20, 26 et 16 isolats ont été obtenus à partir des échantillons de biofilm naturel, respectivement, des cuisines, des toilettes, des laboratoires et de l'hôpital. Quant aux analyses, dans tous les types d'échantillons de biofilms, les dénombrements bactériens globaux à basse température (22°C) étaient supérieurs à ceux à haute température (37°C). Pendant ce temps, E. coli avait le nombre le plus important de micro-organismes bactériens par rapport aux deux autres agents pathogènes. De plus, les densités cellulaires les plus massives de E. coli, Salmonella et Listeria ont été découvertes dans un biofilm collecté dans la cuisine, puis à l'hôpital.

Les résultats révèlent statistiquement qu'il existe une corrélation positive (p ≥ 0,0001) avec une signification entre les origines des biofilms.

Ce travail rend certainement plus explicite le potentiel des tuyaux d'évacuation des éviers domestiques comme réservoirs d’agents pathogènes contagieux. Ces connaissances seraient également bénéfiques pour l'examen futur de la menace pour la santé publique humaine et l'environnement.

Merci à Doug Powell du barfblog de m’avoir signalé cet article.

Biofilms: Identification des points chauds dans l’environnement d'ateliers de transformation de viande

Voici le résumé d’un article paru dans International Journal of Food Microbiology à propos de l’« Identification des points chauds avec des biofilms dans l’environnement d'ateliers de transformation de viande: détection des bactéries d’altération dans des biofilms avec plusieurs espèces. »

Faits saillants

• Des biofilms se trouvent sur 9,3% des sites, y compris sur les surfaces en contact et non en contact avec les aliments.
• Détection de biofilms avec plusieurs espèces
• Les bactéries communes d’altération des viandes sont des membres de la communauté au sein des biofilms.
• Les tuyaux d'eau contiennent des biofilms essentiels à la contamination

Résumé

Les biofilms sont composés de micro-organismes intégrés dans une matrice auto-produite qui adhère normalement à une surface. Dans l'environnement de transformation des aliments, ils sont considérés comme une source de contamination conduisant à l’altération des aliments ou à la transmission d'agents pathogènes d'origine alimentaire. À ce jour, la recherche s'est principalement concentrée sur la présence de bactéries (formant un biofilm) dans les environnements de transformation des aliments, sans mesurer les composants associés à la matrice des biofilms.

Ici, nous évaluons la présence de biofilms dans un environnement de transformation de viande, transformant du porc, de la volaille et du bœuf par la détection de micro-organismes et d'au moins deux composants de matrice des biofilms.

Les prélèvements comprenaient 47 surfaces en contact avec les aliments et 61 surfaces non en contact avec les aliments provenant de onze salles d'une usine autrichienne de transformation de viande, soit pendant le fonctionnement, soit après le nettoyage et la désinfection. Les 108 prélèvements ont été analysés pour la présence de micro-organismes par culture et PCR quantitative en temps réel ciblée basée sur l'ARNr 16S. De plus, la présence des principaux composants de la matrice hydrates de carbones, ADN extracellulaire et protéines a été évaluée.

Dans l'ensemble, nous avons identifié dix points chauds de la présence de biofilms, dont sept ont été prélevés pendant le fonctionnement et trois après le nettoyage et la désinfection.

Cinq biofilms ont été détectés sur des surfaces en contact avec les aliments (outils de coupe et équipements associés et un convoyeur à vis) et cinq sur des surfaces non en contact avec les aliments (siphons de sol et tuyaux d'eau), ce qui a donné 9,3% des sites classés comme étant positifs en biofilm. À partir de ces prélèvements positifs en biofilm, nous avons cultivé des bactéries de 29 genres différents. Les bactéries les plus répandues appartenaient aux genres Brochothrix (présents dans 80% des biofilms), Pseudomonas et Psychrobacter (isolés de 70% des biofilms).

De chaque biofilm, nous avons isolé des bactéries de quatre à douze genres différents, indiquant la présence de biofilms avec plusieurs espèces.

Cette étude a finalement déterminé la présence de biofilms avec plusieurs espèces dans l'environnement de transformation de la viande, identifiant ainsi diverses sources de contamination potentielle.

En particulier, l'identification des biofilms dans des tuyaux d'eau et des éléments associées met en évidence la nécessité d'une surveillance fréquente sur ces sites. Les connaissances acquises sur la présence et la composition des biofilms (c'est-à-dire chimiques et microbiologiques) aideront à prévenir et à réduire la formation de biofilms dans les environnements de transformation des aliments.

Mots clés

Analyse de la matrice, Brochothrix, Pseudomonas, Psychrobacter

Réponse au stress et survie de Salmonella Enteritidis dans des biofilms d'espèces simples et doubles après une exposition répétée à des ammonium quaternaires

Dans un article à paraître dans International Journal of Food Microbiology, des scientifiques de Chine, de Singapour et de Corée du Sud ont étudié la réponse au stress et survie de Salmonella Enteritidis dans des biofilms d'espèces simples et doubles avec Pseudomonas fluorescens, après une exposition répétée à des ammonium quaternaires.

Faits saillants

• Le stress aux ammonium quaternaires a augmenté la sensibilité de cellules attachées et détachées de S. Enteritidis.
• Le stress aux ammonium quaternaires pourrait induire la production de cellulose dans des biofilms de S. Enteritidis.
• Le stress aux ammonium quaternaires a augmenté les niveaux d'expression de csgD, adrA et bcsA.
• Une co-culture avec P. fluorescens a amélioré la survie de S. Enteritidis exposé aux ammonium quaternaires.
• Les biofilms avec deux espèces, S. Enteritidis et P. fluorescens, ont montré des structures complexes.

Résumé

Les biofilms formés sur les surfaces en contact avec les aliments sont fréquemment exposés aux désinfectants à différentes concentrations. Cette étude a été conçue pour évaluer la façon dont S. Enteritidis dans des biofilms monospécifiques et avec deux espèces avec P. fluorescens réagit aux résidus de composés d'ammonium quaternaires sur les surfaces en contact avec les aliments.

Les biofilms de 48 h de S. Enteritidis et de P. fluorescens chez des espèces simples et doubles ont été exposés en continu à 20 ppm d’ammonium quaternaires pendant 5 jours, suivis par un challenge respectivement avec 200 ppm et 100 ppm d’ammonium quaternaires pour les cellules attachées et détachées.

Les structures de biofilm ont été observées par microscopie confocale à balayage laser et l'expression génique liée aux substances polymèriques extracellulaires a également été évaluée.

Les résultats ont montré que le stress aux ammonium quaternaires a conduit à un log de moins lors du dénombrement cellulaire des biofilms avec une seule espèce de S. Enteritidis et P. fluorescens.

Plus de cellulose observée par des images en microscopie confocale à balayage laser et des niveaux accrus de transcription des gènes liés à la cellulose (csgD, bcsA et ardA) de S. Enteritidis ont été induits par le stress aux ammonium quaternaires. Néanmoins, un pourcentage élevé de membranes cellulaires endommagées au sein de biofilms pré-exposés aux ammonium quaternaires pourrait contribuer à l'augmentation de la sensibilité de S. Enteritidis à la fois chez les cellules attachées et détachées.

L'exposition antérieure aux ammonium quaternaires n'a pas influencé le nombre de cellules viables de S. Enteritidis dans des biofilms à deux espèces, dans lesquels S. Enteritidis a montré une forte résistance aux ammonium quaternaires avec des réductions < 2 log UFC/cm².

Une diminution des taux de transcription des gènes liés à la cellulose a été observée chez S. Enteritidis dans des biofilms à deux espèces, mais l'expression des gènes liée aux substances polymèriques extracellulaires de P. fluorescens n'a pas été affectée par les espèces simples ou doubles. La matrice de biofilm à deux espèces qui possède de grandes microcolonies extrudant des couches inférieures avec de grandes quantités de polysaccharides principalement produites par P. fluorescens pourrait éventuellement protéger S. Enteritidis de la désinfection. Une survie accrue de S. Enteritidis dans des biofilms à deux espèces a également été retrouvée lorsqu'ils ont été détachés des coupons.

Dans l'ensemble, nos résultats soulignent que, bien que des expositions répétées aux ammonium quaternaires à faibles doses ont sensibilisé S. Enteritidis, la présence de P. fluorescens dans les biofilms à deux espèces pourrait améliorer la résistance aux ammonium quaternaires de S. Enteritidis, contribuant probablement à la survie de S. Enteritidis dans les usines de transformation des aliments .

Mots clés

Biofilms, Salmonella Enteritidis, Pseudomonas fluorescens, Composés d'ammonium quaternaires

De l’intérêt des détergents enzymatiques sur l’enlèvement des biofilms matures de L. monocytogenes

Voici un article qui souligne l’intérêt des détergents enzymatiques sur l’enlèvement des biofilms matures de L. monocytogenes.

Faits saillants

• L'efficacité de l'enlèvement du biofilm par un traitement enzymatique et un traitement alcalin chloré a été évaluée.
• Le traitement enzymatique a démontré une efficacité élevée du détachement des cellules du biofilm (74,75% - 97,73%).
• L'efficacité du traitement pourrait être liée à la robustesse de la matrice extracellulaire produit et du sérotype L. monocytogenes.
• Une dispersion complète de la structure du biofilm a été retrouvée lors de l'application d'enzymes, différemment de l'alcalin chloré.
• L'augmentation du nombre de cycles enzymatiques à trois a significativement potentialisé l'efficacité d'enlèvement.

Résumé

L'un des principaux objectifs de l'industrie alimentaire est de garantir la sécurité aliments en fournissant des produits alimentaires sans danger. Par conséquent, ce secteur doit considérer toutes les voies possibles de contamination biotique ou abiotique depuis l'entrée des matières premières jusqu'à la libération du produit final.

Actuellement, un problème important à cet égard est la présence de biofilms sur les surfaces en contact avec les aliments qui peuvent transmettre des pathogènes tels que L. monocytogenes. Dans les conditions industrielles, les biofilms se trouvent à l'état mûr, il est donc essentiel que lors des études d'efficacité de l'enlèvement in vitro, les tests soient réalisés avec des modèles qui produisent ces structures dans un état de maturité similaire.

L'objectif principal de cette étude était d'évaluer l'efficacité d'un traitement alternatif (c'est-à-dire un détergent enzymatique comprenant des agents antimicrobiens naturels) et d'un traitement conventionnel (c'est-à-dire un alcalin chloré) pour l'enlèvement des biofilms matures de L. monocytogenes.

Les résultats ont montré un détachement cellulaire des biofilms matures formés avec une efficacité comprise entre 74,75%-97,73% et 53,94%-94,02% respectivement pour le traitement enzymatique et le traitement par un détergent alcalin chloré.

Sur le plan qualitatif, il a été observé que la dispersion dans la structure était beaucoup plus élevée pour le traitement enzymatique que pour l'alcalin chloré, qui continuait à montrer une intégrité de structure évidente.

Tout cela conduit à la conclusion que les traitements avec un détergent enzymatique ont un impact significativement plus important sur l'enlèvement des biofilms matures de L. monocytogenes, bien qu'un processus de désinfection supplémentaire soit nécessaire, améliorant encore plus l'efficacité du traitement. Cela peut impliquer que l'approche industrielle pour résoudre ce problème devrait être modifiée pour inclure de nouvelles perspectives plus efficaces que les approches traditionnelles.

Mots-clés

Biofilms matures, L. monocytogenes, surfaces en contact avec les aliments, Nettoyage, Enlèvement, Alternatives

Référence

C.Ripolles-Avila, M.Ramos-Rubio, A.S.Hascoët, M.CastilloJ.J., Rodríguez-Jerez. New approach for the removal of mature biofilms formed by wild strains of Listeria monocytogenes isolated from food contact surfaces in an Iberian pig processing plant. International Journal of Food Microbiology Available online 19 March 2020, In Press.

NB : 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).

Information. Dans la traduction de ce texte en Français, j’ai utilisé le mot ‘enlèvement’ lorsque le terme ‘removal’ était utilisé dans le teste original et non pas le terme ‘élimination’ souvent rencontré à tort à mon sens.