«Analyser avant de consommer», source article de Dante LaPenta paru le 16 mai 2023 dans les nouvelles de l’Université du Delaware (UD).
Les professeurs en sciences des végétaux de l'UD travaillent avec une startup du Delaware pour créer une détection nouvelle et rapide des agents pathogènes d'origine alimentaire.
Rappel de laitue et d’épinards ! Ces avis sont devenus courants aux États-Unis. Pour protéger les consommateurs, les produits sont régulièrement analysés pour détecter les bactéries pathogènes d'origine alimentaire telles que Salmonella, Listeria monocytogenes et les types pathogènes de E. coli.
Si une plante est infecté par des agents pathogènes d'origine végétale, les symptômes de l'infection sont plus faciles à observer. Cela ne fonctionne pas de cette façon avec les agents pathogènes humains d'origine alimentaire; vous ne pouvez pas, par exemple, voir visiblement E. coli sur la surface d'une plante.
Actuellement, des tests rapides sur les aliments peuvent être effectués, mais il faut encore du temps pour déterminer qui est malade et d'où provient le produit contaminé. C'est bien trop tard pour les nombreux Américains qui ont mangé les produits et sont tombés malades. La solution actuelle, souvent un rappel dans plusieurs États, devient alors le contrôle des dommages.
Des chercheurs de l'Université du Delaware veulent repérer ces bactéries avant que quiconque ne tombe malade. Comme détaillé dans un article publié dans le Journal of Food Safety, Biospection, une startup basée à UD et au Delaware, est sur le point d'accélérer les essais. Les membres du corps professoral Harsh Bais et Kali Kniel, aux côtés de l'ancien étudiant diplômé Nick Johnson, ont fait équipe avec Andy Ragone de Biospection pour détecter les agents pathogènes d'origine alimentaire en trois à six heures.
Microbiologiste de métier, Kniel est un expert des agents pathogènes croisés comme Salmonella, qui va vers de nouveaux hôtes comme cette délicieuse laitue fraîche.
«Alors que l'industrie des fruits et légumes travaille avec diligence pour réduire les risques associés à la contamination microbienne, des outils comme celui-ci ont un potentiel incroyable pour améliorer les stratégies de réduction des risques», a dit Kniel, professeur de sécurité alimentaire microbienne qui travaille régulièrement avec l'industrie et les agences gouvernementales pour réduire les risques de maladies d'origine alimentaire. «Des collaborations comme la nôtre entre des universitaires et des entreprises de biotechnologie peuvent améliorer la technologie et avoir un impact sur la sécurité des aliments et la santé publique.»
Ces agents pathogènes se retrouvent facilement dans les plantes, qui sont malheureusement des hôtes très accueillants, des hôtes qui ne peuvent pas vous dire où se trouvent leurs invités.
Tout comme les humains, les plantes utilisent des mécanismes de défense pour combattre les maladies. Mais certains agents pathogènes d'origine humaine ont appris à pousser les portes d'entrée ouvertes d'une plante appelées stomates, les pores des feuilles ou de la tige, et à s'installer chez eux.
«Parce que ces bactéries ne sont pas de véritables agents pathogènes pour les plantes, vous ne pouvez pas voir physiquement les premiers signes que la plante est stressée», a dit Bais, professeur de biologie végétale à l'UD. «La technologie de Biospection nous permet de dire, très rapidement, si l'agent pathogène humain opportuniste est présent dans la plante.»
En tant que physicien chimiste travaillant à Wilmington, Ragone a fait la connaissance de Kniel et Bais grâce à la communauté scientifique du Delaware et au partage d'équipements de laboratoire. Une relation construite au fil du temps, qui a culminé lorsque Kniel, Bais et Ragone ont demandé et reçu un financement de recherche d'une subvention du Delaware Biotechnology Institute Center for Advanced Technology (CAT) pour la technologie scientifique et la propriété intellectuelle.
Les chercheurs ont combiné leur expertise interdisciplinaire pour réduire le risque de maladie d'origine alimentaire, une tâche avec laquelle les chercheurs de l'industrie et universitaires se sont débattus pendant de nombreuses années. Le résultat ? L'équipe a créé une plate-forme d'imagerie multispectrale pour examiner la réponse sentinelle des plantes. Un objectif est d'utiliser cette technique directement sur un convoyeur, en scannant votre laitue avant qu'elle ne se rende à l'épicerie.
Alors, comment voyez-vous un symptôme que vous ne pouvez pas voir ? La technique des chercheurs scanne les feuilles par imagerie multispectrale et détection UV profonde lorsque la plante attire ces agents pathogènes. Lorsque les chercheurs ont examiné les bactéries commensales, ils ont observé peu de changements. Mais, avec des agents pathogènes dangereux d'origine humaine, l’essai peut détecter des différences dans la plante attaquée.
«En utilisant Listeria comme exemple, en trois à six heures, nous constatons une forte baisse des pigments de chlorophylle», a dit Bais. «C'est un signal fort que la plante réagit physiologiquement, un marqueur de bactéries inhabituelles.»
La nouvelle technique d'imagerie multispectrale est non invasive et rapide comme l'éclair par rapport aux analyses actuelles, où un technicien de laboratoire prélève des feuilles, les broie, met les bactéries en boîte et entreprend une recherche des bactéries. La méthode actuelle n'est pas disponible dans le commerce, mais Biospection a reçu une subvention de recherche sur l'innovation des petites entreprises de la National Science Foundation en 2022 pour la développer et la commercialiser en un capteur d'imagerie en temps réel pour inspecter les plantes à la recherche de maladies et d'autres stress.
«Harsh et Kali ont certainement joué un rôle déterminant dans les techniques que nous avons développées avec l'imagerie multispectrale et l'utilisation de la fluorescence ultraviolette profonde», a dit Ragone, fondateur et directeur de la technologie de Biospection. «Nous avons construit un instrument portable qui pourrait être commercialisé.»
L'agriculture verticale est un secteur agricole qui devrait récolter les bénéfices de cette nouvelle technologie. Utilisant moins d'eau et moins d'espace, les fermes verticales sont une étape vitale vers une agriculture plus durable. Mais lorsqu'il s'agit de maladies, ces fermes sont tout aussi vulnérables que l'agriculture traditionnelle de plein air. Une incidence de E. coli signifie qu'une ferme verticale doit jeter une récolte entière.
Biospection travaille déjà avec des entreprises agricoles pour intégrer le capteur d'imagerie dans les fermes verticales et, pour les fermes en plein air, des drones de culture.
«En travaillant avec UD, nous avons jeté les bases scientifiques pour créer de meilleurs instruments», a dit Ragone. «Nous travaillons à un instrument portable, automatisé et capable de donner une réponse en quelques secondes.»
Pour les recherches futures, Bais a l'œil sur la détermination si cette technologie peut différencier les différents microbes.
«Si la réponse sentinelle est différente d'un microbe à l'autre, cela nous donne l'identité du microbe en fonction de la réponse sentinelle de la plante. Nous n'y sommes pas encore allés, mais ce serait la réalisation ultime», a dit Bais. «Dans une sentinelle, vous pourriez alors différencier les microbes bénins et dangereux qui font cela en termes d'une sentinelle.»
