Variations concernant des biofilms abritant Listeria monocytogenes dans des cultures doubles et triples avec Pseudomonas fluorescens et Lactobacillus plantarum produits dans un modèle de conditions simulées de transformation de la viande, et leur résista

Citation

Haddad, S., Elliot, M., Savard, T., Deschênes, L., Smith, T., Ells, T. Variations in biofilms harbouring Listeria monocytogenes in dual and triplex cultures with Pseudomonas fluorescens and Lactobacillus plantarum produced under a model system of simulated meat processing conditions, and their resistance to benzalkonium chloride, 123 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2020.107720

Résumé en langage clair

La contamination des aliments par Listeria monocytogenes (Lm) est un phénomène fréquent qui entraîne des rappels coûteux et, à l’occasion, provoque des éclosions mortelles de listériose d’origine alimentaire. En effet, depuis 2005, la contamination à L. monocytogenes est la principale raison microbiologique pour laquelle les États-Unis effectuent des rappels d’aliments. L’une des caractéristiques de L. monocytogenes est sa capacité à se fixer aux surfaces et à produire un biofilm, c’est-à-dire une communauté structurelle de cellules existant dans une matrice autoproduite de substances polymériques extracellulaires. Les cellules qui se trouvent dans un biofilm présentent une protection et une résistance accrues aux agents antimicrobiens et aux facteurs de stress environnementaux. On croit donc que la production de biofilms joue un rôle clé dans la persistance de ces bactéries dans les installations de transformation des aliments. À ce jour, les travaux de recherche sur les biofilms de L. monocytogenes ont surtout été menés avec des cultures pures cultivées dans des conditions qui ne représentent pas celles que l’on observe normalement au cours de la transformation des aliments. Dans la nature, de nombreuses espèces microbiennes donnent lieu à la formation de biofilms abritant des communautés de microorganismes qui se développent dans des conditions en constante évolution. De toute évidence, pour élaborer des stratégies efficaces visant à empêcher la formation de biofilms dans les installations de transformation des aliments, il faut mieux comprendre les interactions qui existent entre les microorganismes en fonction des environnements prévalents; il faut donc adopter une approche dite polymicrobienne. Nous avons déjà utilisé des réacteurs à biofilm des CDC pour mettre au point un modèle visant à étudier la formation de biofilms par une, deux ou trois espèces de bactéries commensales associées à l’altération de la viande en utilisant un cycle de 12 jours qui visait à simuler les conditions associées à la transformation de la viande (alternance de périodes d’exposition à des nutriments et de périodes de privation de nutriments). À terme, nous voulons créer un système de référence normalisé avec lequel il serait possible de produire des biofilms dans des conditions semblables à celles qui sont associées à un secteur donné de l’industrie alimentaire. Il serait ainsi possible d’introduire une combinaison d’espèces microbiennes et d’ajuster les paramètres de façon à respecter les spécifications d’un procédé. La production de biofilms dans des conditions normalisées pour un secteur particulier améliorerait grandement la confiance dans l’efficacité des essais de désinfection relatifs aux procédés de nettoyage classiques et nouveaux. Dans la présente étude, nous avons utilisé le même système de référence pour examiner les effets de deux bactéries commensales, à savoir Lactobacillus plantarum (Lp) et Pseudomonas fluorescens (Pf), sur l’intégration de L. monocytogenes dans des biofilms abritant des microorganismes de deux espèces ou de trois espèces, puis pour examiner l’efficacité d’un agent désinfectant courant (le chlorure de benzalkonium) sur ces cultures. Nous avons cultivé quatre combinaisons de souches (Lm en monoculture; Lm + Lp; Lm + Pf; et Lm + Lp + Pf) sur deux matrices correspondant aux matériaux que l’on trouve dans les chaînes de transformation des aliments, à savoir l’acier inoxydable (AI) et le polyéthylène haute densité (PEHD), pendant 12 jours.

Résumé

La contamination des aliments par Listeria monocytogenes est un phénomène fréquent qui entraîne des rappels coûteux et, à l’occasion, provoque des éclosions mortelles de listériose d’origine alimentaire. On croit que la production de biofilms joue un rôle clé dans la persistance de ces bactéries dans les installations de transformation des aliments. À ce jour, les travaux de recherche sur les biofilms de L. monocytogenes ont surtout été menés avec des cultures pures cultivées dans des conditions qui ne représentent pas celles que l’on observe normalement au cours de la transformation des aliments. Dans la nature, de nombreuses espèces microbiennes donnent lieu à la formation de biofilms abritant des communautés de microorganismes qui se développent dans des conditions en constante évolution. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux changements des caractéristiques des biofilms abritant L. monocytogenes (Lm) en présence de deux espèces bactériennes commensales, soit Lactobacillus plantarum (Lp) et Pseudomonas fluorescens (Pf), que l’on isole fréquemment dans les produits carnés prêts-à-manger. À l’aide de réacteurs à biofilm des CDC, nous avons cultivé quatre combinaisons de souches (Lm en monoculture; Lm + Lp; Lm + Pf; et Lm + Lp + Pf) sur des coupons en acier inoxydable (AI) et en polyéthylène haute densité (PEHD) en suivant un régime dynamique de 12 jours qui visait à simuler les conditions associées à la transformation de la viande (alternance de périodes d’exposition à des nutriments et de périodes de privation de nutriments). À la fin du traitement, le nombre de cellules viables de L. monocytogenes 568 (Lm568) dans les biofilms produits avec la culture pure était de 5,8 et de 6,4 log10 UFC/cm2 sur les coupons d’AI et de PEHD, respectivement. Dans les cultures doubles avec P. fluorescens (ATCC 13525), le nombre de cellules viables de Lm568 dans les biofilms a augmenté de 1,0 et de 1,8 log sur les coupons d’AI et de PEHD, respectivement. Nous avons également observé une augmentation du nombre de cellules de L. monocytogenes dans les biofilms associés aux cultures triples avec Lb. plantarum et P. fluorescens (ATCC 1024) (1,4 et 0,5 log sur les coupons d’AI et de PEHD, respectivement), mais cette tendance n’a pas été observée lorsque L. monocytogenes était associée à Lb. plantarum. L’analyse des biofilms par microscopie électronique à balayage a révélé d’importants changements architecturaux des biofilms qui étaient liés aux combinaisons de souches. L’intégration de cellules de L. monocytogenes dans les biofilms de P. fluorescens a augmenté considérablement (P < 0,05) la résistance de l’agent pathogène au chlorure de benzalkonium. Ces résultats montrent le rôle important que peuvent jouer les bactéries commensales dans la survie des agents pathogènes d’origine alimentaire, et ces facteurs doivent être pris en compte lors de l’évaluation de l’efficacité des stratégies d’atténuation des biofilms.

Date de publication

2020-10-19