Les biofilms offrent un refuge aux bactéries

ILVO travaille sur le contrôle et l'élimination

Souvent, les procédures actuelles de nettoyage et de désinfection dans les entreprises alimentaires ne suffisent pas à éliminer les bactéries indésirables qui s'accrochent obstinément aux surfaces de contact. Le comportement coopératif et unitaire des différentes bactéries les rend plus fortes et plus résilientes ou résistantes au stress. Cela peut avoir des conséquences majeures, sous la forme d'altération des aliments, de contamination alimentaire et de rappels de produits alimentaires. Un nouveau projet mené par l'ILVO devrait permettre de mieux comprendre le contrôle et l'élimination des biofilms.

Les biofilms dans l'industrie alimentaire

Selon une publication récente de Hans-Curt Flemming et Stefan Wuertz, environ 80% de toutes les bactéries de notre planète vivraient sous la forme de communautés associées à la surface, appelées biofilms. Dans ces derniers, les bactéries sont protégées sous et dans une couche de mucus autoproduite, ce qui les protège des diverses interventions humaines visant à les tuer.

Les chercheurs de l'ILVO, l'Institut de recherche sur l'agriculture, la pêche et l'alimentation, ont constaté une grande diversité de bactéries dans les biofilms sur les surfaces en contact avec les aliments dans divers secteurs de l'industrie alimentaire, malgré les méthodes de nettoyage et de désinfection appliquées.

La compréhension des processus fondamentaux à l'origine du développement de ces communautés microbiennes et la connaissance de l'architecture spécifique des biofilms revêtent également une importance pratique pour garantir la sécurité et la qualité des aliments.

Communautés liées à la surface

"Alors que les bactéries sont fortement accrochées aux surfaces, elles sont capables de produire davantage d'enzymes et de toxines qui peuvent, d'une part, provoquer des altérations et, d'autre part, causer des infections alimentaires potentiellement mortelles pour l'homme", rapporte Steve Flint, professeur de sécurité alimentaire à l'université Massey en Nouvelle-Zélande.

Le succès des bactéries dans leurs tentatives visant à s'accrocher aux surfaces dépend de leur capacité à maintenir et à renforcer leur coopération multilatérale. Les bactéries sont tout sauf racistes et tous les différents types de bactéries forment souvent une équipe soudée, vivant en harmonie, comme une famille. Dans ces communautés de bactéries accrochées à la surface, les informations sont échangées par des signaux chimiques et les organismes se nourrissent mutuellement.

Elles coopèrent physiquement et s'échangent du matériel génétique pour résister aux principales menaces, développant ainsi une résistance aux composés antimicrobiens et aux métaux lourds. La loyauté, la tromperie et le sacrifice les uns pour les autres font tous partie de cette vie sociale microbienne, tout comme chez les humains.

Les bactéries fortes protègent les plus faibles en partageant leurs mécanismes de défense, créant ainsi une communauté bactérienne. Il est rare que les bactéries spécifiques forment des communautés individuelles par elles-mêmes. En réalité, les différents types de bactéries ont une vie sociale et réagissent collectivement à toutes les formes d'intervention humaine. Cette coopération est le grand secret de leur résilience et de leur persistance.

implications pour les entreprises alimentaires

Dans l'environnement de process des entreprises alimentaires, la présence d'eau, d'aliments et de surfaces de contact idéales favorise ces communautés sociales de bactéries ou biofilms, qui peuvent contenir des organismes pathogènes tels que la salmonelle, l'Escherichia coli et le Cronobacter sakazakii.

Récemment, plusieurs tonnes de lait en poudre pour bébés ont été rappelées du marché américain après que plusieurs bébés sont tombés malades et sont même décédés en raison d'une contamination par le Cronobacter sakazakii. Au niveau national, il y a eu l'épidémie de salmonelles liée à la crème au beurre utilisée dans la production du chocolat Kinder, comme l'a signalé l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA).

Plusieurs études ont montré qu'il existe un lien étroit entre un foyer de contamination alimentaire chez l'homme et l'apparition de la bactérie pathogène responsable dans des biofilms dans divers secteurs d'entreprises alimentaires.

Impact sur la santé et l'économie

Les surfaces en contact avec les aliments dans diverses entreprises alimentaires telles que les industries du lait et de la viande sont souvent recouvertes de biofilms qui causent divers problèmes de qualité et sont souvent à l'origine de foyers de contamination alimentaire chez l'homme ayant un impact sur la santé et l'économie.

Le Dr Koen De Reu, chercheur principal à l'ILVO: "La salmonelle, l'E. coli et la Listeria monocytogenes se retrouvent souvent dans les biofilms présents sur les surfaces en contact avec les aliments dans les entreprises alimentaires. Nous pouvons souvent détecter l'agent pathogène lorsque nous échantillonnons très soigneusement ces surfaces avec le matériel d'écouvillonnage approprié."

Les biofilms sont souvent à l'origine de foyers de contamination alimentaire chez l'homme et ont un impact sur la santé et l'économie

Les efforts visant à limiter les biofilms coûtent des milliards d'euros aux divers secteurs. Le coût du contrôle des biofilms dans la seule chaîne agroalimentaire mondiale est estimé à 324 milliards d'euros.

"Les biofilms bactériens sont une préoccupation majeure pour les entreprises alimentaires en Belgique, car ils peuvent être à l'origine d'une décomposition et d'une perte de qualité, causant des pertes économiques de plusieurs millions d'euros et un préjudice d'image chaque année", explique le professeur Marc Heyndrickx, directeur scientifique de l'unité Technologie et Nutrition de l'ILVO.

L'approche de l'ILVO pour lutter contre les biofilms

Le professeur Hans Steenackers, de la KU Leuven, et souvent partenaire des recherches menées à l'ILVO, a très récemment publié des conclusions stratégiques, affirmant que la meilleure façon, et la plus robuste du point de vue de l'évolution, de combattre les biofilms est de mettre fin à leur coopération.

Les scientifiques de l'ILVO s'emploient à étudier cette coopération surfacique des bactéries. Pour ce faire, ils utilisent les technologies les plus récentes, telles que le séquençage de l'ARN, la biodétection et la microscopie électronique confocale à balayage laser.

Le projet pionnier, intitulé "Multispecies biofilms in the food industry", est financé par la Commission européenne sous la forme d'EXCELLENT SCIENCE – Marie Skłodowska-Curie Actions et est mené par le Dr Faizan Ahmed Sadiq à l'ILVO. Le projet vise à obtenir des informations mécanistiques sur les interactions bactériennes sur les surfaces dans les entreprises alimentaires, ce qui devrait permettre d'obtenir de meilleures informations pour le contrôle et l'éradication de ces bactéries sur les surfaces en contact avec les aliments.

Objectif

Les chercheurs de l'ILVO ont déjà identifié les combinaisons de certaines bactéries qui favorisent le mieux la formation de biofilms sur les surfaces en contact avec les aliments, et qui sont donc aussi les plus difficiles à éliminer par un nettoyage et une désinfection classiques. La recherche de l'ILVO vise à élucider la coopération et les relations entre les bactéries sur les surfaces en contact avec les aliments en utilisant une recherche ciblée, qui s'efforce d'étudier les changements dans les expressions génétiques aussi bien pour les bactéries individuelles que pour les communautés.

L'objectif est donc de comprendre les stratégies de coopération entre la population bactérienne, d'intervenir sur celles-ci et ainsi de contrecarrer leur coopération et leur survie. À cette fin, le professeur Patrick Wagner de la KU Leuven utilisera un biocapteur basé sur l'impédance et la conductivité électrique pour surveiller les signaux de croissance dans les communautés bactériennes mixtes sur les surfaces en acier inoxydable. D'autre part, le professeur Mette Burmølle, de l'université de Copenhague, participera au détricotage architectural et structurel des biofilms bactériens à l'aide de la microscopie confocale à balayage laser.

Ce projet est unique en son genre et permettra de mieux comprendre les interactions de certaines communautés microbiennes problématiques. Cela ouvrira de nouvelles portes pour le contrôle des biofilms sur les surfaces en contact avec les aliments dans les entreprises alimentaires.