Listeria Monocytogenes Dans Les Ateliers Agro-Alimentaire : Influence De Facteurs Environnementaux Et Étude Des Mécanismes D’Adaptation Aux Stress Anaïs Overney
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Persistance de Listeria monocytogenes dans les ateliers agro-alimentaire : influence de facteurs environnementaux et étude des mécanismes d’adaptation aux stress Anaïs Overney To cite this version: Anaïs Overney. Persistance de Listeria monocytogenes dans les ateliers agro-alimentaire : influence de facteurs environnementaux et étude des mécanismes d’adaptation aux stress. Alimentation et Nutrition. Université Paris-Est, 2016. Français. NNT : 2016PESC1018. tel-01624502 HAL Id: tel-01624502 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01624502 Submitted on 26 Oct 2017 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. T H È S E pour obtenir le grade de docteur délivré par L’Université Paris Est et L’Ecole Doctorale ABIES Spécialité : Sciences de la Vie et de la Santé Présentée et soutenue publiquement par Anaïs OVERNEY Le 9 décembre 2016 Persistance de Listeria monocytogenes dans les ateliers agro-alimentaires : influence de facteurs environnementaux et étude des mécanismes d’adaptation aux stress Directeur de thèse : Mme Brigitte CARPENTIER Co-directeur de thèse : M. Jean-Christophe AUGUSTIN Encadrant : M. Olivier FIRMESSE Jury M. Frédéric CARLIN , Directeur de Recherche, INRA, Avignon, France Rapporteur M. Pascal PIVETEAU , Maître de Conférences, INRA/Université de Bourgogne, Dijon, France Rapporteur M. Romain BRIANDET , Directeur de Recherche, INRA/AgroParisTech, Massy, France Examinateur M. Eric METTLER , Soredab, France Examinateur Mme Christine FAILLE , Directeur de Recherche, INRA, Villeneuve d’Ascq, France Invité Mme Brigitte CARPENTIER , Directeur de Recherche, Anses, Maisons-Alfort, France Invité M. Jean-Christophe AUGUSTIN , Professeur, ENVA/Anses, Maisons-Alfort, France Co-directeur M. Olivier FIRMESSE , Ingénieur d’Etude, Anses, Maisons-Alfort, France Encadrant Anses – Laboratoire de sécurité des aliments – Unité SEL – Equipe Listeria 14 rue Pierre et Marie Curie – 94701 Maisons-Alfort cedex 1 2 3 RESUME La capacité de Listeria monocytogenes à adhérer et à persister sur les surfaces dans les ateliers agro-alimentaires pendant de longues périodes malgré l’application correcte et fréquente des opérations de nettoyage & désinfection (N&D), peut être responsable de la contamination croisée de produits alimentaires par simple contact avec une surface contaminée. De plus, il est important de prendre en considération la présence potentielle de bactéries viables non cultivables (VNC) qui ne sont pas détectées par les méthodes culturales utilisées lors de la recherche de L. monocytogenes dans un prélèvement de surface. Un des objectifs a été de vérifier si les milieux de culture conventionnels fréquemment utilisés pour les expérimentations en laboratoire étaient représentatifs des conditions environnementales des ateliers agro-alimentaires et de définir pour la suite des expérimentations un milieu synthétique pouvant modéliser une souillure alimentaire. Pour assurer la sécurité sanitaire des aliments et préserver la santé des consommateurs, optimiser les opérations d’hygiène est une nécessité. Dans ce but, la survie des cellules adhérentes de L. monocytogenes soumises à des conditions simulant en laboratoire l’alternance des phases de N&D et de production a été étudiée. Plusieurs facteurs pouvant influencer la survie de ces cellules ont été pris en considération et combinés par un plan d’expériences fractionnaire : la souillure alimentaire, la souche de L. monocytogenes , le matériau de surface, la présence d’une souche de Pseudomonas fluorescens qui favorise l’adhésion de L. monocytogenes et le scénario de l’opération d’hygiène. Dans les industries agro-alimentaires, les bactéries sont soumises à de nombreux stress, nécessitant pour survivre l’expression et l’induction appropriées de gènes et de protéines de réponse aux stress. Les mécanismes de réponse aux stress mis en place par les cellules adhérentes de L. monocytogenes après stress hydrique (dessiccation), stress chimique (N&D) et stress froid ont été déterminés par une analyse transcriptomique. Selon les critères étudiés (croissance, forces d’adhésion, distribution spatiale et état physiologique des cellules adhérentes), il s’avère que le milieu TSB/5 m peut modéliser le jus de saumon fumé. Au contraire, aucun des milieux synthétiques testés ne permet de remplacer l’utilisation de l’exsudat de viande pour mimer les conditions de terrain. Concernant les facteurs influençant la survie de L. monocytogenes , les opérations d’hygiène impactent uniquement la cultivabilité des cellules adhérentes ; toutefois, le séchage des surfaces permet une optimisation de l’efficacité de la procédure de N&D, d’autant plus lorsqu’il est réalisé quotidiennement. Mots-clés : Listeria monocytogenes , persistance, nettoyage & désinfection, séchage, adaptation aux stress, viable non cultivable 5 ABSTRACT Despite the correct and frequent application of cleaning & disinfection (C&D), Listeria monocytogenes has the ability to adhere to and persist on surfaces in food processing plants for long periods. Consequently, L. monocytogenes may be responsible for cross-contamination of food through contact with contaminated surfaces. In addition, it is important to consider the potential presence of viable but non culturable (VBNC) bacteria that are not detected by the microbiological methods used in the research of L. monocytogenes in a surface sample. One aim was to verify whether the conventional culture media commonly used for laboratory experiments were representative of the environmental conditions of food processing plants and define for further experiments a synthetic medium that can model a food soil. Optimization of the C&D procedures is necessary to ensure food safety and protect the health of consumers. For this purpose, the survival of L. monocytogenes adherent cells subjected to laboratory conditions simulating alternating phases of C&D and production was studied. Several factors that may influence the survival of these cells were considered and combined with a fractional factorial design, including: the food soil, the strain of L. monocytogenes , the surface material, the presence of a strain of Pseudomonas fluorescens, which enhances the adhesion of L. monocytogenes, and the scenario of the sanitation procedure. Moreover, in the food industry, bacteria can be subjected to many stresses; thus, the expression and induction of appropriate genes and stress response proteins are required for survival. The stress response mechanisms set up by the adherent L. monocytogenes cells after hydric stress (i.e. desiccation), chemical stress (i.e. C&D), and cold stress were determined by a transcriptomic analysis. According to the criteria studied (i.e. growth, adhesion forces, spatial distribution, and physiological state of adherent cells), TSB/5 m medium was found to be a sufficient model for smoked salmon juice. In contrast, none of the tested synthetic media can replace the use of meat exudate to mimic field conditions. About the factors influencing the survival of L. monocytogenes , C&D procedures were found to only impact the culturability of adherent cells; however, drying surfaces were found to optimize the effectiveness of the C&D procedures, especially when performed daily. Keywords : Listeria monocytogenes , persistence, cleaning & disinfection, drying, stress adaptation, viable but non culturable 6 REMERCIEMENTS Bien que cette page soit la première d’un mémoire de thèse, c’est souvent la dernière et probablement la plus difficile à écrire, la difficulté résidant dans le désir et le devoir de n’oublier aucune des personnes ayant contribué, de près ou de loin, à la réalisation de ce travail. La rédaction des remerciements, symbole de l’accomplissement et de la conclusion d’une aventure humaine et scientifique, fait remonter à la surface des souvenirs et des anecdotes. Fruit d’une graine plantée il y a déjà trois ans, ce mémoire récapitule un travail qui n’aurait pu aboutir sans l’aide de nombreuses personnes que je remercie sincèrement : Frédéric CARLIN et Pascal PIVETEAU pour le temps consacré à l’évaluation de ce travail en tant que rapporteurs de la thèse, Romain BRIANDET, Christine FAILLE et Eric METTLER pour leur participation à la soutenance de la thèse en tant que membres du jury, Laurent LALOUX, Michel-Yves MISTOU, Renaud LAILLER, David ALBERT et Sophie ROUSSEL pour l’accueil qu’ils m’ont réservé au sein du Laboratoire de sécurité des aliments de l’Agence et plus particulièrement dans l’unité Salmonella , E. coli et Listeria du département de microbiologie, Jean-Christophe AUGUSTIN, Mickaël DESVAUX, Christine FAILLE, Cosette GRANVALET et Colin TINSLEY, membres du comité de la thèse, pour leurs conseils avisés, Brigitte CARPENTIER, à qui j’ai pensé chaque jour de cette thèse, pour m'avoir donné l'occasion d'intégrer une équipe pleine de valeurs humaines et m'avoir fait confiance pour la réalisation de cette thèse, Jean-Christophe AUGUSTIN pour avoir accepté de prendre le flambeau de la direction de la thèse, Olivier FIRMESSE "juste" pour avoir persisté à mes côtés pour m'épauler dans ce projet, Laurent