B. cereus, un pathogène alimentaire non négligeable

B. cereus, un pathogène alimentaire non négligeable 

B. cereus est aujourd’hui bien reconnu pour sa capacité à causer des toxi-infections alimentaires. En 2012, ce pathogène a été identifié comme le 2e agent responsable de toxiinfection alimentaire collective (TIAC) en France, étant incriminé dans 21 % des foyers de TIAC déclarés, jute après Staphylococcus aureus (InVS, 2014). Ce pathogène représente aussi un danger alimentaire rencontré un peu partout dans le monde (Bennett et al., 2013a, Zhou et al., 2014, Ombui et al., 2001, Eglezos et al., 2010). Pourtant les cas de TIAC à B. cereus ont longtemps été sous-estimés car les symptômes associés à ce pathogène sont généralement bénins, à durée limitée, ne nécessitent pas d’intervention médicale et ne sont pas à déclaration obligatoire contrairement à d’autres pathogènes alimentaires tels que Salmonella enteritidis et Listeria monocytogenes. De plus, la dose minimale infectante (DMI) de B. cereus est estimé à 10⁵ UFC/ml (Granum et al., 1995). En France, les cas de TIAC à B. cereus ont longtemps été considérés comme marginaux pour cette raison, cependant depuis quelques années ce pathogène est sous surveillance. En effet, les cas de TIAC incriminant B. cereus était de 0,7 en 1999 contre 21% en 2012 (InVS, 2014, Schmidt, 2003). Beaucoup d’aliments sont associés aux cas de TIAC à B. cereus, parmi lesquels le riz, le lait, les viandes, les légumes, les pommes de terres, les haricots noirs fermentés et même de l’eau contaminée…(Delbrassinne et al., 2012, Choi et al., 2011, Ombui et al., 2001, Gaulin et al., 2002, Zhou et al., 2014, Decousser et al., 2013).

B. cereus, ses toxines

Les diarrhées causées par B. cereus sont des infections dues aux formes végétatives de la bactérie qui produisent des enterotoxines dans l’intestin de l’homme. Certaines enterotoxines sont responsables de la formation de pores transmembranaires chez les cellules hôtes entrainant une augmentation de la perméabilité membranaire (Haug et al., 2010, Fagerlund et al., 2008, Beecher et al., 2000). Les plus étudiées sont l’hémolysine BL (Hbl), l’entérotoxine non-hémolytique Nhe et la cytotoxine K (CytK). L’enterotoxine Hbl est composée de deux composants lytiques L2 et L1 et de la protéine de liaison B, ces protéines sont codées respectivement par hblC, hblD et hblA (Heinrichs et al., 1993, Ryan et al., 1997). Un quatrième composant HblB’ codé par le gène hblB’ a été mis en évidence chez la souche ATCC 14579, mais sa fonction est encore inconnue (Clair et al., 2010). Hbl est une hémolysine car elle ne possède pas uniquement des propriétés entérotoxiques mais aussi des propriétés hémolytiques. L’enterotoxine Nhe est également sous la forme d’un complexe protéique tripartite nonhémolytique composé de NheA, NheB et NheC codés par l’opéron nheABC (Lindback et al., 2004). L’enterotoxine CytK est une protéine fonctionnant seule et codée par cytK. Deux variants de cette protéine existent : CytK1 et CytK2. Le rôle des différentes enterotoxines dans l’apparition des diarrhées varie selon les souches et implique l’interaction entre plusieurs toxines (Stenfors Arnesen et al., 2008b). De plus, des études ont démontré que l’action de ces enterotoxines ne se limite pas aux cellules gastrointestinales mais à d’autres lignées cellulaires (Jessberger et al., 2014). La production de ces toxines est influencée par plusieurs facteurs tels que la composition du milieu, le pH, l’aération et la concentration de certains glucides (McKillip, 2000). Les gènes codant pour ces toxines font partie du régulon de virulence contrôlé par le régulateur transcriptionnel pléiotrope PlcR (Gohar et al., 2008) En plus de ces enterotoxines B. cereus produit d’autres protéines moins caractérisées telles que l’entérotoxine FM (entFM ou cwpFM) (Asano et al., 1997) ainsi que d’autres hémolysines : la céréolysine O (Kreft et al., 1983, Brillard and Lereclus, 2007b), l’hémolysine II (Baida et al., 1999), l’hémolysine III (Baida and Kuzmin, 1996) et la céréolysine AB (Gilmore et al., 1989). D’autres protéines de virulence sont aussi sécrétées par B. cereus qui lui permettent de d’échapper aux macrophages du système immunitaire de l’hôte comme des métalloprotéases (Guillemet et al., 2010) ou IlsA qui est une protéine de surface nécessaire à l’acquisition du fer (Daou et al., 2009).

Le syndrome émétique de B. cereus est causé par un dodécapeptide nommé céréulide ou toxine émétique (Agata et al., 1994). Ce peptide cyclique est extrêmement stable et résiste à de hautes températures (121°C, 15 min), à une large gamme de pH ainsi qu’aux enzymes protéolytiques du tractus gastro-intestinal (Ehling-Schulz et al., 2004, Shinagawa et al., 1996). Ainsi, lorsque le céréulide est produite dans l’aliment par la bactérie, cette toxine peut persister même après la mort de la bactérie et causer un empoisonnement émétique au consommateur après ingestion de l’aliment contaminé. De nombreux cas ont été décrits dans le passé (Kim et al., 2010, Kamga Wambo et al., 2011, Delbrassinne et al., 2012, Dierick et al., 2005b, Zhou et al., 2014). La dose de céréulide induisant des syndromes émétiques est très peu connue, elle a cependant été estimée lors d’étude réalisées sur des animaux tels que la musaraigne Suncus murinusin et le singe rhesus entre 8 et 10 µg/kg de masse corporelle (Shinagawa et al., 1995, Agata et al., 1995). Cependant une étude montre que cette toxine peut avoir un effet inhibiteur sur les cellules immunitaires « natural killer » (NK) de l’homme a des doses plus basses (Paananen et al., 2002).

B. cereus, un germe d’altération

Comme indiqué précédemment, B. cereus est très présent dans les sols, il est capable de contaminer les aliments issus du sol destinés à la consommation humaine ou animale. Cette présence dans les aliments peut conduire à l’altération de ceux-ci, en réduisant leur demi-vie. Ceci conduit donc à d’énormes pertes pour les industries agroalimentaires en particulier dans la filière laitière qui est la plus touchée (Vithanage et al., 2014, Ternstrom et al., 1993, Arslan et al., 2014, Lucking et al., 2013). Ceci peut s’expliquer par le fait que les aliments utilisés pour le bétail, généralement des végétaux, sont très fréquemment contaminés par B. cereus, les fèces du bétail le sont aussi par conséquent, en plus de l’environnement de la ferme incluant les produits laitiers obtenus à partir de ce bétail le sont tout autant (Magnusson et al., 2007). D’autres filières sont néanmoins aussi impactées, telles la filière avicole (Techer et al., 2014) ou la filière des plats cuisinés (Choma et al., 2000, Guinebretiere et al., 2003). Les spores de B. cereus lui confèrent la capacité de persister dans les aliments durant les procédés de transformations (Carlin, 2011). De plus, les spores et les cellules végétatives de la bactérie sont capables de former des biofilms en s’attachant à des équipements de transformation, à la surface de produits d’emballage et même à la surface des aliments (Elhariry, 2011, Altman et al., 2009, Kreske et al., 2006). Ces biofilms sont des structures multicellulaires renforcées par une matrice d’exopolymères, cette configuration rend difficile l’éradication des microorganismes constituant ce biofilm, par l’utilisation de produits désinfectants classiques (Shaheen et al., 2010, Sundberg et al., 2011, Kreske et al., 2006). Les souches de B. cereus isolées d’altération d’aliments sont généralement des souches produisant des enterotoxines cependant certaines peuvent être des souches émétiques (Thorsen et al., 2009, Arslan et al., 2014) .

B. cereus sensu lato 

B. cereus sensu stricto (ss) est un membre de B.cereus sensu lato (sl). Sept espèces génétiquement très proches constituent le groupe B. cereus sl : Bacillus cereus, Bacillus anthracis, Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides, Bacillus pseudomycoides, Bacillus cytotoxicus, and Bacillus weihenstephanensis. Comme B. cereus ss, ce sont tous des bacilles à Gram positive, aerobie-anaérobie faculatifs et sporulés (Guinebretiere et al., 2013c, Ceuppens et al., 2013, Guinebretiere et al., 2008b) B. anthracis est l’agent responsable de la maladie du charbon, une maladie sévère qui affecte premièrement les mammifères herbivores (Mock and Fouet, 2001) mais il représente aussi un dangereux pathogène humain (Kalamas, 2004). Ces souches virulentes se caractérisent par la présence d’une capsule constituée d’un polymère d’acide D-glutamique et la production d’exotoxines dont les gènes sont portés par les plasmides pXO1 et pXO2 (Koehler, 2009). B. thuringiensis se distingue des autres espèces par la formation durant la sporulation d’un corps d’inclusion parasporal. Ce corps d’inclusion est constitué de protéines, les protéines Cry, des endotoxines qui possèdent des propriétés insecticides (Bravo et al., 2011). B. mycoides est caractérisé par la formation de colonies rhizoïdes ou mycoïdes sur milieu gélosé et par une absence de mobilité (Paul Vos, 2011). B. pseudomycoides est phénotypiquement identique à B. mycoides mais se distingue par comparaison de l’ADN et de la composition en acides gras (Nakamura, 1998). Bacillus cytotoxicus est thermotolérant et très souvent associé aux intoxications alimentaires (Guinebretiere et al., 2013c, Lapidus et al., 2008a). B. weihenstephanensis est une espèce psychrotolérante pouvant se développer de 5°C à 37°C (Guinebretiere et al., 2008b). Cette espèce a été caractérisée par la présence de séquences spécifiques à l’intérieur des gènes de l’ARN 16S et d’une cold-shock protein majeure cspA (Lechner et al., 1998, Francis et al., 1998, Pruss et al., 1999). Elle est capable de contaminer les produits laitiers et réfrigérés (Larsen and Jorgensen, 1997, Meer et al., 1991) B. cereus est comme précédemment expliqué, un germe responsable de toxi-infections alimentaires ou d’infections locales et systémiques chez l’homme. Comme toutes ces informations l’indiquent la différenciation des souches de B. cereus sl s’appuie donc principalement sur des propriétés généralement phénotypiques.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Etude bibliographique
I) Bacillus cereus
1) B. cereus, généralités
2) B. cereus, un pathogène alimentaire non négligeable
3) B. cereus, ses toxines
4) B. cereus, un germe d’altération
5) B. cereus sensu lato
II) Rôle de la membrane dans l’adaptation du genre Bacillus à l’environnement
Role of fatty acids in Bacillus strains adaptation to environment
Introduction
1- Fatty acids composition in Bacillus
1-1 Description of FA profiles in Bacillus
1-1-1 Branched-chain FAs
1-1-2 Unsaturated FAs
1-1-3 complex FAs
1-2 FA profiles vary among Bacillus species
1-2-1 discrimination on UFAs proportion
1-2-2 discrimination on Predominant FA
1-2-3 Taxonomy and identification of Bacillus species
1-3 FA composition changes for Bacillus adaptation
1-3-1 Changes observed during food processing
1-3-2 Changes depending on the growth medium composition
1-3-3 Changes depending on the temperature
1-3-5 Production of FA with antimicrobial activity
1-3-6 Changes depending on the bacterial cell state: spores and vegetative cells
2- Metabolism
2-1 FA biosynthesis in Bacillus
2-1-1 Biosynthesis of saturated FA
2-1-2 Branched-chain fatty acid
2-1-3 Antibiotics targeting the FASII
2-1-4 Unsaturated Fatty acid bisosynthesis
2-1-5 Phospholipid synthesis
2-2 FA catabolism
2-3 Regulation of FA metabolism
2-3-1FapR
2-3-2 FadR
2-3-3 BkdR
2-3-4 ComA
2-3-5 CcpA
2-3-6 Sigma W
2-3-7 two component system regulation
2-3-8 Spo0A
2-3-9 CodY
3- Exogenous Fatty acids: their impact on Bacillus growth ability
3-1 Inhibition of spore’s germination
3-2 Growth inhibition
3-3 Improved growth
Conclusion
III) Les systèmes à deux composants, un autre mécanisme d’adaptation bactérien
1) Un mécanisme d’adaptation universel
2) Fonctionnement classique des TCS
3) Domaines protéiques de TCS
4) Le phosphorelais
5) Organisation génétique des TCS
6) L’activité phosphatase des HK
7) Les TCS totalement cytoplasmiques
8) TCS chez B. cereus sl.
IV) Rôle des TCS dans l’adaptation au froid
Chapitre 2: CasK/R est un système générique impliqué dans l’adaptation aux basses températures de Bacillus cereus sensu lato
I- Introduction à l’étude
II- Stratégies envisagées
III- Résultats et discussion
The CasKR two-component system is required for growth at low temperature of mesophilic and psychrotolerant Bacillus cereus strains
Chapitre 3 : CasK/R est nécessaire pour l’insaturation optimale des acides gras lors l’adaptation de Bacillus cereus au froid
I- Introduction à l’étude
II- Stratégies envisagées
III- Résultats et discussion
Involvement of the CasK/R two-component system in optimal unsaturation of the Bacillus cereus fatty acids during low-temperature growth
Chapitre 4 : Expression et régulation originales du système à deux composants CasK/R chez Bacillus cereus
I- Introduction à l’étude
II- Stratégie envisagée
III- Résultats-discussions
Expression and regulation of the gene encoding the CasK/R two component system in Bacillus cereus
Chapitre 5 : Suppléments d’informations
1- La morphologie de B. cereus sensu lato au froid
2- D’autres pistes sur le régulon de CasK/R
a) Un grand nombre de gènes est régulé par CasK/R
b) Le COG majoritaire régulé par CasK/R en début de phase exponentielle et phase
stationnaire est celui du métabolisme
c) Qu’en est-il des régulateurs ?
d) Des gènes liés à la sporulation sont régulés par CasK/R
Conclusions générale 

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