Chaque annรฉe la contamination microbienne coรปte ร l’industrie alimentaire de nombreux millions de dollar, liรฉ ร dโimportantes pertes de produits ne rรฉpondant pas ร lโattente des consommateurs : produits dรฉgradรฉs contenant un nombre inacceptable de contaminants que ce soit en termes de dรฉgradation que de pathogenicitรฉ (Brooks & Flint, 2008). Les coรปts rรฉels induits par les intoxications alimentaires sont difficiles ร dรฉterminer. Toutefois, nous pourrions nous en faire une idรฉe en invoquant certaines รฉtudes rรฉalisรฉes, par exemple, aux Etats-Unis, en Nouvelle-Zรฉlande et en France.
Aux Etats-Unis, l’incidence et le coรปt des empoisonnements alimentaires varient considรฉrablement. Ainsi, en 1997 un rapport de la FDA adressรฉ au prรฉsident amรฉricain a rรฉvรฉlรฉ qu’il y a eu entre 6,5 et 33 millions de cas par an. Ces empoisonnements avaient causรฉ 9000 dรฉcรจs et coรปtรฉ 6,5-34,9 milliards de $ (FDA et al., 1997). En 2000, le coรปt total des toxi-infections alimentaires (provoquant potentiellement des maladies infectieuses) en Nouvelle-Zรฉlande, un pays qui compte ร peine 4 millions dโhabitants, a รฉtรฉ estimรฉ ร 88,8 millions de dollars (Scott et al., 2000). En 2008, 1124 foyers de toxi-infections alimentaires collectives ont รฉtรฉ dรฉclarรฉs en France. Elles ont affectรฉ 12 549 personnes, dont 5 cas de dรฉcรจs. Les agents responsables les plus frรฉquemment incriminรฉs ou suspectรฉs sont l’entรฉrotoxine staphylococcique (32 % des foyers) et les salmonelles (25 % des foyers) (INVS 07/08/09). En dรฉpit des opรฉrations de nettoyage des รฉquipements de transformation des aliments, il est difficile, voire impossible de produire des aliments exempts de microorganismes, sauf si le processus comprend une รฉtape de stรฉrilisation. Cette difficultรฉ est souvent associรฉe ร la prรฉsence de biofilms au sein de l’usine.
Plus de 67 ans aprรจs les premiers travaux de Zobell, 1943, lโadhรฉsion bactรฉrienne et la formation de biofilms sont toujours une prรฉoccupation dans de nombreux domaines, et particuliรจrement dans les domaines alimentaire, agricole et biomรฉdical (Flint et al., 1997; Maukonen et al., 2003; Sihorkar & Vyas, 2001; Veran, 2002 Chen, et al., 2007; Frank et al., 2003; Jessen & Lammert, 2003; Somers et Wong, 2004). Dans les milieux naturels ainsi que dans les filiรจres agroalimentaires, les micro organismes sont le plus souvent fixรฉs aux surfaces solides en gรฉnรฉral conditionnรฉes de nutriments en quantitรฉ suffisante pour assurer leur viabilitรฉ et leur croissance. Ces micro-organismes initialement dรฉposรฉs sur les surfaces, adhรฉrent et le cas รฉchรฉant se multiplient activement pour former des colonies de cellules. Cette masse de cellules formรฉe devient de plus en plus importante pour se voir associer progressivement des dรฉbris organiques et inorganiques, des nutriments et dโautres microorganismes conduisant ainsi ร la formation d’un biofilm microbien.
Le terme biofilm se rรฉfรจre ร la prรฉsence dโune matrice de cellule biologiquement active et de substances extracellulaires en association avec une surface solide (Bakke et al., 1984). Toutefois, selon Costerton et al. (1987), un biofilm est un consortium fonctionnel de microorganismes attachรฉ ร une surface et incorporรฉ dans des substances polymรฉriques extracellulaires (EPS) produites par les microorganismes. ร cet รฉgard, la formation de polymรจres organiques est essentielle et contribue ainsi ร une colonisation correcte par les micro-organismes (Allison & Sutherland, 1987). Dans le cas oรน les biofilms sont une nuisance, le terme encrassement microbien ou bio-adhรฉsion est gรฉnรฉralement utilisรฉ. La bioadhรฉsion sโapparente ร la formation indรฉsirable d’une couche de micro-organismes vivants et de leurs produits de dรฉcomposition sur les surfaces en contact avec le milieu liquide.
Dans les industries laitiรจres, la bio-adhรฉsion engendre de graves problรจmes tels que lโentrave du flux de chaleur au travers des surfaces dโacier (zones de refroidissement par exemple), lโaugmentation de la rรฉsistance par frottement du liquide ร la surface (diminution de lโentrefer) ainsi que l’augmentation du taux de corrosion des surfaces conduisant ร des pertes d’รฉnergie, de production et requiert potentiellement de nouveaux investissements.
En outre, les biofilms constituรฉs de flores dโaltรฉration ou de pathogรจnes ร la surface des aliments (viande, fromage, lรฉgumes frais) et dans lโenvironnement industriel (ateliers, รฉquipements, bรขtiments) peut conduire ร une contamination croisรฉe. Diverses รฉtudes indiquent que le mode de vie des biofilms, leur structure et leur composition conduisent ร une augmentation de rรฉsistance aux produits antimicrobiens (Langsrud et al., 2003; Simรถes & Vieira, 2009; Simรถes et al., 2006). Les biofilms sont plus rรฉsistants aux agents antimicrobiens que les cellules planctoniques. Cette plus grande capacitรฉ de rรฉsister rend leur รฉlimination plus dรฉlicate. Ainsi le nettoyage des installations en industries alimentaires demeure un grand dรฉfi, voire mรชme une nรฉcessitรฉ quant ร une meilleure hygiรจne en agro et en bio-industries (Simรถes & Vieira, 2009; Simรถes et al., 2006).
De plus, l’รฉmergence de bactรฉries rรฉsistantes aux agents antimicrobiens conventionnels montre clairement que de nouvelles stratรฉgies de contrรดle des biofilms sont nรฉcessaires (Sidhu et al., 2006 ; Simรถes et al., 2006).
Diverses techniques ont รฉtรฉ adoptรฉes pour comprendre les mรฉcanismes conduisant au dรฉveloppement et au maintien des biofilms dans les milieux industriels. Ainsi, de nombreuses stratรฉgies de prรฉventions et de contrรดles ont รฉtรฉ mises ลuvre en pour les รฉliminer. En attestent la mise en place de bonnes pratiques dโhygiรจnes, la conception hygiรฉnique des รฉquipements au travers de choix des matรฉriaux et des formes, la sรฉlection des dรฉtergents et des dรฉsinfectants et des procรฉdures dโhygiรจne adรฉquates.
Les procรฉdures de nettoyage systรฉmatiques ne sont pas indiquรฉes dans certaines pratiques industrielles. Elles sont en effet nรฉfastes ร la transformation des produits. Cโest par exemple le cas des hรขloirs de maturation des fromageries. La stratรฉgie adoptรฉe est alors ce que lโon appelle depuis plus de 20 ans lโรฉcologie microbienne dirigรฉes (Carpentier & Cerf (1993).
Pour apporter notre contribution ร ces diffรฉrentes รฉtudes, nous nous sommes fixรฉ pour objectif de former des biofilms modรจles reproductibles et rรฉpรฉtables constituรฉs de bactรฉries pathogรจnes et dโaltรฉrations et dโรฉtudier la rรฉsistance des structures formรฉes au cours de nettoyage des installations fermรฉes dans les industries agro-alimentaires. L’objectif visรฉ dans cette premiรจre รฉtude est dโidentifier et de modรฉliser les cinรฉtiques dโรฉlimination de biofilms bactรฉriens mono (essentiellement) ou multi-espรจces lors du nettoyage en places (NEP) dโรฉquipements industriels et de caractรฉriser une consรฉquence des ces opรฉrations de NEP dans le cas de contamination microbiennes des surfaces quโest la contamination des installations lors des opรฉrations dโhygiรจne.
Pour mener ร bien notre รฉtude, deux espรจces bactรฉriennes ont รฉtรฉs choisies, une dโaltรฉration avec Pseudomonas fluorescens (non-pathogรจne) et la seconde avec Bacillus cereus (pathogรจne). Des cinรฉtiques de nettoyages ou de contamination le cas รฉchรฉant ont รฉtรฉ menรฉes afin de dรฉterminer les paramรจtres clรฉs au travers dโobservations des mรฉcanismes intrinsรจques et de proposer un modรจle.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION
Chapitre I : Adhรฉsion bactรฉrienne, formation de biofilm dans les environnements agroalimentaires et rรฉsistance au nettoyage
Rรฉsumรฉ
I.1. Introduction
I.2. Mรฉcanismes dโadhรฉsion bactรฉrienne ร une surface inerte
I.3. Les biofilms
I.3.1. Formation de biofilm
I.3.1. Variables influenรงant le dรฉveloppement du biofilm
I.3.2. Substances polymรฉriques extracellulaire (EPS)
I.3.3. Rรดle des EPS dans la consolidation du biofilms bactรฉrien
I.3.4. Communication intercellulaire
I.3.5. Rรฉsistance des bactรฉries du biofilm aux composรฉs antimicrobiens
CHAPITRE II : Nettoyage des รฉquipements en industries agro-alimentaires
Rรฉsumรฉ
II. 1. Introduction
II.2. Prรฉsence de biofilms bactรฉriens en environnement agroalimentaire et consรฉquences
II.3. Mรฉthodes dโanalyses des biofilms
II.4. Nettoyage des souillures dans les industries agroalimentaires
II.5. Paramรจtres influenรงant lโefficacitรฉ du Nettoyage En Place
II.5.1. Les conditions opรฉratoires du NEP
II.5.2. Rรดles du dรฉtergent
II.5.3. La tempรฉrature de circulation du fluide dรฉtergent
II.5.4. Le temps de circulation du fluide dรฉtergent
II.5.5. Lโaction mรฉcanique
II.6. Cinรฉtiques de dรฉcrochement de bactรฉries
CONCLUSION
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