Résistance du biofilm aux contraintes environnementales

Extraction des huiles essentielles

Biofilm dans l‘industrie alimentaire

Les industries agro-alimentaires sont, elles aussi, confrontées aux biofilms et à leurs conséquences. En effet, à l‘intérieur des canalisations véhiculant les liquides (comme le lait, l‘eau…) des biofilms peuvent se former. Progressivement, les effluents transportés vont contribuer à la croissance du biofilm, dans le cas où le matériau se prête à l‘adhésion, créant ainsi de véritables niches de micro-organismes. Ces derniers vont provoquer la contamination de l‘effluent passant dans ces tuyaux, lors de décrochages ponctuels du biofilm fixé provoquant une augmentation massive et rapide du nombre de bactéries à la sortie, mais également des pertes de charges liées à la réduction du diamètre des canalisations. Ce problème est d‘autant plus important lorsque les canalisations sont fortement coudées, ce qui conduit à de graves problèmes d’hygiène et des pertes économiques dues à l‘altération des aliments (Holah et Kearney, 1992 ; Mattila-San- dholm et Wirtanen, 1992 ; Carpentier et Cerf, 1993). En plus de cela, un certain nombre de rapports ont été apparus sur la persistance de plusieurs pathogènes d’origine alimentaire sur les surfaces de contact alimentaire comme Listeria monocytogenes (Farber et Peterkin, 1991), Yersinia enterocolitica (Kumar et Singh, 1994), Campylobacter jejuni (Stern et Kazmi, 1989) et Escherichia coli O157: H7 (Doyle et Padhye, 1988 ; Doyle, 1991 ; Dewanti et Wong, 1995). La désinfection est un moyen très utilisé pour éliminer les biofilms, malheureusement il est très souvent inefficace (Le Chevallier et al., 1988) ; il existe également des techniques de changement de régime d‘écoulement dans le but de décrocher le biofilm. Parmi les bactéries capables de former des biofilms dans les industries agroalimentaires nous trouvons : Listeria monocytogenes, Escherichia coli et Staphylococcus aureus, ces bactéries ont été choisies dans notre étude afin de tester l‘effet antibactérien des H.E. sur la formation de biofilm.

Listeria monocytogenes

 Listeria monocytogenes, une bactérie Gram-positive-communément dans le sol, l’eau, les plantes, les eaux usées et des aliments, tels que les fromages à pâte molle (Farber et Peterkin, 1991 ; Gandhi et Chikindas, 2007), est l’agent causal de la listériose, une maladie rare mais mortelle d’infection d’origine alimentaire. La nature omniprésente du micro-organisme est une préoccupation majeure dans l’industrie de transformation des aliments. Plusieurs études ont démontré que cet organisme est en mesure de persister dans les environnements de transformation des aliments, parfois pendant de nombreuses années (Bagge-Ravn et al., 2003 ; Fon-nesbech et al., 2001 ; Miet-tinen et al., 1999 ; Senczek et al., 2000 ; Unnerstad et al., 1996). Ainsi, la contamination au cours du traitement est la principale source de l’agent pathogène dans plusieurs produits prêts-à-manger (Fonnesbech Vogel et al., 2001; Maijala et al., 2001 ; Miettinen et al., 1999 ; Unnerstad et al., 1996). On ne sait pas si cette persistance est le résultat de l’adaptation de certains sous-types de l’organisme, d’un mauvais nettoyage et de désinfection, ou de la capacité de l’organisme à développer une tolérance à certains produits utilisés. Il y‘a donc un grand intérêt dans l’étude des efficacités des produits de nettoyage et de désinfection sur la bactérie. En particulier, il serait utile d’évaluer si certains produits sont plus efficaces contre L. monocytogenes que d’autres et dans quelle mesure l‘efficacité de ces produits sur l’organisme est influencée par les contaminations organiques de la surface. En général, les bactéries adhérées semblent moins sensibles au nettoyage et à la désinfection que les bactéries en suspension (Briand et al., 1999 ; Eginton et al., 1998 ; Gelinas et Goulet, 1983 ; Gilbert et al. 1998 ; Norwood et Gilmour, 2000). En effet, les cellules de Listeria adhérées sont plus résistantes aux biocides que les cellules de Listeria en suspension (Aarnisalo et al.,2000 ; Best et al. 1990 ; Frank et Koy, 1990 ; Wirtanen et Mattila-Sandholm, 1992).

Escherichia coli

 Escherichia coli a été choisi comme modèle dans notre étude pour tester l‘effet des H.E. sur la formation du biofilm des bactéries Gram négatif, cette espèce bactérienne est à l‘origine de diverses maladie chez l‘homme et elle est responsable de plus de 70% d‘infections urinaires (Leclerc et al., 1995). E.coli, un hôte commun de l’intestin de l’homme (108/ g de selles), et des animaux; elle est recherchée à ce titre, comme germe témoin de contamination fécale, dans l’eau et les aliments, à l’intérieur de l’espèce il y‘a des pathotypes souvent associés à des sérotypes particuliers. Certains de ces pathotypes sont responsables d’infections intestinales (gastro-entérites et diarrhées), leur pouvoir pathogène est induit par des facteurs d’adhésion et/ou la production d’entérotoxines. E.coli entéropathogène (diarrhées infantiles), E.coli entérotoxinogène (Leclerc et al., 1995). La bactérie E.coli O157:H7 est également responsable de nombreux problèmes d‘hygiène et de santé publique (Takeuchi et Frank, 2000). Les aliments, à l‘origine de la transmission de ce microorganisme pathogène à l‘Homme, sont les viandes de bœuf (Griffin et Tauxe, 1991) et de poulet (Ahmed et al., 1995), le fromage (Arocha et al., 1992), le salami (McDonald et al., 2004), la salade (Tauxe, 1997) et les pommes ou produits dérivés (Burnett et al., 2000). La capacité d‘adhésion d’E. coli à l‘acier inoxydable a été démontrée (Faille et al., 2003 ; Ryu et al., 2004) et cette bactérie a été utilisée comme modèle pour étudier les mécanismes de croissance au sein de communautés microbiennes sessiles (Schembri et al., 2003). Selon Lebert et al. (2007), E. coli peut être considérée comme une cible dans l‘industrie agro-alimentaire, pour la conception de traitements limitant son développement sur les surfaces.

Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus est une bactérie aéro-anaérobie facultative, thermosensible, qui requiert des températures de croissance comprises entre 6 et 46°C (avec optimum à 37°C). C‘est une bactérie neutrophile (croissance entre pH 4 et 9,8) qui survit dans les aliments déshydratés et/ou congelés et qui tolère pour sa croissance une concentration en sels (NaCl) élevée (jusqu‘à 20%) et une activité de l‗eau (aw) réduite (0,83). S. aureus est l‘un des principaux agents responsables de toxi-infections alimentaires (ex. : gastro-entérites), liées à la sécrétion d‘entérotoxines par le microorganisme (Gorman et al., 2002 ; Jorgensen et al., 2005). La contamination peut survenir lors de la préparation des produits (jambon, lait, fromage, crème glacée), car S.aureus, microorganisme ubiquitaire et commensal de l‘Homme, est capable de coloniser puis de croître dans de nombreux aliments (du fait de la large gamme de température, de pH et de force ionique permettant sa croissance) (Le Loir et al., 2003). De plus, S. aureus présente la capacité d‘adhérer à l‘acier inoxydable (Knowles et Roller, 2001). C‘est pourquoi cette bactérie fait partie d‘un groupe de microorganismes pathogènes cibles, dans la norme européenne établissant les règles de test des désinfectants dans les industries agro-alimentaires (European Standards for Suspension and Surface Tests for Disinfectants CEN/TC216 – European Committee for Standardization, 1995). ici coller 4 ou 5 paragraphes

Table des matières

SOMMAIRE
INTRODUCTION
Partie 1 : Etude bibliographique
I. Les huiles essentielles
1. Généralités
2. Méthodes d‘extraction des huiles essentielles
2.1. Entraînement à la vapeur
2.2. Hydrodistillation
3. Domaines d‘utilisation
4. Mode d’action antibactérienne
5. Monographie sur les deux plantes : M.pulegium et L.nobilis
II. Généralités sur les biofilms
1. Définition du biofilm
2. Structure et composition
2.1. Microcolonie
2.2. Matrice d‘exopolymères
2.3. Hétérogénéité du biofilm
3. Développement des biofilms
3.1. Dynamique de formation
3.2 Facteurs influençant le développement du biofilm
4. Régulation de la formation des biofilms
4.1. Quorum sensing
4.2. Régulation génétique par les cellules fixées
4.3. Régulation de la formation des biofilms par le GMP-c
4.4. Régulation de la formation des biofilms par l‘acétyl phosphate et l‘alarmone
4.5. Autres mécanismes régulateurs de la formation de biofilms
5. Résistance du biofilm aux contraintes environnementales
6. Biofilm dans l‘industrie alimentaire
Listeria monocytogenes
Escherichia coli
Staphylococcus aureus
Partie 2 : Matériel & méthodes
1. Activité antibactérienne
1.1. Extraction des huiles essentielles
1.2. Souches bactériennes et conditions de croissance
1.3. Détermination de la CMI et de la CMB
2. Activité anti-biofilm
2. 1. Préparation des cultures bactériennes
2.2. Préparation du système permettant la formation du biofilm
2.3. Préparation et nettoyage des pièces d‘acier
2.4. Adhésion des bactéries à la surface des morceaux d‘acier inoxydables
2.5. Traitement des pièces d’acier inoxydable à l’aide des huiles essentielles
2.6. Dénombrement des cellules bactériennes adhérées
2.7. Conception expérimentale et analyse statistique
Partie 3 : Résultats & discussions
 Résultats
1. Détermination des CMI et CMB
2. Activité anti-biofilm
2.1 Développement et désinfection du Biofilm de S. aureus
2.2 Développement et désinfection du Biofilm d‘E. coli
2.3 Développement et désinfection du Biofilm de L. monocytogenes
 Discussions
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques

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