Chemical or natural tools to control microbiological contamination of surfaces

Food safety is dependent on the control of microbiological contamination on equipment surfaces in food processing facilities. Cleaning/disinfection procedures are not always adequate and microbial contamination persists as a biofilm. The microorganisms present in a biofilm are generally less sensitive to disinfection treatments than their planktonic counterparts. The increased resistance of biofilms is frequently attributed to the presence of a “protective” organic matrix and the particular physiology of cells within the biofilm. New curative methods are currently emerging for equipment surface decontamination: for instance, some of these use the interesting bactericidal potential of natural compounds.La qualité hygiénique des aliments nécessite une maîtrise de la contamination surfacique des équipements des ateliers de transformation alimentaire. Parfois, les procédures de nettoyage/désinfection s'avèrent limitées et une contamination microbienne subsiste alors sous forme de biofilm. Les micro-organismes contenus dans un biofilm sont généralement moins sensibles aux traitements de désinfection que leurs homologues planctoniques. La présence d'une matrice organique « protectrice » et la physiologie particulière des cellules au sein du biofilm sont fréquemment avancées comme explications à la résistance accrue des biofilms. De nouvelles méthodes curatives se développent actuellement pour limiter la contamination des surfaces utilisant les potentialités bactéricides intéressantes de certains antimicrobiens naturels

Ferulic Acid and Eugenol Have Different Abilities to Maintain Their Inhibitory Activity Against Listeria monocytogenes in Emulsified Systems

Natural phenolic compounds are found in large quantities in plants and plant extracts and byproducts from agro-industries. They could be used to ensure food quality and safety due to their antimicrobial properties demonstrated in systems such as culture media. The aim of this study was to evaluate the ability of two natural phenolic compounds, ferulic acid and eugenol, to maintain their inhibitory activity against the growth of Listeria monocytogenes in an oil-in-water emulsion, simulating a complex food system. The minimum inhibitory concentration (MIC) of each phenolic compound was first determined in culture medium, consisting of TS broth and an added emulsifier. Whey proteins and Tween 80 increased the MIC of the antimicrobial activity of eugenol. The MIC of ferulic acid was less affected by the addition of Tween 80. The inhibitory activities of both phenolic compounds were then compared at the same concentration in emulsions and their corresponding aqueous phases by following the growth of L. monocytogenes by plate counting. In emulsified systems, eugenol lost the high inhibitory activity observed in the aqueous phase, whereas ferulic acid retained it. The partition coefficient (logPoct/wat) appears to be a key factor. Eugenol (logPoct/wat = 2.61) dispersed in the aqueous phase intercalates into the bacterial membrane and has high antimicrobial activity. In contrast, it likely preferentially partitions into the lipid droplets when dispersed in an emulsion, consequently losing its antimicrobial activity. As ferulic acid is more hydrophilic, a higher proportion probably remains in the aqueous phase of the emulsion, retaining its antimicrobial activity

The Spatial Architecture of Bacillus subtilis Biofilms Deciphered Using a Surface-Associated Model and In Situ Imaging

The formation of multicellular communities known as biofilms is the part of bacterial life cycle in which bacteria display cooperative behaviour and differentiated phenotypes leading to specific functions. Bacillus subtilis is a Gram-positive bacterium that has served for a decade as a model to study the molecular pathways that control biofilm formation. Most of the data on B. subtilis biofilms have come from studies on the formation of pellicles at the air-liquid interface, or on the complex macrocolonies that develop on semi-solid nutritive agar. Here, using confocal laser scanning microcopy, we show that B. subtilis strains of different origins are capable of forming biofilms on immersed surfaces with dramatically protruding “beanstalk-like” structures with certain strains. Indeed, these structures can reach a height of more than 300 µm with one undomesticated strain from a medical environment. Using 14 GFP-labeled mutants previously described as affecting pellicle or complex colony formation, we have identified four genes whose inactivation significantly impeded immersed biofilm development, and one mutation triggering hyperbiofilm formation. We also identified mutations causing the three-dimensional architecture of the biofilm to be altered. Taken together, our results reveal that B. subtilis is able to form specific biofilm features on immersed surfaces, and that the development of these multicellular surface-associated communities involves regulation pathways that are common to those governing the formation of pellicle and/or complex colonies, and also some specific mechanisms. Finally, we propose the submerged surface-associated biofilm as another relevant model for the study of B. subtilis multicellular communities

Les maladies microbiennes d’origine alimentaire

International audienceEach year, food poisoning affects about 1.5 million people in France and causes about 250 deaths. Diseases are either caused by infectious microorganisms or related to the activity of a preformed microbial toxin. Foods can be contaminated by raw materials, humans or the environment of production. This initial contamination is then likely to evolve during processing and storage. Since 2006, European Regulation (EC) No. 178/2002 governed food safety management. It stipulates that food should not be placed on the market if it is dangerous. The application of this regulation implies the setting up of good hygiene practices and establishment of a HACCP system. The current difficulty in effectively controlling pathogens in the agri-food sector is mainly due to the impossibility of avoiding any error all along the food chain but it is also due to the emergence of new hazards or new ways of contamination. The current challenges for controlling the microbiological safety of food are especially to develop rapid andspecific methods for detection and identification of pathogens, to strengthen source attribution studies, and to improve the reactivity of management systems.Chaque année, les maladies microbiennes d’origine alimentaire concernent environ 1,5 millions de personnes en France métropolitaine et provoquent environ 250 décès. Elles peuvent être infectieuses ou dues à l’activité d’une toxine microbienne préformée dans l’aliment. Depuis 2006, la gestion de la sécurité sanitaire des aliments est régie par le règlement européen (CE) no 178/2002. L’application de cette réglementation implique la mise en place pour chaque production d’une démarche basée sur le risque avec obligation de résultats. La difficulté encore actuelle à maîtriser les pathogènes dans les aliments est majoritairement due à une impossibilité d’éviter toute erreur sur l’ensemble de la chaîne alimentaire mais également due à l’émergence de nouveaux dangers. Les défis actuels de la maîtrise de la sécurité microbiologique des aliments sont de développer des techniques rapides et spécifiques de détection et d’identification des pathogènes, de renforcer les études d’attribution des sources, et d’améliorer la réactivité des systèmes de gestion

architecture of biofilms and resistance to disinfection (contribution of multimodal fluorescence imaging)

Dans les environnements naturels, industriels ou médicaux, les microorganismes sont majoritairement présents en étant associés aux surfaces dans des communautés hautement organisées appelées biofilms. Ces édifices biologiques constituent une stratégie de survie étonnement efficace témoignant d une grande capacité de résistance à différent stress environnementaux tels que les traitements de nettoyage et de désinfection. L impact des biofilms d un point de vue sanitaire est donc considérable du fait qu ils permettent la persistance et la transmission de germes pathogènes dans l environnement. Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif une meilleure compréhension des phénomènes limitant l efficacité de désinfectants au sein des biofilms en s appuyant notamment sur des techniques innovantes d imagerie de fluorescence non-invasive. Le but final étant d apporter des éléments utiles à l optimisation des traitements de désinfection. Dans une première partie, une méthode d investigation structurale à haut-débit par microscopie confocale a été développée et utilisée pour étudier la diversité architecturale des biofilms bactériens formés par un large panel de souches. Cette étude nous a permis d identifier des souches d intérêt en termes de structures de biofilms formés pour la suite du travail. Nous avons notamment pu mettre en évidence la capacité de B. subtilis à former des structures importantes et avec une architecture spécifique dans un système immergé. Dans une deuxième partie, les dynamiques d action spatiotemporelles de désinfectants ont été visualisées dans les biofilms de souches de P. aeruginosa ou B. subtilis par des approches de microscopie confocale de fluorescence en temps réel. L utilisation de cette technique nous a permis de mettre en évidence les difficultés de pénétration du chlorure de benzalkonium au sein des structures formées par différentes souches de P. aeruginosa. La corrélation des paramètres cinétiques d inactivation et des données obtenues par la caractérisation biochimique de la matrice suggère un rôle majeur des substances extracellulaires dans la limitation de pénétraton du désinfectant. Nous avons également pu montrer une résistance marquée du biofilm formé par une souche de B. subtilis isolée d un dispositif médical à l acide péracétique, à la concentration et au temps d utilisation du biocide dans le milieu médical. De plus, les structures tridimensionnelles formées par cette souche étaient capables de protéger le pathogène Staphylococcus aureus dans un biofilm mixte vis-à-vis du même traitement soulignant l importance des interactions multi-espèces dans la résistance des bactéries aux désinfectants et la persistance de pathogènes dans nos environnements.In natural, industrial or medical environments, microorganisms are present mainly in being associated with surfaces in highly organized communities called biofilms. These biological structures cosntitute a surprisingly effective survival strategy showing a large ability to withstand environmental stresses such as cleaning and disinfection treatments. Therefore, biofilms have a considerable impact on public health because they allow the persistence and transmission of pathogens. In this context, this work aimed to better understand the phenomena limiting the effectiveness of disinfectants in biofilms noticeably by using innovative imaging fluorescence non-invasive techniques. The ultimate goal was to provide data which can help to optimize disinfection treatments. In the first part, a high-throughput structural method based on confocal microscopy was developed and used to study the architectural diversity of bacterial biofilms formed by a wide range of strains. This study allowed us to identify strains of interest in terms of biofilm structure for the second part of the work. In particular, we demonstrated the ability of B. subtilis to form protruding structures with a specific architecture in a submerged system. In the second part, the spatiotemporal dynamic of the action of disinfectants were visualized in the biofilms of P. aeruginosa or B. subtilis strains by a time-lapse fluorescence confocal microscopy method. Using this technique, we showed that benzalkonium chloride encountered problems of penetration in the biofilms formed by P. aeruginosa strains. The correlation of kinetic inactivation parameters and data obtained by the characterization biochemical matrix suggested a key role of extracellular substances in the penetration limitations of the disinfectant. We also observed a pronounced resistance of the biofilm formed by a strain of B. subtilis isolated from a medical device to peracetic acid at the in-use concentration and time of biocide in medical areas. In addition, three-dimensional structures formed by this strains afforded protection to the pathogen Staphylococcus aureus in mixed biofilm against the same treatment This point highlights the importance of multi-species interactions in bacterial resistance to disinfectants and in the persistence of pathogens in our environments.PARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF

Vers de nouvelles voies de décontamination des surfaces ?

L’éradication des micro-organismes implantés sur des surfaces, qu’elles soient biologiques ou inertes, est un point clé de la maîtrise de la sécurité sanitaire dans de nombreux secteurs, notamment le domaine médico-hospitalier, les industries agroalimentaires ou pharmaceutiques, les environnements domestiques et les collectivités. Des techniques de décontamination sont actuellement disponibles, dont certaines sont très utilisées comme la désinfection par des agents chimiques de synthèse. Mais ces techniques ont parfois une effi cacité limitée ou des inconvénients non négligeables tels que des risques pour la santé des opérateurs ou de pollution environnementale.Les désinfectants sont des agents chimiques utilisés pour inactiver les micro-organismes pathogènes ou d’altération. Même si, la plupart du temps, ces désinfectants inactivent effi cacement les contaminants microbiens, il arrive que certaines bactéries pathogènes survivent et persistent dans les environnements, posant alors de graves problèmes de santé publique. Cette capacité de survie est souvent associée à la présence de biofi lms sur les surfaces (Vestby et al., 2009). Ces structures tridimensionnelles sont constituées de micro-organismes associés à une surface, souvent englués dans une matrice exopolymérique, et montrent généralement une plus grande résistance à l’activité bactéricide des désinfectants que les mêmes souches à l’état libre. La résistance des biofilms aux agents de désinfection est un phénomène complexe, multifactoriel, et non intégralement élucidé aujourd’hui (Bridier et al., 2011

Information literacy training in AgroParisTech food studies

International audienceAgroParisTech professors and librarians in Food Science and Technology have developed information literacy instruction to help students find and use relevant information. The course trains students to develop information literacy competencies: to identify the information needed and define its nature and extent; to access the information with efficiency because they select and use methods, resources and retrieval systems most appropriate to the topic; to evaluate the used methods, information, and sources; to search, access and use information ethically and legally; to read, use and write bibliographic references.AgroParisTech trains two kinds of students. For Higher Education students (engineering students), the training takes place at their arrival in AgroParisTech, including courses and practical classes: role and management of information in organizations; information on plagiarism; resources in environment, food science and technology; use of relevant tools and methods for searching in databases; reference writing.For students attending a Master of Science, the training prepares them to produce a literature review. The curriculum includes: information about scientific integrity, plagiarism; information needed for a researcher; critical reading of a journal article; how to manage a literature review: resources used, information search with databases, full text access; reference writing.The students will use these information literacy skills along their studies as well as in their future jobs

Risques microbiologiques alimentaires

Pour garantir et maîtriser la sécurité microbiologique des aliments et prévenir les crises sanitaires alimentaires, la connaissance et la surveillance des microorganismes pathogènes depuis la production primaire jusqu’à la distribution des denrées alimentaires en passant par la transformation, sont indispensables.Cet ouvrage de référence traite des dangers microbiologiques alimentaires majeurs (microorganismes infectieux ou toxines d’origine microbienne) et des risques associés pour l’Homme. Illustré de nombreux schémas et tableaux de synthèse, ce livre fait un point complet sur les notions fondamentales de microbiologie générale, de physiologie microbienne et de modélisation, en les appliquant aux microorganismes pathogènes des aliments et en y intégrant les dernières avancées. Il présente ensuite les outils de gestion du risque microbiologique mis en place au niveau européen et français. Enfin, les microorganismes avérés ou émergents d’intérêt font l’objet de monographies claires et détaillées permettant de bien les connaître pour mieux les maîtriser.Cet ouvrage s’adresse aux managers, ingénieurs et techniciens des industries agroalimentaires (des secteurs qualité-hygiène, production, achats, recherche et développement...), aux professionnels du contrôle sanitaire et de la gestion du risque (laboratoires d’analyses et instances officielles) ainsi qu’aux enseignants-chercheurs et aux étudiants dans le domaine de la microbiologie appliquée à l’agroalimentaire et des risques sanitaires