1_LeMondeMicrobien_Georges_Daube_Ulg
publicité
Le monde microbien Mieux le connaître pour mieux le maîtriser Prof. Georges Daube Université de Liège Département des Sciences des Denrées alimentaires Microbiologie [email protected] Objectifs de l’exposé • Université de Liège et Quality Partner • Contexte • Evolutions technologiques • Quelques applications • Conclusions Zaventem, 30 juin 2016 2 Construction d’un environnement propice à la R&D en microbiologie Université de Liège Zaventem, 30 juin 2016 Faculté de Médecine Vétérinaire Quality Partner s.a. (2000) Département des Sciences des Denrées alimentaires Genalyse Partner s.a. (2015) 3 Les grandes épidémies Epidémie de choléra, Paris, 1832 18.000 morts sur 800.000 habitants Epidémie en Haïti, 2010 Choléra, monde, 2010-­‐‑2012 100 à 120.000 morts par an Zaventem, 30 juin 2016 4 L’hygiène, Zaventem, 30 juin 2016 la première mesure indispensable à prendre mais pas toujours suffisante ! 5 Les épidémies du XXIème siècle L’homme infecté transmet la maladie Des animaux malades qui transmeLent leur maladie (brucellose) Zaventem, 30 juin 2016 De la fourche à la fourcheLe Des animaux sains qui nous rendent malades 6 Les toxi-­‐‑infections d’origine alimentaire Immunité Dans les maladies gastro-­‐‑intestinales, la sensibilité ne dépend pas que de la virulence de l’agent pathogène, de l’alimentation et de l’immunité du consommateur mais aussi de la microflore de l’aliment et du tube digestif Microflore digestive Zaventem, 30 juin 2016 7 Combien ? Aliments fermentés: 1011 micro-­‐‑organ./100g Aliments déshydratés ou très gras, très sucrés: 4 10 micro-­‐‑organ./100g Viande, poisson, fruits, légumes frais: 107 à 1011 micro-­‐‑organ./100g Produits cuits, plats préparés réfrigérés: 104 à 1011 micro-­‐‑organ./100g Nos aliments contiennent entre 0 et 1011 micro-­‐‑organismes par 100 g en fonction de leur nature et de leur fraîcheur Zaventem, 30 juin 2016 8 Estomac: 102-­‐‑104 bactéries/g Iléon, jéjunum: 106-­‐‑107 bactéries/g Combien ? Duodénum: 103-­‐‑105 bactéries/g Colon: 1010-­‐‑1011 bactéries/g Notre tube digestif contient, en moyenne, 1014 micro-­‐‑organismes, soit dix fois plus que l’ensemble des cellules de notre corps Ces micro-­‐‑organismes appartiennent à des centaines d’espèces différentes avec, pour chacune, plusieurs souches différentes qui sont tous en compétition perpétuelle Zaventem, 30 juin 2016 9 Méthodes de détection, de dénombrement et d’identification des micro-­‐‑organismes Zaventem, 30 juin 2016 10 Les voir Antonie Van Leeuwenhoek, 1676, décrit le premier des animalcules La microscopie reste la base de l’examen morphologique des bactéries Zaventem, 30 juin 2016 (coloration de Gram, 1884) 11 Les détecter, les compter Louis Pasteur, Robert Koch, 1822-­‐‑1895 1843-­‐‑1910 Julius Pétri, 1852-­‐‑1921 Dénombrement Détection 24 H à 5 J 3-­‐‑7 J 24 H Les méthodes par culture sont lentes et ne permeLent la détection, le dénombrement que d’une population microbienne à la fois Zaventem, 30 juin 2016 12 La métagénomique Profil de la diversité microbienne Plus de 5.000 identifications/éch Plus de 50.000 identifications/éch 1 analyse 20 échantillons à la fois 400 échantillons à la fois Le séquençage haut débit permet, sans culture, de connaître la composition des écosystèmes microbiens en quelques jours Zaventem, 30 juin 2016 13 La métagénomique, une vision d’avenir et intégrée de l’agro-­‐‑alimentaire et de la santé digestive • Alimentation animale Animal• Santé animale Denrées alimentaires • Production, transformation denrées • Echantillons environnementaux • Santé humaine Homme • Probiotiques Zaventem, 30 juin 2016 14 La génomique microbienne Tests sérologiques Tests biochimiques Tests génétiques Tous les gènes Maximum 50 propriétés de cent souches à la fois 1 analyse par souche isolée Le séquençage haut débit permet de connaître la séquence, voire l’expression, de tous les gènes à la fois de nombreuses souches Zaventem, 30 juin 2016 15 Nouvelles approches multiples Séquençage haut débit ADN Random 16S ADNr/Autres gènes Métagénétique* « Looking large to learn more? » ARN Protéines Métatranscriptomique Métagénomique Diversité Métabolomique Métaproteomique Fonctionnalité Multicomposants Maldi-­‐‑ TOFF Diversité Diversité *Esposito and Kirschberg 2014, fFEMS microbial le> 351 145-­‐‑146 Zaventem, 30 juin 2016 16 Méthodes de caractérisation des flores microbiennes • On vit actuellement la plus grande révolution depuis un siècle (et l’invention des boîtes de Pétri) pour la connaissance des écosystèmes microbiens grâce aux séquenceurs à haut débit • La limitation n’est plus au niveau de la capacité des analyses de laboratoire mais repose sur o Les capacités d’analyse bio-informatique de la masse de données disponible o La disponibilité de bases de données pertinentes pour interpréter les données générées dans les différents contextes, environnements: • Caractéristiques des aliments analysés • Caractéristiques des personnes échantillonnées o L’interprétation des résultats par des équipes pluridisciplinaires de haut niveau Zaventem, 30 juin 2016 17 Conséquences de la présence de micro-­‐‑organismes ? • Neutres ? • Défavorables o Pathogènes o Altérants • Favorables o Technologiques o Bioprotecteurs o Probiotiques Zaventem, 30 juin 2016 18 Aliments Origine des altérations microbiennes “filet américain préparé” de supermarchés, boucheries, restaurants, et sandwicheries Zaventem, 30 juin 2016 19 Effets « santé » des flores altérantes Les bactéries transforment la i-­‐‑carnitine (viande rouge) et la choline (oeufs) en TMA. La TMA est absorbée dans le sang et métabolisée dans le foie pour former de la TMAO, associé à des problèmes cardio-­‐‑ vasculaires. Zaventem, 30 juin 2016 20 Aliments Authenticité des produits Fromage de Herve AOP Zaventem, 30 juin 2016 AOP, Appelation d’origine protégée « Fromage de Herve », la seule AOP belge pour un fromage 21 Bioprotection/biopréservation Ø Protection contre les micro-­‐‑organismes altérants et pathogènes via: Ø Production Ø d’acides organiques Ø de peroxyde d’hydrogène Ø de bactériocines Ø Compétition microbienne/nutritionnelle Zaventem, 30 juin 2016 Ø Faisabilité industrielle et adaptation aux denrées alimentaires et aux conditions environnementales Ø Innocuité et absence de résistances aux antibiotiques 22 Biopréservation des aliments réfrigérés Aliments Projet FLORPRO (Wagralim) (début mai 2013) • Développement de produits réfrigérés à qualité microbiologique maîtrisée jusqu’à la DLC • Projet collaboratif: 1 université, 1 centre de recherche et 5 entreprises Ø Etablir la carte du microbiote des produits à maîtriser (viandes fraîches, pâtes précuites, crèpes fourrées, produits à base de viande, fromages) et définition des paramètres de qualité/altération des produits à la DLC Ø Isoler et caractériser les flores d’intérêt pour la biopréservation Ø Optimiser les processus technologiques de transformation et de conservation en unité-pilote avec validation analytique (métagénome, suivi des flores bioprotectrices et indicateurs chimiques d’altération) Ø Validation des fabrications industrielles sur préséries Zaventem, 30 juin 2016 23 Contrôle-­‐‑qualité des probiotiques Aliments European Scientific League for Probiotics • Label de qualité sur les produits probiotiques Ø Valider la composition Ø Valider les concentration Ø Valider la viabilité Zaventem, 30 juin 2016 24 La gestion de la microflore digestive Zaventem, 30 juin 2016 25 Les probiotiques Eli Metchnikoff (1845-1916) ‘The Prolongation of Life: Optimistic Studies’ (1908) Définition FAO/OMS (2001): ‘Microorganismes vivants qui, lorsqu’ils sont administrés en quantité adéquate, ont des effets bénéfiques sur la santé de l’hôte’ Zaventem, 30 juin 2016 26 Les probiotiques Zaventem, 30 juin 2016 27 Homme Microbiote intestinal favorable chez le senior Projet NUTRIGUTIOR (Wagralim) (début novembre 2012) 15305/7/CC3/DNA 15305/6/CC2/DNA 15305/5/CC1/DNA 15305/4/CC3/exULg 15305/3/CC2/exULg 15305/2/CC1/exULg 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Zaventem, 30 juin 2016 Prevotella Oribacterium Microbacterium Flavonifractor Enterococcus 4C0d-2 Pseudobutyrivibrio Lachnospiraceae Acetitomaculum Barnesiella Anaerostipes Butyrivibrio Anaerofustis Roseomonas Faecalibacterium Christensenella Blautia Marvinbryantia Bifidobacterium Subdoligranulum Akkermansia CandidatedivisionTM7 • Développement de produits santé pour l’alimentation du senior • Projet collaboratif: 2 universités et 6 entreprises Ø Etablir la carte du microbiote intestinal chez différentes catégories de seniors pour valider l’efficacité des produits testés Ø Identifier des bio-marqueurs santé dans les populations microbiennes en collaboration avec le professeur N. Delzenne (UCL) 28 Conclusions • Va-t-on devoir réinventer notre approche de la microbiologie ? plus que certainement o Il ne faudra plus seulement détecter ou dénombrer une partie des micro-organismes o Il faudra tenir compte de l’ensemble de l’écosystème dans les différents environnements o La coopération entre un centre universitaire et une société spin-off est la synergie idéale pour accélérer le transfert de technologies au bénéfice de la société. Zaventem, 30 juin 2016 29
