écologie microbienne micro-organismes et activités humaines

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1ère année – 2014/2015
AM Davila , M Naïtali et C Tinsley
ÉCOLOGIE MICROBIENNE
MICRO-ORGANISMES ET
ACTIVITÉS HUMAINES
Présentation
Ecologie : essai de définition
Du grec oïkos (demeure) et logos (discours,
science)
Peut
être définie comme l’étude des
écosystèmes par l’étude des rapports entre
les organismes et le milieu où ils vivent.
Représentation schématique d’un écosystème
ECOSYSTEME
COMMUNAUTE
ENVIRONNEMENT ABIOTIQUE
INTERACTIONS
ENTRE TOUS LES
COMPARTIMENTS
Population A
Individus
Population B
Population C
Interactions et complexité croissantes
Ecosphère
Biosphère
Biome
Ecosystème
Environnement
Biotique
Abiotique
Biocénose (communauté)
Population
Individu (ou cellule)
Etude des niveaux d’organisation supérieurs à l ’individu
Sommaire
Effets des paramètres abiotiques sur les
populations microbiennes
Interactions entre populations microbiennes
Développement et évolution des populations et
des communautés
Les écosystèmes microbiens et les hommes
Effets des paramètres abiotiques
sur les populations microbiennes
Influence sur les capacités de survie et de multiplication
Croissance en culture discontinue et isolée
Chez les
procaryotes
La cinétique de croissance se traduit par une « courbe de croissance « caractérisée par la succession de différentes
phases :
1 - Phase de latence : µ = 0
Phase de démarrage : µ augmente
2 - Phase exponentielle : dX = µ.X.dt, µ = constante = µmax
3 -Phase de ralentissement : µ diminue
4 - Phase stationnaire : µ = 0
5 - Phase de lyse
Effets des facteurs abiotiques
Valeur
optimale
Taux de croissance
d ’un micro-organisme
Valeur
minimale
Valeur
maximale
Valeur d ’un paramètre environnemental donné
• Un domaine est défini par les valeurs cardinales, spécifiques d’une
population clonale
• Les paramètres ne sont pas indépendants entre eux
Principaux facteurs abiotiques
Température
Les plus
importants
vs activités
humaines
pH
Activité de l’eau ou potentiel hydrique
Potentiel rédox
Présence de substances toxiques
Facteurs énergétiques
Radiations
Composés organiques
Composés minéraux (lithotrophes )
Disponibilité des nutriments minéraux
Température
Température °C
Microorganisme
Min.
Max.
Psychrophile
- 10
< + 20
0
< + 45
Psychrotrophe
Mésophile
+ 20
< + 45
Thermophile
+ 45
< + 90
Generations/hr
Thermophile extrême
> + 100
Interactions entre populations
microbiennes
Une vision simplifiée
Interactions entre populations
Population A
Population B
Neutralisme
0
0
Commensalisme
0
+
Synergisme (coopération)
+
+
Mutualisme (symbiose)
+
+
Compétition
-
-
Amensalisme (antagonisme)
0/+
-
Prédation
+
-
Parasitisme
+
-
0 pas d'effet
+ effet positif
- effet négatif
Neutralisme
0
0
Pas d’interactions
Populations ayant des fonctions et des capacités
métaboliques très différentes
Favorisé par les faibles densités de population :
éloignement spatial, les 2 populations ne se « sentent pas »
Favorisé lorsque les populations sont sorties de leur habitat
naturel
Commensalisme
0
Les commensaux mangent à la même table
Association fréquente mais non obligatoire
La population non affectée modifie son
environnement
Gélose profonde satellitisme
Consommation d’oxygène, détoxification
Excrétion de facteurs de croissance
Modification d’état des nutriments (insolubles vers solubles
vers gazeux)
Libération de composés à partir des matrices (ex :
environnement acide)
Conversion d’une molécule organique par une population
en un substrat pour une autre population
Cométabolisme
Synergisme
Association non obligatoire basée sur la
complémentarité des métabolismes
Un exemple
Syntrophisme : cas particulier connu essentiellement
pour le transfert inter-espèce d’hydrogène
(thermodynamique)
Mutualisme
Synergisme ou syntrophisme
étendu
Caractère obligatoire, du moins pour
la réalisation d’une fonction
particulière
Relation relativement spécifique
Demande une proximité physique
Ex : Lichens (algues ou
cyanobactéries/champignon),
endosymbiontes de protozoaires
(Chlorella/Protozoaire)
Compétition
Deux populations utilisent la même
source de nutriments, limitante, dans un
espace restreint
Populations occupent la même niche
écologique
Tend à l’élimination d’une des populations
Amensalisme
Une population produit une substance toxique pour une
autre population
Acides organiques ou minéraux
Ethanol
Antibiotiques ?
Parasitisme
Relation obligatoire (pour le parasite) souvent basée sur un
besoin nutritionnel
Suppose un temps de contact, physique ou métabolique, long
Le parasite est souvent plus petit que l’hôte
Exemples
Bactériophages/bactéries
Bdellovibrio (ectoparasite)/E.coli
Myxobactéries (parasitisme à distance)
Prédation
Suppose l’ingestion d’une proie par le prédateur
Protozoaires/bactéries
Différents types d’équilibres peuvent s’établir entre les
populations
Développement et évolution des
populations et communautés
Evolution des communautés microbiennes
La mise en place d’une communauté implique des phases de
Colonisation
Succession
Les communautés évoluent vers des situations d ’équilibres
(climax) par le jeu de l’adaptation et des sélections à l ’intérieur de
chaque populations et des interactions entre populations
En microbiologie, les situations de climax ne sont pas toujours
possibles mais les successions tendent généralement vers une
homéostase maximum
(homéostase = capacité à assurer un retour à l ’état antérieur à la
suite d ’une pertubation)
%
70
60
50
40
30
20
10
Espèce 1
Espèce 2
Etablissement des
écosystèmes par vagues
Homéostase
Quelques lois
Loi de Shelford : loi de la tolérance
• La croissance et la survie d’un micro-organisme requièrent un ensemble
complexe de conditions physico-chimiques. Pour chacune de ces conditions et
pour chaque organisme, il est défini un domaine de tolérance au delà des limites
duquel l’organisme ne peut plus se développer.
Loi de Liebig : loi du minimum
• La production totale de biomasse d’une population est déterminée par le
nutriment présent à la concentration la plus basse (par rapport aux besoins de
l’espèce constituant la population).
• Les besoins variant avec chaque espèce, une population pourra se développer là
où une autre ne pourra pas.
• Cette loi implique que dans tout écosystème, il existe, pour une espèce donnée,
un facteur nutritionnel limitant.
Taux de croissance
opt
min
max
Valeur d ’un paramètre environnemental donné
Effet de sélection
(D’après Edeline)
Favorisés
quand la
source
trophique est
importante
Favorisés
quand la
source
trophique est
limitante
Mécanismes d’adaptation
Les microorganismes ont une forte plasticité génétique
Mutations
Echanges génétiques
Les microorganismes ont une forte adaptabilité physiologique
Activation, inhibition de l’activité des enzymes
Répression, induction au niveau de l’expression des gènes
Au niveau des individus ou niveau des populations
Adaptation
Protection
Biofilm
Communautés de microorganismes, d’une structure définie tri-dimensionnelle,
englobées d'une matrice extracellulaire (polysaccharide, ADN, protéines . . . )
constituées d'une ou, le plus souvent, de plusieurs espèces
augmentation d’adhésion aux surfaces
augmentation de la résistance aux attaques chimiques ou physiques
développement coordonné des organismes constituants
différenciation des cellules, nécessitant un système de communication
Center for biofilm
engineering, MSU,
Bozeman, Mo. USA
Pseudomonas aeruginosa,
microscopie confocale
Greenberg (2003). Nature 424:134
Bacillus subtilis,
structures de sporulation
Branda (2001). PNAS, 98:11621
JM Ghigo, Institut Pasteur, Paris
Communication intercellulaire et Quorum Sensing
Dans la communauté multicellulaire complexe,
le Quorum sensing est un moyen important de communication
la communication inter-cellulaire est nécessaire pour l’organisation de la structure de la communauté
des auto-inducteurs sont des petites molécules (peptides ou autres composés chimiques)
leurs concentrations indiquent la densité de la population
interprétées par les bactéries du biofilm, elles permettent la mise en place des réponses adaptées et
concertées de la communauté (coopération)
Faible densité bactérienne
faible concentration d’auto-inducteur
Forte densité bactérienne
haute concentration d’auto-inducteur
reconnaissance par le récepteur, transduction du signal
Les écosystèmes microbiens et les
hommes
Les écosystèmes microbiens et
les Hommes
Mers - Océans
Fermentations
Sol
Affinage des
fromages
Tube digestif
Stations
d ’épuration
Aliments
Traitement des
boues
Intervention
Création
Microorganismes
Environnement
Animaux
Plantes
Microorganismes et production agricole
Microorganismes et sols
genèse et dégradation de
la structure
modification de la
composition chimique
Composant du rhizosphère
cordes produites par
Microcoleus spp.
Interactions avec les plantes
symbiose
amensalisme
Erwinia amylovora
sur le pommier
http://www.nysaes.c
ornell.edu/pp/extensi
on/tfabp/firepm.shtml
commensalisme
parasitisme
Xylalla fastidiosa
pathogène de la vigne
production de leghémoglobine
par Pisum sativum
Fixation de N2, dans des nodules des Vesicules de Frankia sp.,
plantes et libre (sur agar sans source sites de fixation de N2
d’azote). Rhizobium sp.
http://www.cnr.berkeley.edu/xyl
ella/pictures/pd-tem1.jpg
Dreyfus (1983). Appl. Environ.
Microbiol. 45:711
Noridge (1986). J. Bacteriol. 166:301
Exemple du genre Nostoc
Cyanobacterium
photosynthèse
fixation d'azote
Nostoc commune
Nostoc pruniforme
http://www.flickr.com/pho
tos/52345239%2540N05/s
ets/72157625390470207/d
etail/&docid=w1LVqosVa
e_1AM&w=360&h=288&
ei=qKg7TtX- hétérocyste
JcjusgbZh4HwDw&zoom
=1&biw=1173&bih=766
http://upload.wikimedia.org/wikip
edia/commons/thumb/d/d3/Cyano
bacteriaColl1.jpg/800pxCyanobacteriaColl1.jpg
Nostoc forme des symbioses avec plusieurs espèces de champignons, plantes
Cycads, Gunnera spp. …
http://farm3.static.flickr.com/2201/2073042977
_9c3c7bd146.jpg
http://www.exodetropical.com/documentation/fiches/fiches_especes/Cos
ta_Rica/pdf/vegetal/charte-article-gunnera.pdf
Glandes contenant
Nostoc sp.
http://academic
.reed.edu/biolo
gy/Nitrogen/Nf
ix1.html
Microorganismes et production agricole
Autres fonctions
production de fumiers et composts
agents de lutte biologique
Bacillus thuringiensis, pathogène de
différentes espèces d'insectes
Dan Mahr, University of Wisconsin - Madison
http://www.hort.wisc.edu/mastergardener/Features/inse
cts/insect%20control/insect%20control.htm
http://www.mddep.gouv.qc.
ca/pesticides/virusnil/bti/fig4.png
INRA Domaine Saint-Paul, Site Agroparc, 84914 AVIGNON CEDEX 9 © Jean-Claude Martin
La toxine, présente sous forme de cristal parasporale,
ingérée par l'insecte, endommage l'épithélium intestinale
Toxine + spores de B. thuringiensis → mort des insectes
Clonage des gènes « Bt » chez les plantes
Microorganismes et production agricole
Les microorganismes constituent une partie importante du cycle d’azote
fixation ( Azotobacter . . . )
nitrification
et dénitrification ( Pseudomonas . . . )
NO3-
NO2nitrate réductase
NarK / NarG
O2
NO3-
NO
nitrite réductase
NirS
N2O
NO réductase
NorC / NorB
N2
N2O réductase
NosZ
NO2- , NO
Bilan positif (dépollution), ou négatif appauvrissement des sols trempés, gaz à effet de serre ?
Traitements biologiques aérobies
Il existe aussi des traitements anaérobies
ADEME
Mudrack et Kunst, 1986
Biofilms
Utilisations des biofilms
bioremédiation, dépollution
bioréacteurs, bioconversions
Problèmes causés par des biofilms
encrassement des appareils industriels
foyers de contamination dans les industries agroalimentaires
foyers d'infection en milieu hospitalier
mécanisme de pathogénie lors des infections
Anaerobic upflow
bioreactor
Biofilm contenant Legionella
pneumophila
J.E. Stout, U. Pittsburg USA
Sonnenburg (2004). Nature Immunol. 5:569
Coupes transversales
de la plaque dentaire
Matières
premières
Schéma type d'un procédé
de fermentation
ajustement du pH
additions nutritives
évent
milieu
ensemencement
Préparation du
milieu de
fermentation
prétraitements,
analyses
eau
mélange
vapeur
Stérilisation
Chaîne
d'ensemencement
eau de
refroidissement
agitation
aeration
mesures, contrôles
filtration
séparation
Fermentation
CO2, autres gaz
chaleur
Séparation de
la biomasse
Effluents
Isolement
du produit
Effluents
Purification
Effluents
vapeur
air
moteur
lié à un agitateur
précipitation
extraction
chromatographie
Modes de fonctionnement:
Conduit en batch
Conduite en semi-continue (= fed batch)
Conduite en continue
Produit
Traitement
L'utilisation des microorganismes en bioindustrie
Produit
Alimentation
Exemples des organismes impliqués
pain, bière, vin
Saccharomyces cerevisiae
produits laitiers, viandes et légumes
fermentés
bactéries lactiques
sauce soja
Zygosaccharomyces rouxii, Mucor spp.
vinaigre
Acetobacter spp.
http://res2.agr.ca/lethbridg
e/emia/images/SEMproj/C
onmin.jpg
Agriculture
gibberelines
Fusarium moniliforme
fungicides (controle biologique)
Coniothryrium minitans
insecticides
Bacillus thuringiensis
ensilages
bactéries lactiques
présure microbienne
Rhizomucor miehei
protéase neutre
Aspergillus oryzae
subtilisines
Bacillus licheniformis
pectinases
Aspergillus wentii
cellulase
Trichoderma viridae
alpha-amylase, béta-amylase
Bacillus subtilis, Aspergillus niger
amyloglucosidase
Aspergillus niger
glucose isomérase
Streptomyces olivaceus
invertase
Kluveromyces spp.
lipases
Candida cylindraceae
enzymes pour la biologie moléculaire
Bacillus spp., Pyrococcus & autres
Enzymes
(médecine, recherche,
chimie, transformation
des aliments …)
http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://w
ww.umassvegetable.org/images/soils_crops_
pest_mgt/disease/bean_sclerotinia.jpg&imgre
furl=http://www.umassvegetable.org/soil_crop
_pest_mgt/disease_mgt/bean_sclerotina_blig
ht.html&h=364&w=450&sz=192&tbnid=qBAS
u2DWkBdJaM:&tbnh=100&tbnw=124&hl=fr&
start=4&prev=/images%3Fq%3Dsclerotina%2
6svnum%3D10%26hl%3Dfr%26lr%3D
L'utilisation des microorganismes en bioindustrie
Produit
Vitamines
Acides
aminés
Polymères
Exemples des organismes impliqués
vitamine B12
Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium
freudenreichii
béta-carotène
Blakeslea trispora
acide ascorbique 1
Acetobacter suboxydans
riboflavin
B. subtilis
L-glutamine
Corynebacterium glutamicum
L-Lysine
Brevibacterium lacrofermentum
L-Tryptophan
Klebsiella aerogenes
alginates 2
Azotobacter suboxydans
cellulose 3
Acetobacter xylinum
dextran
Leuconostoc mesenteroides
gellan
Sphingomonas paucimobilis
polyhydroxybutyrate
Ralstonia eutropha
pullulan
Aureobasidium pullulans
scleroglucan
Sclerotium rolfsii
xanthan
Xanthomonas capsulatus
1) principalement produit par synthèse chimique
2) le plus souvent extrait des algues
3) surtout extrait de la matière végétale
découlant des choix économiques
L'utilisation des microorganismes en bioindustrie
Produit
Fuels, solvants,
matières premières
pour les synthèses
chimiques
Acides organiques
Exemples des organismes impliqués
acétone
Clostridium spp.
butanol
Clostridium acetobutylicum
éthanol
Zymomonas mobilis, Saccharomyces cerevisiae
glycérol
Zygosaccharomyces rouxii
méthane
archaebactéries méthanogènes
acide acétique
Acetobacter xylinum
acide citrique
Aspergillus niger, Yarrowia lipolytica
acide fumarique
Rhizopus spp.
acide gluconique
Acetobacter suboxydans
acide itaconique
Aspergillus itanconicus
acide kojique
Aspergillus flavus
acide lactique
Lactobacillus delbrueckii
COOH
COOH
O
HO
OH
O
Acides nucléiques
5'-inosine monophosphate
Bacillus subtilis
5'-guanosine monophosphate
Brevibacterium ammoniagenes
L'utilisation des microorganismes en bioindustrie
Produit
Alkaloïdes
Antibiotiques
et drogues
cytotoxiques
Exemples des organismes impliqués
acide D-lysergique (synthèse d’ergotamine … )
Claviceps purpurea, C. paspali
aminoglycosides, streptomycine
Streptomyces griseus
beta-lactames
Penicillium chrysogenum
céphalosporines
Acremonium chrysogenum
erythromycine
Saccharopolyspora erythraea
doxorubicine
Streptomyces peucetius
rapamycine
Streptomyces hygroscopicus
cyclosporin
Trichoderma polysporum
nisine
Lactococcus lactis
Protéines recombinantes
Hormones
Autres
hormone de croissance humain
E. coli recombinant
insulin
E. coli, levures recombinants
Enzymes (proteases, amylases …) améliorées
E. coli, B. subtilis, Corynebacterium, levures recombinants
modification des stéroïdes
Arthrobacter spp., Rizopus spp.
vaccines
Various
L'utilisation des microorganismes en bioindustrie
Avantages de l'utilisation des microorganismes
plasticité métabolique
facilité de manipulation génétique
conditions de réaction « douces »
(n'impliquent pas de températures ou de pressions extrêmes)
danger limité pour l'environnement (écotoxicité minimale)
potentiel de production de molécules complexes
régiospécificité des modifications enzymatiques
potentiel de production de molécules stéréospécifiques
Inconvénients
matériel très cher (technologiquement sophistiqué . . . )
risque de contamination du processus
difficultés éventuelles de la purification du produit
Le processus de biotransformation par les microorganismes, est-il plus efficace que
le synthèse chimique ?
- ce question se pose en particulier pour des drogues semi-synthétiques
l'extraction à partir d'un organisme « traditionnel » (plante verte, algue . . . ) ?
Le choix, et amélioration, des souches
1) Recherche de potentialités métaboliques naturelles (criblage, ou prospection biologique)
criblage par activité biologique des microorganismes (industriels ou sauvages)
criblage d'activité parmi une banque de transformants contenant de l'ADN cloné
recherche informatique des clones des métagénomes
2) Améliorations génétiques
mutations, naturelles ou induites
- sélection ou criblage
génie génétique
Criblage pour la production d'un facteur excrété
Criblage biologique
stimulation, ou inhibition, de la croissance d'une souche indicatrice
changement d'aspect d'une substrat (milieu contenant analogue chromogène, par ex.)
souche indicatrice
colonie formée par
un isolat à évaluer
isolat secrétant du
produit inhibiteur
Une zone d'inhibition de croissance de la souche
indicatrice entoure les colonies de clones
sécrétant le produit
milieu solide ensemencé
d’une souche indicatrice,
auxotrophe pour le
composé recherché
Une zone de croissance de la souche indicatrice
autour d'une colonie indique la sécrétion du produit
recherché.
Dans le cas où l'agar est imprégné d'un substrat
indicateur, une zone translucide ou un
changement de couleur est observé
. . . automisation
La génomique
Streptomyces spp.
Streptomyces coelicolor
Thompson et al. (2002)
Genome Biol. 3:1020.1
Prédiction des fonctions à partir de données des
séquences génomiques, ou métagénomiques
séquence nucléotidique
prédiction des gènes
DNA : séquençage du génome
annotation des gènes
prédiction des voies métaboliques
Une partie de la pharmacopée de S. coelicolor :
métabolites connues et celles prédites sur la base d’une analyse de la
séquence génomique
prédiction des fonctions des protéines
prédiction des produits des voies de
biosynthèse
Métagénomique
Le séquençage d’ADN extrait d’un biotope
sans culture des organismes
Bentley et al. (2002). Nature 417:141
Amélioration de la production : l’Ingénierie Métabolique
introduction de nouvelles voies métaboliques
augmentation de l’efficacité de la biosynthèse
- surexpression des gènes dans la voie menant au produit recherché
- délétion des gènes pour inactiver les voies compétitrice
modifications du réseau métabolique pour la redirection des flux
hexoses
hexoses
pyruvate
pyruvate
acetyl-CoA
oxaloacetate
acetyl-CoA
CoA-SH
citrate
oxaloacetate
CoA-SH
citrate
CoA-SH
iso-citrate
malate
glyoxylate
α-ketoglutarate
succinate
a-ketoglutarate
dehydrogenase
iso-citrate
malate
α-ketoglutarate
succinate
NH3
NH3
L-glutamate
L-glutamate
mais :
1) ces voies compétitrices peuvent être nécessaires pour le fonctionnement de la cellule.
nécessité de palier aux auxotrophies induites,
les acides aminés, nucléosides etc. ajoutés peuvent être chers
2) le métabolisme a la capacité de se rééquilibrer.
atténuation des gains en production à cause des changements métaboliques compensatoires
La Biologie des Systèmes
Ingénierie
Métabolique
Optimisation de souches
pour l'industrie
Modèles du système
de régulation du
métabolisme
Données expérimentales
- transcriptome,
- protéome,
- métabolome …
Biologie des
Systèmes
La formalisation mathématique (modélisation) des flux métaboliques, systèmes de contrôle . . .
Intégration des données des différents niveaux
Une base pour une approche d’ingénierie cellulaire rationnelle
Les ’omiques
D’où viennent les données pour la biologie des systèmes ?
Régulation métabolique
Des nouvelles technologies ont été développées afin de permettre la mésure des
plusieurs propriétés des cellules d’une façon globale et à haute debit
fluxes v1
v2
Fluxome
v3
Métabolome
métabolites S
X1
X2
P
Proteome
protéines
Transcriptome
ARNm
Genome
ADN
Le traitement des données
Les bactéries nuisibles
Les pathogènes
de l'humain
pathogènes "professionnels"
(certaines Brucella, Salmonella,
Mycobacterium, Treponema . . . )
Zoonoses
(Yersinia pestis, Borrelia burgdorferi …)
producteurs de toxines
(Clostridium botulinum,
Bacillus cereus . . . )
Les organismes
d'altération des
aliments
altération du goût, de l'aspect, de
l'odeur d'un aliment
(Pseudomonas fluorescens, putida,
Shewanella putrefasciens . . . )
pathogènes opportunistes
(Pseudomonas aeruginosa,
Staphylococcus aureus . . . )
obstruction physique
par des biofilms
croissance sur des carburants
dégradation d'autres matières
industrielles
corrosion
(Desulfovibrio . . .)
Les bactéries nuisibles à
l'industrie en général
Hinnebusch & Erickson (2008).
Curr Top Microbiol Immunol. 322:229
Enning & Garrelfs
(2014).
AEM 80:1226
… et, n'oubliez ni les virus, ni les petits eucaryotes
Microorganismes pathogènes pour l'humain
Causes majeurs de mort
All causes
2000
2008
55.7
56.9
10.4
8.7
Tuberculosis
1.6
1.3
Syphilis
0.2
0.1
HIV / AIDS
2.9
1.8
Diarrhoeal diseases
2.1
2.5
Pertussis
0.3
0.2
Measles
0.8
0.2
Tetanus
0.3
0.3
Meningitis
0.2
0.3
Hepatitis (all viruses)
0.1
0.2
Malaria
1.1
0.8
Tropical parasitic diseases
0.1
0.1
Other respiratory infections
3.9
3.5
Maternal and perinatal conditions
2.9
3.0
Malnutrition
0.4
0.4
Cancer
6.9
7.6
Diabetes and endocrine disorders
1.3
1.6
Neuropsychiatric disorders
0.9
1.3
16.7
17.3
Respiratory disease
3.5
4.2
Injury
5.1
5.1
Infectious and parasitic diseases
Cardiovascular disease
Des moyens pour réduire les taux de
morbidité et mortalité incluent :
La prévention du contact avec l'organisme
Hygiène, systèmes d'égouts, amélioration des
conditions de travail, de vie . . .
La prévention d'infection
Vaccination, nutrition et santé adéquates . . .
La prévention de la transmission
Traitement précoce et efficace des malades,
éducation . . .
Données des World Health Reports
(http://www.who.int/healthinfo/statistics/en/)
50
La microbiologie des aliments
Les organismes biotechnologiques sont (normalement) très prédominants
Lactococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides,
Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii
Propionibacterium freudenreichii, Penicillium roqueforti
fromage
Lactobacillus sakei, Pediococcus acidilactici, Debaryomyces hansenii
saucisse
Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus
sauerkraut
Saccharomyces cerevisiae, S. uvarum
pain, bière, vin
Organismes d'altération
Psychrobacter, Moraxella, Schewanella, Pseudomonas,
Clostridium tyrobutyricum . . .
Pathogènes
Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, B. cereus
intoxication
Salmonella enterica, Escherichia coli, Campylobacter spp.
Listeria monocytogenes, Brucella spp. . . .
Norovirus, hépatite A, hépatite E . . .
Toxoplasma gondii, Trichinella spiralis . . .
infection
Autres producteurs de toxines
Fusarium, Aspergillus flavus
mycotoxines
Dinophysis fortii, Pseudonitzschia pungens
toxines DSP, ASP
Microorganismes pathogènes dans les aliments
Sécurité microbiologique des aliments
Lors de la production ou transformation
BPF, HACCP, Contrôles du produit
Lors du stockage et transport
Utilisation des produits chimiques inhibant la croissance des contaminants
Stérilisation, pasteurisation, respect de la chaîne de froid
Lors de la préparation de l'aliment
Hygiène, interdiction de contamination
Contrôle de la température de la cuisine
Réduction du temps entre cuisine et consommation du plat, respect de la chaîne du chaud, ou de froid
La Microbiologie Prévisionnelle
modélisation de la croissance des bactéries dans un aliment, tenant compte des :
propriétés de l'organisme,
propriétés de l'aliment,
interactions entre de différentes espèces (écologie microbienne)
Aide à l’évaluation, et à l'amélioration la durée de vie d'un produit (date de péremption),
à l’évaluation des conséquences d'une contamination (analyse de risque)
Predictive Microbiology. Integration of the different factors
Food. Intrinsic factors
composition
aw
pH
antimicrobial agents
indigenous microbiota
Food. Extrinsic factors
Reaction
temperature
gaseous environment
humidity
pO2
pCO2
plus Metabolic activity
(eg. toxin production)
Properties of the Organism
species, strain
cardinal values of:
temperature
pH
aw
Survival
Growth or death
stressed states,
latency . . .
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