Contribution relative des différentes longueurs d'onde de la lumière pulsée à l'inactivation des spores bactériennes et fongiques

Relative contribution of pulsed light wavelengths in bacterial and fungal spores inactivation

• Auteur / Autrice : Mohamed Dorbani
• Direction : Frédéric Carlin, Catherine Duport
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (Avignon ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Douki
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Riedel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie Chevalier-Laurency, Florence Dubois-Brissonnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photobiochimie

Rayonnement ultraviolet

Conidies

Spores

Décontamination

Mots clés libres

Lumière pulsée

Décontamination

Spores

Conidies

UV

Pulsed light

Decontamination

Spores

Conidia

UV

Résumé

La préservation des denrées alimentaires, des produits à usage médical, pharmaceutique ou cosmétique contre les contaminations microbiennes est un enjeu majeur de santé publique et au centre des intérêts des industriels. La lumière pulsée (LP) est un procédé de décontamination de plus en plus utilisé pour le traitement des surfaces et des liquides clairs en industries. La technologie LP utilise des flashs de lumière blanche de forte intensité et riche en UV pour inactiver un large panel de microorganismes dont les spores bactériennes et fongiques. Ces dernières sont les formes de microorganismes qui posent régulièrement problème aux industriels en raison de leur résistance à des traitements de diverses natures (chimiques, physiques et thermiques) ce qui rend leur élimination compliquée. Les objectifs de ce travail de thèse sont (i) étudier la résistance comparée des spores bactériennes et fongiques à la LP et aux UV continu à 254 nm ; (ii) évaluer le rôle des différentes longueurs d’onde de la LP à inactiver les spores bactériennes et fongiques ; (iii) identifier l’impact de la LP sur le protéome et la morphologie des spores bactériennes et fongiques. L’inactivation des spores de Bacillus sp. s’est avérée un bon indicateur de leur résistance à la LP. L’utilisation des filtres optiques a permis de déterminer que l’efficacité de la LP sur les spores de Bacillus sp. est exclusivement liée aux longueurs d’onde UV-C [200-280 nm]. Ce dernier a été utilisé comme seul paramètre pour prédire l’inactivation des spores à la LP. Les longueurs d’onde autres que les UV-C sont, par-ailleurs, responsable de l’inactivation des conidies, en particulier, celles d’Aspergillus sp. L’analyse du protéome des spores de B. pumilus et des conidies d’A. brasiliensis traitées à la LP (< 1,24 J/cm2) a révélé une dégradation de plusieurs protéines impliquées dans diverses voies métaboliques telles que la réparation et la réplication de l’ADN. Une fluence de 1,24 J/cm2 de LP engendre de sévères dommages sur la morphologie des conidies d’A. brasiliensis. Ce travail confirme l’utilisation de la LP comme technologie de décontamination. Bien que le mécanisme d'inactivation par LP puisse présenter des similarités avec celui des UV, certaines différences peuvent exister. La qualité du spectre et la puissance de la source sont des éléments déterminants pour la décontamination des microorganismes par LP. Les effets spécifiques de cette technologie mériteraient d’être étudier plus en profondeur.

The preservation of foodstuffs, medical, pharmaceutical or cosmetic products against microbial contamination is a major public health issue and is at the center of industrial interests. Pulsed light (PL) is a decontamination process increasingly used for the treatment of surfaces and clear liquids in industries. PL technology uses high intensity, UV-rich white light flashes to inactivate a wide range of microorganisms including bacterial and fungal spores. The latter are the forms of microorganisms that regularly pose a problem to industry because of their resistance to various types of treatment (chemical, physical and thermal). The objectives of this thesis are (i) to study the comparative resistance of bacterial and fungal spores to PL and continuous UV at 254 nm; (ii) to evaluate the role of different wavelengths of PL in inactivating bacterial and fungal spores; (iii) to identify the impact of PL on the proteome and the morphology of bacterial and fungal spores. The inactivation of Bacillus sp. spores was found to be a good indicator of their resistance to PL. Using optical filters, it was determined that the effectiveness of PL on Bacillus sp. spores is exclusively related to the UV-C wavelengths [200-280 nm]. This was used as the only parameter to predict spore inactivation to PL. Wavelengths other than UV-C were responsible for the inactivation of conidia, especially those of Aspergillus sp. Proteome analysis of B. pumilus spores and A. brasiliensis conidia treated with PL (< 1.24 J/cm2) revealed degradation of several proteins involved in various metabolic pathways such as DNA repair and replication. A PL fluence of 1.24 J/cm2 causes severe damage on A. brasiliensis conidia morphology. This work confirms the use of PL as a decontamination technology. Although, the mechanism of inactivation by PL may have similarities with that of UV, some differences may exist. The quality of the spectrum and the power of the source are determining elements for the decontamination of microorganisms by PL. The specific effects of this technology deserve to be studied further.