Adaptation et propriétés émergentes de bactéries pathogènes spatialement organisées dans une matrice alimentaire.

Adaptation and emerging properties of bacterial pathogens spatially organized in food matrices.

• Auteur / Autrice : Elodie Hoch
• Direction : Romain Briandet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UMR Micalis - Pôle Adaptation Bactérienne et Pathogénèse : Déterminants de l'adaptation microbienne (MicrobAdapt)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)

Mots clés

Mots clés libres

Aliments

Hétérogénéité

Bactéries pathogènes

Organisation spatiale

Adaptation

Food matrices

Heterogeneity

Bacterial pathogens

Spatial organization

Adaptation

Résumé

Les aliments sont les principaux vecteurs de l'ingestion de micro-organismes pathogènes chez l'humain et l'animal. Malgré les avancées sanitaires, les progrès en évaluation et gestion du risque, les infections par des micro-organismes suite à la consommation d'aliments contaminés continuent de toucher des millions de personnes chaque année dans le monde. La maîtrise des pathogènes dans les aliments passe d'abord par le respect des pratiques d'hygiène et des critères microbiologiques inhérents à l'activité de production. Parallèlement aux bonnes pratiques, les voies d'amélioration sont d'une part la compréhension de la matrice alimentaire en tant que tel et d'autre part, l'amélioration des connaissances du comportement des bactéries pathogènes dans les aliments. Les aliments sont des environnements hétérogènes, de nature très variée, allant de systèmes liquides (ex. jus de fruits) aux systèmes solides (ex. fromages) en passant par des systèmes gélifiés mono- ou multiphasique (ex. mayonnaise, crème). Les aliments sont composés de divers éléments (ex. cellules animales, végétales) et d'ingrédients (ex. conservateurs) dont la répartition sera hétérogène selon le type de système considéré. Ils vont également être soumis à diverses étapes de transformation (ex. cuisson) et de conservation qui vont également impacter les caractéristiques physiques et chimiques. Ainsi, les matrices alimentaires sont décrites comme des microstructures complexes, constituées d'un assemblage de plusieurs systèmes hétérogènes, organisées dans l'espace et abritant de multiples micro-gradients spécifiques (nutritionnels, physico-chimiques) qui évoluent avec le temps et l'activité microbienne intrinsèque. Les bactéries pathogènes qui contaminent accidentellement un aliment sont à des niveaux très faibles, typiquement < 10 UFC/g. Leur organisation, sous forme de cellules uniques ou regroupées sous forme de biofilms de surface ou de micro-colonies incluses, sera largement impactée par l'hétérogénéité de composition et de structure et aux [micro]-variations environnementales de l'aliment. Le comportement des micro-organismes pathogènes dans les aliments est ainsi influencé par de nombreux paramètres tels que (1) l'hétérogénéité structurelle de l'aliment, (2) la spatialisation des pathogènes à la contamination, (3) l'histoire physiologique de la souche ou encore (4) les stratégies d'adaptation mises en œuvre par la souche. Ainsi, l'objectif du projet de thèse est d'identifier et de comprendre les mécanismes d'adaptation des bactéries pathogènes spatialement organisées à l'environnement hétérogène de l'aliment. Le projet de thèse sera structuré en trois axes de travail visant à (1) caractériser les effets de spatialisation et d'environnements alimentaires variés sur la physiologie des bactéries pathogènes, (2) décrypter les mécanismes génétiques mis en œuvre dans cette adaptation sur un couple bactérie-stress sélectionné dans la première partie et (3) vérifier les mécanismes moléculaires identifiés dans des matrices alimentaires de complexité croissante.

Food is the main vector for the ingestion of pathogenic microorganisms in humans and animals. Despite advances in health, risk assessment and risk management, infections by microorganisms following consumption of contaminated food continue to affect millions of people worldwide every year. Controlling bacterial pathogens in food starts with respect for the hygiene practices and microbiological criteria inherent in production activities. In addition to good practices, the pathways to improvement are, on the one hand, understanding the food matrix as such and, on the other, improving our knowledge of the behavior of bacterial pathogens in food. Foods are heterogeneous environments, ranging from aqueous liquid systems (e.g. fruit juices) to solid systems (e.g. cheeses) and single- or multi-phase gel systems (e.g. mayonnaise, cream). Foods can contain various elements (e.g. animal and plant cells) and ingredients (e.g. preservatives), the distribution of which will be heterogeneous depending on the type of system considered. They will also undergo various processing (e.g. cooking) and preservation stages, which will also have an impact on their physical and chemical characteristics. Thus, food matrices are described as complex microstructures, constituted of an assembly of several heterogeneous systems, organized in space and housing multiple specific microgradients (nutritional, physicochemical) that evolve with time and intrinsic microbial activity. Bacterial pathogens that accidentally contaminate a food product are at very low levels, typically < 10 CFU/g. Their organization, in the form of single cells or grouped together as surface biofilms or microcolonies, will be largely impacted by the heterogeneity of composition and structure and the [micro]-environmental variations of the food. The behavior of bacterial pathogens in food is thus influenced by numerous parameters such as (1) the structural heterogeneity of the food, (2) the spatialization of bacterial pathogens upon contamination, (3) the physiological history of the strain, and (4) the adaptation strategies implemented by the strain. Thus, the aim of the thesis project is to identify and understand the mechanisms by which spatially organized bacterial pathogens adapt to the heterogeneous environment of food. The thesis project will be structured around three work packages aimed at (1) characterizing the effects of spatialization and varied food environments on the physiology of bacterial pathogens, (2) deciphering the genetic mechanisms involved in this adaptation on a bacterial-stress pair selected in the first part, and (3) verifying the molecular mechanisms identified in food matrices of increasing complexity.