Publié le 23 octobre 2023 – Mis à jour le 26 octobre 2023

Escherichia coli O157:H7 est un pathogène alimentaire appartenant au tristement célèbre STEC/EHEC responsable de SHU pédiatrique encore récemment impliqué dans des intoxications alimentaires [1] ou faisant l’objet régulier de rappels de produits, en particuliers fromages à pâtes molles et viandes hachées [2]. Ces matrices alimentaires structurées présentent une hétérogénéité liée à des microenvironnements abritant de multiples micro-gradients qui peuvent évoluer avec le temps et l'activité microbienne. En se focalisant sur l’acidification du milieu, nous avons étudié l’expression du gène gadB codant une glutamate décarboxylase impliquée dans la tolérance d'Escherichia coli au stress acide.

Dans les matrices alimentaires structurées, les cellules bactériennes rencontrent différents microenvironnements qui peuvent potentiellement influer sur leur comportement et entraîner une diversité phénotypique [3, 4]. L’évolution du pH fait partie des principales conditions physico-chimiques qui peuvent varier au sein des matrices alimentaires. Néanmoins, la possible hétérogénéité de tolérance à l’acidité au niveau des cellules bactériennes présentent dans les matrices alimentaires restent mal connues par rapport leurs homologues planctoniques. En se focalisant sur GAD (glutamate décarboxylase), un système commun de tolérance à l'acidité chez les bactéries, nous avons étudié son expression au sein de microcolonies du pathogène Escherichia coli O157:H7 en matrices d’hydrogel mimant une texture similaire à la viande hachée ou le fromage à pâte molle.

Afin d'explorer l'expression de gadB au niveau des cellules d'E. coli O157:H7 en microcolonies au cœur de matrices d’hydrogel, un double système de rapporteurs fluorescents a été conçu et couplé à des observations en microscopie confocal à balayage laser. Tandis que gadB n’est pas exprimé en matrices d’hydrogel à pH 7, une expression spatiale différentielle a été observée en conditions acides (pH 5) avec une forte expression à la périphérie de la microcolonie. Cette hétérogénéité d’expression de gadB entre le centre et la périphérie des microcolonies d’E. coli O157:H7 est aussi observée en présence de la bactérie lactique Lactococcus lactis. En considérant le stress gastrique (pH 2) suite à une ingestion d’aliments contanimés, la survie d'E. coli O157:H7 est significativement augmentée pour les cellules bactériennes issues de microcolonies dans des hydrogels acides par rapport à des cellules planctoniques.

En mettant en évidence des différences inhérentes dans la physiologie et la virulence bactérienne entre les produits alimentaires liquides et solides, ces recherches ont d'importantes implications pour l’évaluation des risques et la santé publique. Ceci souligne la nécessité d'intégrer l'hétérogénéité phénotypique dans le développement de stratégies adaptées de mitigation du risque sanitaire.

Lien vers la publication scientifique :

Saint Martin C, Caccia N, Darsonval M, Gregoire M, Combeau A, Jubelin G, Dubois-Brissonnet F, Leroy S, Briandet R, Desvaux M. 2023. Spatially localised expression of the glutamate decarboxylase gadB in Escherichia coli O157:H7 microcolonies in hydrogel matrices. NPJ Science of Food. 7:55. https://doi.org/10.1038/s41538-023-00229-8

Contact :

Mickaël Desvaux
INRAE, UCA, UMR0454 MEDIS (Microbiologie, Environnement Digestif, Santé), 63000, Clermont-Ferrand, France
mél : mickael.desvaux at inrae.fr

Références bibliographiques :

[1] Santé Publique France, Maladies infectueuses d’origine alimentaire

[2] Rappel Conso, Site des alertes des produits dangereux, STEC

[3] Saint Martin C, Jubelin G, Darsonval M, Leroy S, Leneveu-Jenvrin C, Hmidene G, Omhover L, Stahl V, Guillier L, Briandet R, Desvaux M, Dubois-Brissonnet F. 2022. Genetic, physiological, and cellular heterogeneities of bacterial pathogens in food matrices: Consequences for food safety. Compr Rev Food Sci Food Saf. 21:4294-4326.

[4] Saint Martin C, Darsonval M, Grégoire M, Caccia N, Midoux L, Berland S, Leroy S, Dubois-Brissonnet F, Desvaux M, Briandet R. 2022. Spatial organisation of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157:H7 cultivated in gel matrices. Food Microbiol. 103:103965.