Soutenance de thèse Aya Fakih 21 octobre 2025

Nous avons le plaisir de vous annoncer qu’Aya Fakih soutiendra sa thèse intitulée « Intérêt de la volatolomique pour détecter les microorganismes pathogènes et anticiper leur comportement dans les aliments infantiles » le mardi 21 octobre à 9 heures à l’amphithéâtre du site de Theix. Co-encadrée par Jérémy Ratel et Erwan Engel, Aya a réalisé ces recherches au sein de l’équipe MASS dans le cadre du projet européen H2020 SAFFI.

Nous espérons que vous serez nombreux à venir écouter Aya et partager avec elle ce grand évènement.

Composition du jury :
Présidente : Dr. Muriel Mercier-Bonin, INRAE, Toulouse
Rapporteure : Dr. Véronique Broussolle, INRAE, Avignon
Rapporteure : Prof. Frédérique Courant, Université de Montpellier
Examinatrice : Prof. Barbara Rega, AgroParisTech, Paris
Examinateur : Prof. Pierre Peyret, UCA
Examinateur : Dr. Laurent Debrauwer, INRAE, Toulouse
Directeur de thèse : Dr. Erwan Engel, INRAE, Theix
Encadrant de thèse : Dr. Jérémy Ratel, INRAE, Theix

Résumé vulgarisé
Au cours des trois premières années de vie, les nourrissons et les jeunes enfants traversent les phases les plus critiques de leur développement. Il est donc impératif d’assurer une sécurité microbiologique optimale des aliments destinés à cette population vulnérable, surtout face à la récurrence des crises sanitaires récentes. Pour répondre à ce besoin, il est nécessaire de développer de nouvelles méthodes de détection des bactéries alimentaires, qui viendraient renforcer et améliorer les techniques existantes. Cette thèse propose ainsi une approche innovante, la volatolomique microbienne, qui consiste en l’analyse des composés organiques volatils (COV) émis par les bactéries. Cette méthode sensible offre une solution prometteuse pour la détection et l’identification des bactéries pathogènes dans les aliments.

Résumé scientifique
La récurrence des crises sanitaires alimentaires d’origine bactérienne souligne la nécessité de développer de nouvelles approches pour mieux appréhender les risques microbiologiques, en particulier lorsque ces aliments sont destinés à des populations vulnérables, telles que les enfants. Il s’agit de concevoir des méthodes permettant de détecter les bactéries pathogènes dans des situations où les méthodes classiques peinent à le faire. À ce titre, la volatolomique microbienne, qui analyse les composés organiques volatils (COV) émis par les bactéries, se présente comme une approche prometteuse.
Dans cette optique, la thèse présentée – qui s’inscrit dans le cadre du projet SAFFI (SAFe Food for Infants in the EU and China) – vise à répondre à cette problématique à travers 3 objectifs principaux :
Le premier objectif était de lever les principaux verrous méthodologiques de l’analyse volatolomique microbienne non ciblée, à savoir l’échantillonnage de la culture microbienne, l’extraction des COV et le traitement systématique des signaux analytiques. Trois méthodes d’échantillonnage de la culture bactérienne utilisées dans la littérature ont été évaluées : la culture entière, le surnageant et le culot cellulaire. Deux méthodes d’extraction, la HS-SPME et la SHS, couplées à la GC-HRMS, ont été comparées grâce à une étude menée sur les COV furaniques, une famille de composés chimiques à risque dans les aliments infantiles. Les résultats ont montré que les méthodes d’échantillonnage les plus appropriées pour l’analyse du volatolome microbien étaient la culture entière et le culot cellulaire. Au niveau de l’extraction des COV, la HS-SPME s’avère plus adaptée à l’exploration du volatolome, tandis que la SHS est plus adaptée à la quantification des COV. Enfin, un protocole de traitement automatisé et systématique des signaux GC-HRMS a été construit afin de révéler dans ces volatolomes l’information pertinente et distinctive.
Le deuxième objectif de la thèse consistait à phénotyper le comportement d’un pathogène alimentaire dans son milieu de culture, en réponse à des variations physiologiques (comme la phase de croissance) et physicochimiques (comme le stress acide) de son milieu. Listeria monocytogenes (Lm) a été cultivé dans un milieu de culture synthétique sous 3 conditions de pH : control – 7,2 – et acides – 5,5 et 5,2. Le volatolome a été prélevé durant les phases de latence, exponentielle et stationnaire de croissance de la bactérie. En plus de sa capacité à détecter le pathogène dans son milieu de culture, le volatolome a permis de révéler les changements subtils de la bactérie dans son environnement. Au total, 139 COV sur- ou sous-exprimés par Lm ont été détectés, dont 13 avaient déjà été rapportés dans la littérature comme des COV émis par Lm et pour lesquels des voies métaboliques à leur origine peuvent être proposées.
Le troisième objectif consistait à détecter un pathogène dans une matrice alimentaire grâce à son volatolome. Le lait infantile reconstitué à partir de la poudre (RPIF) a été choisi comme aliment infantile et Cronobacter sakazakii (Cs) comme pathogène à risque. Le volatolome de Cs, qui n’avait jusqu’à présent jamais été caractérisé, s’est révélé riche avec 145 COV détectés dans son milieu de culture et 53 COV dans le RPIF. Le volatolome a permis de détecter Cs dans du RPIF stocké selon différentes conditions, à deux températures (10 °C et 37 °C) et deux durées (4 h et 24 h). Fait notable, le pathogène a pu être détecté dans certains RPIF grâce à la volatolomique là où les méthodes de détection microbiologique conventionnelle n’indiquaient aucune croissance du pathogène, suggérant la présence de Cs dans un état viable mais non cultivable, un état bactérien particulièrement préoccupant et à risque pour les industries alimentaires.
L’ensemble de ces travaux ouvre des perspectives prometteuses pour l’application de la volatolomique sur les chaînes de production alimentaire et dans les laboratoires de contrôle qualité.