Profiler les composés volatils des pathogènes pour détecter des contaminations alimentaires

Contexte

La récurrence des crises sanitaires alimentaires d’origine bactérienne souligne le besoin de nouvelles approches pour mieux contrôler les risques microbiologiques, en particulier dans le cas d’aliments destinés à des populations vulnérables telles que les enfants de moins de 3 ans. Il s’agit de concevoir des méthodes permettant de détecter les pathogènes là où les méthodes conventionnelles échouent à le faire. La volatolomique microbienne, qui consiste à analyser les composés organiques volatils (COV) émis par les bactéries, est prometteuse pour détecter ces pathogènes. Pour exploiter tout son potentiel, il est nécessaire de connaître de manière exhaustive les profils en COV des bactéries. Cette étude vise à déterminer les méthodes d’échantillonnage des cultures microbiennes permettant d’obtenir les volatolomes les plus informatifs et à confirmer la pertinence des systèmes de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (GC-HRMS) pour caractériser les COV microbiens.

Résultats

Trois modes d’échantillonnage de cultures de Listeria monocytogenes ont été comparés afin de déterminer la fraction offrant l’information la plus riche et la plus discriminante pour les études volatolomiques : (i) la culture entière ; (ii) le culot recueilli après centrifugation de la culture entière, qui concentre les cellules bactériennes ; (iii) le surnageant associé, qui contient ce que les bactéries libèrent dans le milieu. L’analyse des 3 fractions par GC-HRMS montre qu’elles apportent des informations différentes. La culture entière et le culot étaient les plus riches en COV émis par L. monocytogenes, avec une forte complémentarité informative des 2 fractions. L’analyse de la culture entière est particulièrement intéressante car elle permet une manipulation minimale de l’échantillon, préservant l’intégrité du volatolome et limitant l’exposition du manipulateur au pathogène. Ces résultats soulignent l’impact de l’échantillonnage sur le contenu informatif du volatolome et pourront contribuer à établir des recommandations pour une analyse volatolomique microbienne standardisée. En plus de confirmer l’émission par le pathogène de certains COV déjà décrits dans la littérature, ces travaux mettent aussi en évidence de nouveaux composés et proposent dans certains cas des mécanismes pour expliquer leur sur- ou sous-expression.

Perspectives

Pour pouvoir prétendre phénotyper le comportement d’un pathogène sur milieu de culture, il faudra étudier l’impact sur son volatolome de phénomènes susceptibles d’affecter sa physiologie, qu’il s’agisse de sa croissance ou de stress induits par ses conditions de culture. Afin d’exploiter la volatolomique bactérienne pour surveiller la sécurité microbiologique alimentaire, il faudra également évaluer son potentiel dans des matrices alimentaires complexes.

Ces travaux ont été financés dans le cadre du projet H2020 SAFFI (SAFe Food for Infants in the EU and China, 2020- 2024).

Partenariat 

Université de Turin, Department of Agricultural, Forest and Food Sciences, Turin (Italie)

INRAE, Université Clermont Auvergne, UMR454 MEDiS, Clermont-Ferrand (France)

Contacts : Jérémy Ratel et Erwan Engel de l'équipe MASS