Les chercheurs montrent à quel point le séquençage avancé et les composés naturels façonnent la lutte continue contre les maladies mortelles d'origine alimentaire, de Listeria se cachant dans des biofilms à une fumée d'enceinte tuant des microbes nocifs.
Étude: Pathogènes zoonotiques dans la nourriture: nouvelles avancées et informations éditoriales. Crédit d'image: Corona Borealis Studio / Shutterstock.com
Un récent numéro spécial éditorial publié dans Aliments met en évidence les défis actuels et les progrès récents dans la détection et le contrôle des agents pathogènes zoonotiques dans les environnements alimentaires et liés à l'alimentation.
Sommaire
Maladie d'origine alimentaire et ses conséquences
Environ 600 millions de personnes développent des maladies d'origine alimentaire après avoir consommé des aliments contaminés, parmi lesquels environ 420 000 meurent. Les enfants de moins de cinq ans représentent près de 30% de tous les décès. Par conséquent, la contamination alimentaire est considérée comme une menace importante pour la santé publique.
Les individus des pays à revenu faible et intermédiaire développent des maladies d'origine alimentaire dues à un stockage alimentaire inapproprié, à de mauvaises pratiques d'hygiène, à des déficiences infrastructurales et à l'application réglementaire incohérente. L'émergence croissante d'agents pathogènes d'origine alimentaire multirésistants a déclenché la nécessité de surveillance, d'éducation des consommateurs et d'évaluations antimicrobiennes.
Pathogènes, y compris Escherichia coli, Salmonelle spp., Listeria monocytogenes, et Campylobacter spp., cause d'origine alimentaire Maladie présentant de vastes symptômes, d'une légère détresse gastro-intestinale, à des conditions plus graves et potentiellement mortelles. Les agents viraux, y compris le norovirus et le virus de l'hépatite A, sont également des menaces importantes pour la sécurité alimentaire. Certains agents pathogènes zoonotiques affectent considérablement les populations vulnérables, notamment les nourrissons, les tout-petits, les adultes plus âgés et les individus immunodéprimés. Outre les bactéries, les parasites (Giardia Lamblia et Entamoeba histolytica, et Taenia spp.) et des champignons (par exemple, Pénicillium, Claviceps, Aspergillus, et Fusarium) sont pathogènes pour l'homme et peuvent provoquer des maladies liées à l'alimentation.
Adaptation physiologique et moléculaire des agents pathogènes d'origine alimentaire
L'éditorial résume des études dans lesquelles les chercheurs ont exploré l'adaptation physiologique et moléculaire des agents pathogènes alimentaires dans des conditions de stress environnemental. Dans une étude citée, les chercheurs ont utilisé la spectrométrie de masse d'électrophorèse 1D, 2D-PAGE et en tandem pour identifier la modulation du protéome dans L. monocytogenes ST7 en réponse à des conditions très acides et salines et à des températures extrêmement basses. Cette étude a mis en évidence l'expression spécifique à l'état des facteurs de virulence, tels que l'internaline A et la Listeriolysine O.
Les réponses au stress et les modèles d'expression des protéines varient en fonction des facteurs environnementaux liés au stockage et à la production des aliments. Les recherches futures devraient incorporer des outils bioinformatiques, tels que VirulentPred et Vaxijen V.2.0, pour caractériser les protéines en termes de virulence et de potentiel immunogène. Les outils d'édition de gènes, y compris les systèmes de recombination assistés par CRISPR-CAS, peuvent être utilisés pour la manipulation des gènes ciblés.
Des études récentes ont indiqué l'adaptation spécifique à la souche et le potentiel pathogène unique, soulignant ainsi l'importance de combiner les données protéomiques et transcriptomiques pour identifier les marqueurs de virulence au-delà des prédictions génomiques.
L'émergence plus élevée de l'atypique L. monocytogènes (ALM) Les souches que les estimations précédentes pourraient être attribuées aux facteurs environnementaux et de transformation dans les chaînes alimentaires à base d'animaux et de plantes. Cette souche présente un profil phénotypique et génotypique distinct, y compris un manque d'hémolyse, qui est en corrélation avec les gènes de virulence (par exemple, prfa, inlbet mpl). À l'avenir, les chercheurs pourraient utiliser les empreintes digitales phénotypiques pour distinguer l'ALM des deux classiques L. monocytogènes et d'autres Listeria espèces. Les souches d'ALM présentaient une résistance aux antibiotiques plus élevée, ce qui a soulevé des inquiétudes quant à ce qu'elles soient des réservoirs potentiels inconnus de résistance et de pathogénicité.
L'éditorial note également que la formation de biofilm sur des surfaces telles que l'acier inoxydable, le verre et les plastiques jouent un rôle crucial dans la persistance de L. monocytogenes Dans les environnements de transformation des aliments, compliquant les efforts de nettoyage et de désinfection.
Technologies de détection
Étant donné que les méthodes de détection des ISO standard peuvent être inefficaces pour déterminer les souches d'ALM, les chercheurs suggèrent fortement d'utiliser des outils avancés, tels que le MALDI-TOF et le séquençage génomique. Ces techniques permettraient de détecter le transfert de gènes horizontaux à plus virulente L. monocytogènes populations.
Le séquençage du génome entier (WGS) a récemment été utilisé pour isoler L. monocytogènes souches des aliments réfrigérés prêts à manger. Cette étude a démontré le potentiel de la technique WGS pour identifier avec précision les éléments plasmidiques, les déterminants de résistance, tels que BRCBC et QACJ gènes et éléments génétiques mobiles associés à la persistance environnementale. Par conséquent, le WGS peut améliorer la surveillance et l'évaluation des risques de sécurité alimentaire.
Le séquençage à lutte longue utilisant le Minion Oxford Nanopore a récemment été appliqué pour détecter E. coli productrice de toxines de Shiga (STEC) directement à partir d'échantillons de bœuf haché. Cette méthode permet d'identifier les gènes virulents en quelques heures dans des cultures pures et des échantillons d'aliments enrichis. L'utilisation de la méthode de séquençage à lecture longue peut non seulement réduire le travail manuel, mais aussi réduire considérablement le temps de diagnostic dans les tests de sécurité alimentaire de routine.
Foodomics est un domaine multidisciplinaire qui combine la génomique, la protéomique, la lipidomique, la métabolomique et la bioinformatique pour évaluer la qualité des aliments et la sécurité microbiologique dans l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement. L'éditorial souligne que la génomique soutient également les programmes de reproduction et l'authentification alimentaire, la protéomique et la métabolomique aident à optimiser les profils de nutrition et de sécurité dans les produits dérivés des animaux, et la lipidomique Aide le développement alimentaire fonctionnel. Des méthodes de calcul avancées telles que l'apprentissage automatique sont de plus en plus nécessaires pour intégrer ces ensembles de données omiques.
Chromatographie en phase gazeuse La spectrométrie-masse (GC-MS) est largement utilisée pour détecter la détérioration des aliments microbiens et identifier les composés toxiques formés dans divers produits alimentaires, y compris le poisson, le miel, les produits laitiers et le vin. Cependant, les coûts de mise en œuvre élevés et la nécessité d'infrastructures spécialisées inhibent l'adoption généralisée de ces méthodes avancées pour la détection précoce des agents pathogènes d'origine alimentaire.
Exploration des propriétés antimicrobiennes des composés naturels
Les chercheurs ont identifié des activités antimicrobiennes dans des composés naturels, tels que les huiles essentielles. Par exemple, le GC-MS est utilisé pour identifier les monoterpènes et les sesquiterpènes avec une activité antimicrobienne contre les bactéries, les levures et les moules Gram-positifs et Gram-négatifs.
Saccharomyces cerevisiae et Fusarium Solani démontré une sensibilité élevée aux huiles essentielles. De la même manière, Staphylococcus aureus, E. coli, Les moules aéroportés et les levures ont été effectivement éliminés par la fumée d'encens, un agent d'assainissement naturel. Cependant, l'inhalation de particules fines peut avoir des effets néfastes sur la santé. La protéine de lactosérum encapsulée avec du cannamaldéhyde a présenté une efficacité antimicrobienne significative contre Listeria Innocua, E. coliet S. cerevisiae populations.
En revanche, la vanilline a montré une amélioration limitée avec l'encapsulation. L'étude a en outre utilisé des modèles mathématiques Gompertz et Weibull pour analyser l'inactivation microbienne, soulignant l'importance de la modélisation prédictive dans la recherche sur la préservation des aliments.
La prochaine étape
La recherche dans le numéro spécial a mis en évidence les défis actuels et les solutions émergentes dans le contrôle des agents pathogènes zoonotiques dans le secteur alimentaire. Il a également exploré le potentiel des techniques avancées pour identifier les agents pathogènes microbiens associés aux maladies d'origine alimentaire et à de nouveaux agents antimicrobiens dérivés de sources naturelles.
L'éditorial souligne la nécessité de normaliser les protocoles, d'améliorer la détection dans des environnements complexes et d'intégrer les omiques aux stratégies antimicrobiennes. La collaboration interdisciplinaire entre les technologues alimentaires, les microbiologistes, les bioinformaticiens et les professionnels de la santé publique est essentiel pour développer des interventions efficaces pour traiter les maladies d'origine alimentaire.
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