Dans une étude récente publiée dans la revue Microbiologie alimentaireles chercheurs ont résumé les preuves sur les interactions des bactéries pathogènes entériques avec les fruits et légumes prêts à manger (PAM).
La consommation de fruits et légumes est associée à divers bienfaits pour la santé et a considérablement augmenté entre 1960 et 2019, parallèlement à une augmentation parallèle des maladies d’origine alimentaire. L’industrie agroalimentaire présente des risques d’introduction d’agents pathogènes d’origine alimentaire. Les bactéries, champignons, virus, parasites et mycotoxines provoquent des maladies d’origine alimentaire.
Bilan : Du champ à l’assiette : Comment les bactéries pathogènes entériques interagissent-elles avec les fruits et légumes prêts à consommer, provoquant des épidémies ? Crédit d’image : Images d’Ezume/Shutterstock
Le norovirus était le principal contaminant des fruits et légumes lors des épidémies de maladies d’origine alimentaire dans l’Union européenne (UE) et aux États-Unis entre 2004 et 2012, suivi par les agents pathogènes bactériens. Plus précisément, trois bactéries pathogènes, Listeria monocytogènes, Escherichia coliet Salmonelle enterica, étaient responsables de 82 % des hospitalisations et des décès dus à des maladies d’origine alimentaire aux États-Unis entre 2009 et 2015. La présente étude a examiné la façon dont les bactéries pathogènes entériques interagissent avec les légumes et les fruits prêts à consommer, provoquant des épidémies.
Sommaire
Pathogènes bactériens entériques
La surveillance alimentaire dans l’UE a révélé qu’environ 1 % des fruits et légumes prêts à consommer étaient Salmonelle-positif. Les légumes germés, les tomates, les concombres, le melon/cantaloup et la papaye ont été signalés comme vecteurs courants de Salmonelle spp. Bien que E. coli est non pathogène et fait partie de la flore commensale des mammifères, certaines souches de E. coli provoquer des infections des voies urinaires (IVU), des méningites, des diarrhées et des septicémies chez l’homme.
Diarrhéique E. coli est classé en sept pathotypes qui diffèrent par la présence de facteurs de virulence spécifiques et par des antigènes de surface somatiques, flagellaires et capsulaires. Les producteurs de toxines Shiga E. coli (STEC) était le pathotype le plus associé aux épidémies de maladies d’origine alimentaire aux États-Unis, représentant environ 92 % des cas entre 1998 et 2013. Bien que L. monocytogènes a provoqué moins d’épidémies que E. coli ou Salmonellela listériose présente le taux de mortalité le plus élevé des trois agents pathogènes.
Voies de contamination
Diverses sources de contamination dans le cycle de culture qui permettent aux bactéries de s’établir et de survivre/se multiplier dans des conditions favorables ont été identifiées. Le sol est l’une des principales sources de contamination, principalement si les sites étaient auparavant utilisés pour l’élimination des déchets ou l’élevage d’animaux. De plus, L. monocytogènes est omniprésente dans l’environnement et fréquemment isolée du sol.
Les événements météorologiques extrêmes, notamment les tempêtes de poussière et les inondations, pourraient provoquer des maladies d’origine alimentaire. En outre, deux mécanismes de contamination des graines ont été rapportés : 1) la germination des graines pourrait attirer des pathogènes entériques dans le sol, et 2) le semis de graines pré-contaminées. Les agents pathogènes peuvent se propager aux parties comestibles une fois que les graines (contaminées) germent.
L’eau d’irrigation est une autre source connue de contamination. L’eau des lacs et des rivières peut introduire des agents pathogènes entériques par contamination due aux eaux usées, aux excréments d’animaux ou au sol. De nombreuses études ont détecté des agents pathogènes entériques dans les cultures irriguées avec de l’eau contaminée. Les animaux servent de source de contamination par leurs matières fécales ou de vecteurs de divers pathogènes.
Salmonelle, L. monocytogèneset E. coli ont été détectés chez le bétail. La contamination est également possible lors des opérations post-récolte, telles que la préparation, l’emballage et le stockage, si elle n’est pas contrôlée conformément aux bonnes pratiques de fabrication. Les dommages aux feuilles après la récolte peuvent modifier l’environnement de la phyllosphère, fournissant ainsi des sites d’adhésion aux agents pathogènes.
Interactions bactériennes avec les plantes
Les pathogènes entériques ne font pas partie de la phyllosphère des feuilles. Les surfaces végétales sont stressantes pour les pathogènes entériques car elles ne sont pas riches en nutriments par rapport à leurs hôtes (à sang chaud). En outre, les micro-organismes sont confrontés aux fluctuations du vent, de la température, des précipitations et du rayonnement solaire. En général, colonisation bactérienne des feuilles – fixation des bactéries, multiplication et formation d’agrégats et internalisation par les pores.
Les bactéries s’attachent à la surface des feuilles par l’intermédiaire des flagelles, des fimbriae et des pili. Des études ont mis en évidence le rôle potentiel des flagelles dans l’adhésion aux produits frais. Il a été démontré que la suppression de la sous-unité primaire du flagelle réduit la capacité adhésive de E. coli cloner. La cellulose sécrétée par les bactéries agit comme constituant de la matrice du biofilm et pourrait jouer un rôle crucial lors de la fixation initiale aux plantes.
Des études ont démontré le rôle essentiel du complexe cellulose synthase dans Salmonelle à attacher aux produits frais; cependant, cela n’est peut-être pas aussi crucial pour E. coli car la suppression de la sous-unité catalytique n’a pas réussi à altérer la fixation des STEC aux épinards. Dans L. monocytogènesla liaison à la cellulose peut être essentielle pour l’attachement aux matrices végétales, car la suppression d’une protéine putative de liaison à la cellulose réduit l’attachement à la laitue, au cantaloup et aux bébés épinards.
La survie des bactéries (à la surface de la plante) après l’adhésion est un déterminant clé de leur capacité à provoquer des maladies d’origine alimentaire. Les biofilms offrent une stratégie adaptative pour persister sur les plantes et résister aux désinfectants. De nombreuses études ont montré que les bactéries pathogènes peuvent survivre sur les feuilles pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois. Quelques études ont rapporté le rôle du système de sécrétion de type 3 (T3SS) dans Salmonelle colonisation de Arabidopsis.
Plus précisément, le déficit d’une protéine effectrice T3SS dans Salmonelle les mutants ont réduit la croissance sur les feuilles. L’internalisation des bactéries dans les tissus végétaux à travers les pores de surface les aide à échapper à la désinfection, qui peut être précédée d’une colonisation stomatique. Salmonelle, L. monocytogèneset E. coli ont été signalés comme colonisant autour des pores stomatiques. Bien qu’il existe des recherches approfondies sur les composants génétiques médiateurs de l’internalisation des Salmonelle et E. colion en sait moins sur L. monocytogènes.
Réponses des plantes à la présence d’agents pathogènes
Bien que les plantes aient longtemps été considérées comme des vecteurs de transmission passifs, de plus en plus de preuves suggèrent qu’elles pourraient reconnaître des pathogènes entériques. Les plantes disposent d’un système immunitaire permettant la détection et la restriction des agents pathogènes en reconnaissant les molécules de surface, telles que les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP).
Les interactions entre les PAMP et les récepteurs de reconnaissance de formes cellulaires végétales activent une cascade de signalisation en aval, conférant une résistance. Cette cascade de signalisation, appelée immunité déclenchée par un agent pathogène (PTI), implique des processus en aval tels que la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), une expression génétique élevée liée à la pathogenèse et l’activation des voies de signalisation de défense des plantes, entre autres.
Bien que la recherche se soit concentrée sur les pathogènes des plantes, les pathogènes entériques sont de plus en plus étudiés. La flagelline est un PAMP bien signalé dans les agents pathogènes végétaux et entériques. E. coli et S. typhimurium Il a été démontré qu’ils activent la PTI médiée par les flagelles dans Arabidopsis Thaliana. Notamment, les réponses immunitaires à la flagelline peuvent être spécifiques à l’espèce, car l’exposition aux épitopes de E. coli ROS induite éclate dans la tomate mais pas dans Arabidopsis.
Plus loin, A. thaliana ne répond pas à L. monocytogènes flagelles. La fermeture des stomates se produit après la reconnaissance de l’agent pathogène pour empêcher son entrée et sa pathogenèse. Néanmoins, certains agents pathogènes des plantes peuvent inhiber la fermeture des stomates. De même, les pathogènes entériques ont développé des mécanismes pour surmonter la fermeture des stomates.
Remarques finales
Dans l’ensemble, l’augmentation des rendements agricoles est nécessaire pour garantir une alimentation suffisante à une population croissante, puisque les Nations Unies estiment que la population mondiale dépassera les 10 milliards d’ici 2100. La réduction des maladies d’origine alimentaire et du gaspillage de produits peut contribuer à assurer la sécurité alimentaire. De plus, le risque de contamination des cultures par des pathogènes entériques augmente à mesure que les populations urbaines s’étendent vers les campagnes. Ainsi, la compréhension des interactions entre plantes et microbes, visant à réduire l’adhésion et la colonisation tout au long de l’approvisionnement, pourrait contribuer à atténuer cet excès de risque.
