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Résumé

Les 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. En utilisant la microscopie confocal à balayage laser combinée à un double système rapporteur fluorescent, son expression a été suivie au sein de microcolonies d’E. coli O157:H7 en matrices d’hydrogel (comme la viande hachée ou le fromage à pâte molle). Une expression spatiale différentielle a été observée dans les hydrogels acides avec une forte expression de gadB à la périphérie de la microcolonie. En présence de Lactococcus lactis, les microcolonies d’E. coli O157:H7 présentaient une hétérogénéité d’expression de gadB similaire. Par ailleurs, la survie d'E. coli O157:H7 à un stress gastrique acide (pH 2) était significativement augmentée pour les cellules bactériennes issues de microcolonies dans des hydrogels acides par rapport à des cellules planctoniques. Ces travaux ont mis en évidence des différences inhérentes dans la physiologie bactérienne et la virulence entre des produits alimentaires liquides et structurés. Ceci souligne l'importance de stratégies d’évaluation et de contrôle des risques sanitaires adaptées.

Résultats

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 rapporteur fluorescent 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 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.

Perspectives

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.

Valorisation

Saint Martin C, Caccia N, Darsonval M, Grégoire M, Combeau A, Jubelin G, Dubois-Brissonnet F, Leroy S, Briandet R, Desvaux M. 2023. Spatially localized expression of glutamate decarboxylase gadB in Escherichia coli O157:H7 microcolonies in hydrogel matrix. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2023.02.16.528592

Références bibliographiques

• 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. https://doi.org/10.1111/1541-4337.13020
• 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. doi: 10.1016/j.fm.2021.103965. https://doi.org/10.1016/j.fm.2021.103965

Illustration

Spatialisation de l’expression de gadB chez E. coli O157:H7 en microcolonie issue de matrices d’hydrogel neutre (pH 7, à droite) ou acide (pH 5, à gauche). La fluorescence rouge est constitutive et la fluorescence verte correspond à l’induction de l'expression de gadB.