Modélisation de la probabilité de croissance de C. sporogenes et C. botulinum groupe I en fonction du pH et de la concentration en NaCl après un traitement thermique de faible intensité

Modelling the growth probability of C. sporogenes and C. botulinum group I as a function of pH and NaCl concentration after low intensity heat treatment

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Boix
• Direction : Louis Coroller, Olivier Couvert, Stéphane André
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie, virologie et parasitologie
• Date : Soutenance le 20/01/2022
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de biodiversité et écologie microbienne
• Jury : Président / Présidente : Véronique Broussolle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Coroller, Olivier Couvert, Stéphane André, Véronique Broussolle, Christina Nielsen-Leroux, Jeanne-Marie Membré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Broussolle, Christina Nielsen-Leroux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sel

pH -- Mesure

Germination

Effets de la chaleur

Bactéries pathogènes

Mots clés libres

Germination des spores

Physiologie

Microbiologie prévisionnelle

Effet barrière

Produits à base d’olives

Spore germination

Physiology

Predictive microbiology

Hurdle technology

Olive-based product

Résumé

C. botulinum groupe I est la bactérie pathogène la plus résistante à la chaleur et son élimination nécessite de forts traitements thermiques qui peuvent nuire aux qualités des aliments. Pour limiter l'intensité des traitements thermiques, les industriels doivent associer d'autres moyens de contrôle comme l’acidification et le salage communément utilisés dans les produits à base d'olives. L’objectif de ce travail est d’étudier les effets combinés du pH et de la concentration en NaCl après un traitement thermique de faible intensité sur la croissance et la germination des spores de C. botulinum groupe I et de C. sporogenes qui est son substitut non-toxinogène et également reconnu comme espèce d’altération. Il apparait que le domaine de germination et de croissance des spores de C. sporogenes PA 3679 (limite à pH 4,8) est plus restreint que le domaine de croissance des cellules végétative (limite à pH 4,5). De plus, les traitements thermiques de faible intensité diminuent la gamme de pH et de concentration en NaCl où la germination et la croissance des spores est possible.La limite chute à 3% pour des spores traitées (5,2 min à 100 °C) alors qu’elle est de 7% de NaCl pour les cellules végétatives. Ces observations ont été étendues à plusieurs souches de C. sporogenes et C. botulinum groupe I sélectionnées en fonction de leurs caractéristiques physiologies et génétiques. Cette étude a également a mis en évidence une certaine hétérogénéité au sein des deux espèces vis-à-vis de leurs limites de croissance (pH/NaCl), de la thermorésistance de leurs spores et de leurs caractéristiques génétiques (séquençage du génome complet et création d’un arbre phylogénétique). Ces éléments permettent de confirmer la stabilité des produits à base d’olives traités thermiquement. L’association synergique du pH, du NaCl et du traitement thermique explique l’inhibition de la germination et/ou de la croissance de C. sporogenes et C. botulinum groupe I. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour optimiser les processus de formulation/fabrication des aliments afin de gérer les risques d'altération liés à C. sporogenes et apporte des informations pour mieux gérer ceux liés à C. botulinum.

C. botulinum group I is the most heat resistant pathogenic bacteria and its elimination requires strong heat treatments which can negatively affect the food. To limit the intensity of heat treatments, food industry must use other means of control such as the combination of an acid and salt medium after a low heat treatment as found in the pasteurised olive product. The objective of this work is to study the combined effects of pH and concentration of NaCl after a low intensity heat treatment on the growth and germination of C. botulinum group I spores and C. sporogenes (non-toxigenic surrogate of C. botulinum group I and spoilage bacterium). It appears that the germination and growth range of C. sporogenes PA 3679 spores (pH limit at 4.8) is more restricted than the growth range of vegetative cells (pH limit 4.5). Moreover, low intensity heat treatments (5,2 min at 100°C) decrease the growth limits from 7% NaCl for the vegetative cells to 3% NaCl for the spores.These observations were extended to several strains of C. sporogenes and C. botulinum group I selected according to their physiological and genetic characteristics. The study of their growth limits (pH/NaCl), the thermoresistance of their spores and their genetic distributions (sequencing of the complete genome and creation of a phylogenetic tree) revealed a certain heterogeneity within the two species. These conclusions were extended to explain teh stability of heat-treated olive products. The synergy between their physico-chemical characteristics explains the inhibition of germination and growth of C. sporogenes and C. botulinum group I. These results open up new avenues for optimising food formulation and processes in order to manage spoilage risks associated with C. sporogenes and provide information to better manage those associated with C. botulinum.