Depuis le développement de la microbiologie, les chercheurs ont étudié les micro-organismes présents dans la nature, soit directement à partir de la nature, soit artificiellement en laboratoire, mais ils ont toujours été étudiés de manière isolée : étudier un micro-organisme dans un milieu de culture, alors qu’en réalité ils n’existent pas sous cette forme dans l’environnement naturel. On sait que les micro-organismes vivent réellement dans le milieu naturel sous forme de biofilm. Dans cet article, nous expliquerons ce qu’ils sont et quel impact ils ont sur la sécurité alimentaire.
On estime que 99 % des cellules bactériennes vivent sous forme de biofilm et seulement 1 % sous forme libre. On peut retrouver des biofilms sur les rochers dans le lit d’une rivière, sur la coque des bateaux ou encore sur nos dents, sous forme de tartre.
La présence de micro-organismes constitue un risque majeur pour la sécurité alimentaire. Lorsque ces micro-organismes sont présents sous forme de biofilm, ils présentent des caractéristiques particulières qu’il faut connaître pour les éliminer.s.
Qu’est-ce qu’un biofilm?
Dans les années 1970, les scientifiques pensaient que la plupart des micro-organismes existaient sous forme de biofilms, mais ce n’est qu’avec le développement du microscope électronique à balayage (SEM) que l’étude des biofilms a commencé. En 2002, Duncan a défini les biofilms comme des communautés microbiennes complexes pouvant contenir des bactéries et des champignons qui synthétisent et excrètent une matrice protectrice qui les fait adhérer fortement à un support solide.
Ce support solide peut être n’importe quel type de surface, hydrophile ou hydrophobe, organique ou inorganique : aliments, plantes, acier, plastique, acier inoxydable, verre, etc.
De quoi est composé un biofilm?
Les micro-organismes
Ils peuvent être formés par une seule espèce de micro-organismes (biofilm monospécifique) ou, plus couramment, par différentes espèces de micro-organismes (biofilm multispécifique).
Dans l’industrie alimentaire, on ne trouve pas de biofilms de Listeria, une bactérie largement répandue partout, ce qui explique qu’elle ait de nombreuses occasions de former des biofilms ; elle peut former des biofilms monospécifiques et des biofilms multispécifiques. E. Coli, Salmonella ou Pseudomonas, cette dernière étant très présente en milieu clinique et formant généralement des biofilms multispécifiques avec Listeria ou Salmonella.
Matrice polymérique (EPS)
Il s’agit d’un conglomérat d’eau et de différents types de biopolymères tels que des polysaccharides, des protéines, des acides nucléiques et des phospholipides. La matrice, qui a une consistance visqueuse et collante, agit comme une barrière physique qui enveloppe et protège les micro-organismes.
Pour éliminer les biofilms, il faut briser cette barrière protectrice afin d’accéder aux micro-organismes qui s’y trouvent et de les éliminer.
Comment se forment les biofilms?
Des études en laboratoire ont montré que la formation d’un biofilm se déroule en 5 phases:
Phase d’adsorption et d’attachement : elle se produit en quelques minutes. Elle commence au moment où un micro-organisme individuel se lie à une surface. Cette fixation peut se faire par des pili ou des flagelles, par diffusion ou par gravité, mais dans tous les cas, cette fixation est faible, réversible et peut être facilement enlevée par une force mécanique.
Lorsqu’il y a de la matière organique et de l’eau sur une surface, il est plus facile pour les micro-organismes de se fixer et, par conséquent, de former un biofilm.
Phase de colonisation: se produit après 2/4 heures. Lorsque les micro-organismes ont adhéré à la surface et que les conditions du milieu sont favorables, ils commencent à se multiplier et à coloniser la surface.
Phase de formation: 6/12 heures. Les micro-organismes commencent à fabriquer le mélange de polymères, lipides, polysaccharides, etc. et l’excrètent vers l’extérieur, formant la matrice EPS. Cette matrice maintient les cellules ensemble pour former une structure en forme de toile d’araignée.
Phase de croissance/maturation: 2 à 4 jours. Au fur et à mesure que le biofilm mûrit, des canaux interstitiels se forment pour permettre l’échange de nutriments et d’eau de l’extérieur vers l’intérieur et les espèces du biofilm coopèrent entre elles pour assurer leur survie.
Phase de dispersion: 2 à 4 jours. Lorsque le biofilm est mature, il libère périodiquement quelques cellules qui colonisent d’autres surfaces pour former de nouveaux biofilms.
Comment les biofilms affectent-ils l’industrie alimentaire?
La présence de biofilms dans l’industrie alimentaire pose un problème de sécurité alimentaire car ils constituent une source potentielle de contamination persistante, ils peuvent altérer les aliments et endommager les installations et les équipements.
En raison de leur morphologie, les biofilms sont plus difficiles à éliminer que les micro-organismes à l’état libre, car ils possèdent des propriétés qu’ils n’ont pas à l’état planctonique. Les biofilms:
- Ils protègent les micro-organismes des conditions environnementales
- Les différentes espèces qui les forment coopèrent entre elles pour assurer la disponibilité de la nourriture
- Le biofilm les rend plus résistants aux biocides, car la matrice ralentit la diffusion du biocide dans le biofilm et les micro-organismes ont une physiologie différente de celle qu’ils ont sous leur forme libre (testée en laboratoire)
De mauvaises conditions d’hygiène augmentent la probabilité de développement de biofilms, car ceux-ci n’ont besoin que de nutriments, d’humidité et d’un endroit où se fixer. Il est donc nécessaire de concevoir correctement les installations, de choisir les bons produits de nettoyage et de désinfection et d’établir un protocole d’hygiène et de désinfection efficace, de l’appliquer correctement et de mettre en place des systèmes fréquents de contrôle de l’efficacité des méthodes.
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