DST HS Thèse déchets

G5 Dual2

Description

Evaluation de la survie de bactéries pathogènes encomposts au cours du compostage et du stockage :Rôle de la fraction biotique des compostsAuteur : Mélanie LEMUNIERDiscipline : sciences de l’alimentationSpécialité : microbiologieUniversité de Bourgogne (Ecole doctorale en science de la vie et de la santé)Directeur de thèse : Philippe DANTIGNY, MCF, université de Bourgogne, DijonCo-directeur de thèse : Pascal PIVETEAU, MCF, université de Bourgogne, DijonLaboratoire de microbiologie, UMR université de Bourgogne/INRA 1232, équipe PG2MA, ENSBANA, I, esplanadeErasme, 21000 DijonPartenaires :ADEME et conseil régional de BourgogneLes déchets organiques utilisés en compostage tels que les Le compostage expérimental de 4 mélanges de déchetsboues d’épuration, les matières fécales et les ordures ménagères organiques ménagers a été réalisé en réacteur fermé avecconstituent des sources avérées de microorganismes pathogènes aération forcée en pilotes de laboratoire. La caractérisationtels que Salmonella spp. et Listeria monocytogenes. Salmonella spp., de la diversité génotypique (RAPD, PCR multiplex, sérogroupage,responsable d’infections gastro-intestinales, demeure la première PCR-RFLP et séquençage du fragment inlA) et du potentiel decause des intoxications alimentaires enregistrées dans le monde. virulence in vitro (test de virulence sur cellules épithélialesL. monocytogenes est l’agent responsable de la listériose, humaines Caco-2 et recherche d’activités ...

Informations

• Publié par: Astlio
• Nombre de lectures: 176
• Langue: Français

Extrait

12

Evaluation de la survie de bactéries pathogènes en composts au cours du compostage et du stockage : Rôle de la fraction biotique des composts

Auteur : Mélanie LEMUNIER

Discipline : sciences de l’alimentation

Spécialité : microbiologie

Université de Bourgogne (Ecole doctorale en science de la vie et de la santé)

Directeur de thèse : Philippe DANTIGNY, MCF, université de Bourgogne, Dijon

Co-directeur de thèse : Pascal PIVETEAU, MCF, université de Bourgogne, Dijon

Laboratoire de microbiologie, UMR université de Bourgogne/INRA 1232, équipe PG2MA, ENSBANA, I, esplanade Erasme, 21000 Dijon

Par tenaires: ADEMEet conseil régional de Bourgogne

Les déchets organiques utilisés en compostage tels que les boues d’épuration, les matières fécales et les ordures ménagères constituent des sources avérées de microorganismes pathogènes tels queSalmonella spp.etListeria monocytogenes.Salmonella spp., responsable d’infections gastro-intestinales, demeure la première cause des intoxications alimentaires enregistrées dans le monde. L. monocytogenes est l’agent responsable de la listériose, infection sévère d’origine alimentaire et de nature non intestinale, dont la faible incidence et le taux de mortalité important (20 à 30 % des cas) la distinguent clairement des salmonelloses.Alors que la fabrication et l’utilisation des composts sont en plein essor, les risques sanitaires que représentent l’utilisation de composts contaminés par des pathogènes humains n’ont pas été pleinement évalués. Dans ce cadre, le potentiel de survie de bactéries pathogènes telles queL. monocytogenesetSalmonella spp.a été étudié en regard de différents aspects du compostage et des composts.

Comportement deListeria spple compostage de. pendant biodéchets naturellement contaminés

Bien qu’il soit avéré que le compost peut, dans certains cas, être vecteur de microorganismes pathogènes, il existe à l’heure actuelle peu d’informations sur le comportement de L. monocytogenesau cours du compostage et sur la prévalence de ce pathogène dans les composts. Cette première partie s’intéresse donc à l’incidence deListeria spp.et deListeria monocytogenesdans des déchets organiques ménagers et donne des informations quant à l’effet du compostage et du stockage sur les populations de ce pathogène.

Le compostage expérimental de 4 mélanges de déchets organiques ménagers a été réalisé en réacteur fermé avec aération forcée en pilotes de laboratoire. La caractérisation de la diversité génotypique (RAPD, PCR multiplex, sérogroupage, PCR-RFLP et séquençage du fragment inlA) et du potentiel de virulence in vitro (test de virulence sur cellules épithéliales humaines Caco-2 et recherche d’activités enzymatiques) des isolats deL. monocytogenesa été réalisée dans le but d’évaluer la portée sanitaire de leur présence dans les composts. Les 4 mélanges de déchets étaient naturellement contaminés par des quantités importantes deL. monocytogenes(3.103 à -1 8.103 UFC.g). La population deL. monocytogenesse caractérisait par une forte diversité génotypique et phénotypique (potentiel de virulence). L’évolution de la température, les modifications physicochimiques observées pendant le compostage ont montré que le compostage s’était correctement déroulé dans les quatre réacteurs. Le compostage a permis de réduire les contaminants microbiens jusqu’à des niveaux non détectables.Toutefois, la phase thermophile s’est révélée insuffisante pour éliminer ce pathogène dans chacun des mélanges. Le déroulement de la phase de maturation a cependant permis son inactivation. La sur viedu pathogène pendant le stockage est inversement propor tionnelleau degré de maturité du compost.Après stockage, la diversité deL. monocytogenesétait réduite mais la majeure partie des souches persistantes présentaient des niveaux de virulence in vitro similaires à ceux de souches épidémiques. Cette étude confirme le maintien possible de Listeriadans les composts, particulièrement en cas d’utilisation de composts immatures ou en cas de compostage défectueux.

DÉCHETS - REVUE FRANCOPHONE D’ÉCOLOGIE INDUSTRIELLE - CAHIER DU NUMÉRO 44 - DÉCEMBRE 2006 - REPRODUCTION INTERDITE

Survie à long terme des bactéries pathogènesListeria monocytogenesetSalmonella Enteritidiset de l’indicateur de traitementEscherichia colidans des composts expérimentaux de biodéchets Dans cette seconde partie, le devenir de contaminants exogènes a été analysé à l’aide des échantillons de composts expérimentaux de biodéchets décrits précédemment. Ces échantillons ont été contaminés artificiellement par les pathogènesL. monocytogenesetSalmonella enterica subsp. enterica serotype Enteritidis, et de l’indicateur de traitement E. coli. Contrairement aux composts de boues ou de lisiers, peu de données sont disponibles sur la survie de ces microorganismes dans d’autres types de déchets comme les déchets verts ou la fraction organique des déchets municipaux. Au cours du compostage, 12 paramètres physicochimiques ainsi que 4 paramètres microbiologiques ont été suivis. Les échantillons collectés au cours du compostage ont été inoculés artificiellement et individuellement avec des souches résistantes à la rifampicine (Rifr) des 3 microorganismes précités pour permettre leur détection.Afin de simuler un stockage, les composts inoculés ont été incubés à 25 °C, et la survie des 3 microorganismes inoculés a été suivie pendant 3 mois. Les tests de survie réalisés sur les prélèvements en début de compostage ont permis d’envisager l’effet du stockage des composts immatures sur la survie de pathogènes présents initialement. Dans le cas des composts matures, les tests de sur vieont permis d’évaluer le comportement des microorganismes en cas de contamination post-compostage. Afin de simuler de façon réaliste une contamination par des microorganismes pathogènes, un faible taux d’inoculum -1 (102 UFC.g) a été choisi. Bien qu’une absence de croissance des souches inoculées de L. monocytogenes, Salmonella Enteritidis, etE. coliait été observée dans tous les composts, la survie de ces bactéries a été observée dans certains composts. Cependant, chaque souche a présenté un comportement différent dans les mélanges de déchets organiques compostés. Cette étude a permis de montrer que, comparée aux autres bactéries testées,Salmonella Enteritidis présentait la meilleure capacité de survie dans les composts de biodéchets. Toutefois,de faibles durées de survie ont été observées après inoculation dans les composts immatures. Ainsi, le bon déroulement de la phase de « fermentation » pourrait suffire à inactiver le pathogène lorsqu’il est initialement présent dans les déchets. Cependant, une survie deSalmonella Enteritidisd’au moins 3 mois a été observée dans les composts stabilisés, suggérant une possible persistance à long terme du pathogène pendant le stockage de composts matures. La survie deL. monocytogenesa été observée uniquement dans des composts immatures.Ainsi, une gestion rigoureuse de la phase de maturation pourrait permettre de limiter les risques sanitaires liés à la présence deL. monocytogenes. Aucune corrélation entre les caractéristiques physicochimiques des composts non stériles et la survie des microorganismes inoculés n’a pu être établie. Le pourcentage initial de déchets organiques ne semble pas jouer sur la survie des microorganismes inoculés. Les 3 souches étudiées ont montré une meilleure survie en composts matures stériles comparés aux composts non stériles. Ces résultats suggèrent que la microflore endogène pourrait jouer un rôle critique dans l’élimination des microorganismes pathogènes.

Impact de la microflore indigène du compost sur l’inactivation deL. monocytogenes

L’objectif de cette étude était de relier la structure de la microflore indigène du compost à la capacité à prévenir la sur viedeL. monocytogenes. Ce travail a nécessité le développement d’un milieu modèle. Ce milieu de type « thé de compost » présente l’avantage d’être liquide et de permettre de modifier de façon reproductible la microflore endogène, tout en maintenant des caractéristiques physicochimiques proches du compost. Par ailleurs, divers extraits de compost manufacturés, tels que les « thés de compost », ou non (lixiviats de compostage), sont utilisés comme fertilisants liquides en lutte biologique, ou pour l’arrosage des composts (lixiviats). Cette étude visait donc aussi à apporter des informations quant aux risques liés à l’utilisation de tels extraits liquides de compost. Des fractions solubles de compost, appelées microcosmes liquides, ont été réalisées à partir d’un compost de déchets verts matures (CReeD, France) présentant une capacité d’inhibition deL. monocytogenes. Les caractéristiques physicochimiques et microbiologiques du compost et des microcosmes liquides correspondants ont été comparées. Le comportement de L. monocytogenesa été évalué après inoculation dans les composts stériles et non stériles ainsi que dans les microcosmes. La survie du pathogène a ensuite été étudiée dans 12 microcosmes liquides différents, présentant une microflore indigène quantitativement et qualitativement modifiée. Durant ces expériences, les concentrations et la diversité (DGGE) de la microflore indigène ont été suivies. En compost comme en microcosme liquide, la survie de L. monocytogenesétait affectée par la présence d’une microflore indigène. En effet, la croissance et la persistance de L. monocytogenesa été observée dans le compost ainsi que dans le microcosme liquide stérile, tandis qu’une inactivation totale et rapide du pathogène a été observée en présence de la microflore indigène. L’utilisation des microcosmes présentant une microflore indigène modifiée a permis de montrer que l’abondance de la microflore présente dans les microcosmes n’était pas suffisante pour expliquer l’inhibition de L. monocytogenes.A l’inverse, la survie de L. monocytogenes dans les microcosmes était affectée par le niveau de diversité de la microflore. Si la microflore indigène semble jouer un rôle clé dans l’inactivation deL. monocytogenes, ces résultats suggèrent l’intervention de mécanismes d’antagonisme microbien tels que la production de molécules inhibitrices et/ou la compétition pour des substrats limitants (e.g. Fe2+). En effet, une sévère perte d’efficacité de l’inactivation deL. monocytogenesa été observée dans les microcosmes présentant les plus importantes modifications de la diversité microbienne. Certaines populations microbiennes présentes dans la microflore indigène pourraient constituer des candidats antagonistes responsables de l’inactivation deL. monocytogenes. Les résultats de cette étude suggèrent que les « thés de compost » utilisés en agriculture pourraient être protégés de la persistance deL. monocytogenes grâce à la structure de la microflore indigène résidente.■

DÉCHETS - REVUE FRANCOPHONE D’ÉCOLOGIE INDUSTRIELLE - CAHIER SPÉCIAL DU NUMÉRO 44 - DÉCEMBRE 2006 - REPRODUCTION INTERDITE

13