U.V. 651 Qualité microbiologique des denrées alimentaires Cours Toxi-infections alimentaires et microorganismes pathogènes dans les aliments (Suite) Mathieu Hernould 02/02/11

Clostridium botulinum Caractéristiques Bacille Gram +, sporulé, catalase -, mobile, Anaérobie strict Sol, eau, intestin des animaux Produit une toxine préformée dans l’aliment I II III IV groupe toxinotypes protéolytiques lipidolityque saccharolytique thermorésistance A, B ou F B, E ou F C 1 , C 2 ou D G + - D 112°C = 1 mn 104°C = 0,9 mn 77°C = 1,5 mn 80°C = 0,3-3 mn

Clostridium botulinum Croissance et survie Croissance Toxinogenèse Opt Mini pH 8,2 – 8,5 4,5 4,8 T°C 34-37°C Type E : 30°C 15-20°C Type E : 3-5°C Aw 0,94-0,93 [NaCl] Maxi 9%

Clostridium botulinum Spore Thermorésistante Groupe I : D 121 = 0,1 - 0,25 mn (12D = 3 mn) 100 = 50 mn (12D = 600 mn) Activation par un choc thermique Type A : 80°C 10 - 20 mn Type E : 60°C 10 mn Germination dans des conditions voisines des conditions de croissance

Clostridium botulinum Toxine botulique Production polypeptides d'une 20 e d'acides aminés (150 à 940 kDa ) 7 toxinotypes (A, B, C 1 , D, E, F, G) de neurotoxines Thermolabiles : détruites par une cuisson de 10 mn. à 80°C Pouvoir toxique très élevé Détection possible par tests ELISA

Clostridium botulinum Toxicité de la toxine botulique Substances toxiques Indices de toxicité Strychnine 1 Arsenic 0,03 Crotactine (venin de serpent) 10 Ricine (poison végétal) 20 Endotoxines bactériennes 0,1 Exotoxine diphtérique 2 000 Exotoxine dysentérique 700 000 Exotoxines tétanique Exotoxine botulinique

Incubation Prodromes Phase d'état Récupération Complications Clostridium botulinum Tableau clinique du botulisme Quelques heures à quelques jours Incubation Fatigue, étourdissements troubles occulaires et secrétoires Prodromes Syndrome neuroparalytique : Troubles occulaires , buccopharyngés respiratoires, intestinaux Phase d'état Récupération Complications Tétraplégie, coma mort par asphyxie (1 à 5% en France - 30 à 35 % aux U.S.A.) Plusieurs semaines

Clostridium botulinum Données épidémiologiques Allemagne Espagne Italie France Nb .cas ( (Nb . foyers) A B E nd Toxine (%) 7 (4) (3) 32 (16) 17 (8) 3 2 Principales épidémies en Europe en 1997 Pays Viande Produits industriels* Fruits légumes Autres Aliments concernés (%) 1 14 10 18 4 13 * Poisson fumé, congelé, conserves de légume Estimation du nb de cas annuel : 22 dont 17 cas hospitalisés, 1 cas décédé (INVS, 2003)

Clostridium botulinum Exemple de la contamination du jambon sec 1. Portage intestinal 2. Conditions d'abattage précaires + = Germination et toxinogénèse 3. Salage insuffisant + 4. Température insuffisante +

Clostridium botulinum Moyens de maîtrise spécifiques Limiter la contamination des aliments - Viande : bonnes pratiques d’hygiène, repos avant abattage - Produits végétaux : pelage et lavage des légumes Inhiber la germination et la croissance de Cl. botulinum - Maîtrise de la température - Acidification, réduction de l’Aw (NaCl), additifs (nitrites, sorbates…) Détruire les spores dans l’aliment - Application des barêmes de stérilisation : 12 réductions décimales (3 min à 121°C) Détruire la toxine - Faire bouillir toutes les conserves maisons pendant 10 minutes

Clostridium perfringens Caractéristiques Bacille Gram +, sporulé, catalase - Anaérobie, aérotolérant Sol, eau, intestin des animaux Croissance et survie Thermotrophe : - Croissance de 20°C à 50°C - Topt entre 37°C et 45°C pH 5,5 à 8 Aw minimale : 0,93-0,94

Clostridium perfringens Tableau clinique Aliment contaminé 106 à 108 bact/g Diarrhée Incubation (6 à 24h) Nausées Fièvre Mécanisme de pathogénicité Sporulation dans la partie distale du tube digestif et production d ’entérotoxine en grande quantité Aliments incriminés Plats cuisinés à base de viande laissés à T° ambiante Estimation de nb de cas annuel épidémiques et sporadiques : 8928 dont 107 cas hospitalisés, 8 cas décédé (INVS, 2003)

Bacillus cereus Caractéristiques Bacilles Gram + sporulés Catalase + Mobiles Aéro-anaérobie Activité hémolytique Croissance et survie Thermotrophe : - Croissance de 6°C à 55°C - Topt entre 30°C et 37°C (tg= 18 à 27min) pH 4,5 à 9,3 Aw minimale: 0,95 Thermorésistance des spores : 3 min à 100°C

Bacillus cereus Tableau clinique Diarrhée 96% Syndrome diarrhéique Incubation + longue (6 à 24h) Toxi-infection Crampes abdominales 75% Vomissements 23% 2 formes Vomissements 100% Syndrome émétique Incubation courte (1à 6h) Intoxination Douleurs abdominales 100% Diarrhée 30% Estimation de nb de cas annuel épidémiques et sporadiques : 701 dont 84 cas hospitalisés, 0 cas décédé (INVS, 2003)

Bacillus cereus Aliments incriminés Bactérie ubiquiste Sol, environnement Tous les aliments Riz mais aussi : Viandes plats cuisinés Pâtisseries… Plus spécialement Conditions de toxinogenèse : Contamination puis multiplication jusqu’à 105 bactéries/g Toxinogénèse entre 20°C et 40°C Toxine émétique stable à 4°C, détruite après 90 min à 126°C

Listeria monocytogenes Caractéristiques Branche phylogénétique des Clostridium, voisin des genres Brochotrix, Staphylococcus et Streptococcus Six espèces du genre Listeria : L. monocytogenes, L. ivanovii, L. seeligeri, L. innocua, L. welshimeri et L. grayi Espèces pathogène : L. monocytogenes (homme et animaux) et L. ivanovii (animaux uniquement) Petit bacille Gram positif aux extrémités arrondies, non sporulé, catalase +, oxydase -, aéro-anaérobie facultatif Mobile à 20°C et 25°C par flagelle péritriche mais pas à 37°C

Listeria monocytogenes Caractéristiques L monocytogenes, L. seeligeri, L ivanovii : hémolytique test CAMP : Hémolyse accentuée avec Staphylococcus aureus pour L. monocytogenes et L.seeligeri et avec Rhodococcus equi, pour L ivanovii Réduction des nitrates et production d'acide à partir du D-xylose, du L-rhamnose, du mannitol et de l'alpha-méthyl-D-mannoside

Listeria monocytogenes Caractéristiques sérotypie basée sur les antigènes flagellaires et somatiques: 12 sérovars. 40 à 70 % des souches isolées chez l'homme appartiennent aux sérovar 4 b et 1/2 . Germes ubiquitaires : sol, plantes, eaux d’égout, ensilages, rivières. Isolés chez 50 espèces animales Portage sain (homme et animaux)

Listeria monocytogenes Croissance et survie Psychrotrophe : développement entre 0 et 45°C (optimum 37°C) pH limite (croissance) :5,5 Résistance aux pH acides Survie en présence de 10% de NaCl Détruite par pasteurisation ( D72 = 2 secondes ) Ex : jaune d'oeuf traité 3,5 minutes à 61°C : réduction 2,5 log

Listeria monocytogenes Tableau clinique de la listériose Incubation longue : quelques jours à plusieurs semaines Chez la femme enceinte : syndrome pseudo-grippal (fièvre, maux de tête) ou aucun signe - avortement ou accouchement prématuré Chez le nouveau- né : septicémie, méningite, atteintes pulmonaires Chez l’adulte immunodéprimé : méningites, méningo-encéphalites… Personnes risque : femmes enceintes, personnes immunodéprimées Taux de mortalité élevé (31 % pour 1998-99-00) Déclaration obligatoire depuis 1998

Listeria monocytogenes Mécanisme de pathogénicité

Listeria monocytogenes Les différentes phases de l ’infection par L. monocytogenes (Cossard, 2001)

Listeria monocytogenes Données épidémiologiques Principales épidémies en France : 1992 279 (31) Langue de porc 1993 39 (11) Rillettes 1995 25 (5) Brie au lait cru 1997 15 (2) Fromage au lait cru 1999 6 (2) 1999-2000 32 (9) Langue de porc ? Estimation du nb de cas annuel épidémiques et sporadiques : 304 dont 304 cas hospitalisés, 78 cas décédé (INVS, 2003)

Listeria monocytogenes Moyens spécifiques de maîtrise Contamination : - Ex. du lait cru : bonne pratiques d’hygiène de traite - Ex. des produits de charcuterie : nettoyage et désinfection du matériel et des surfaces Développement Réfrigération rapide et précoce des denrées Maintien de la chaîne du froid entre 0 et 4°C Respect des DLC Survie Cuisson à plus de 65°C pendant plusieurs minutes

Campylobacter thermotolérants Caractéristiques Famille des Campylobacteriacae Bacilles incurvés asporulés Gram-, oxydase+, catalase + Mobilité caractéristique par flagelle polaire, mésophiles Microaérophiles : Cultivent en présence d ’une atmosphère appauvrie en oxygène et enrichie en CO2 (10%)

Campylobacter thermotolérants Croissance et survie Thermotolérants - Croissance entre 25 et 45 °C - Topt 42°C pH limite : 4,5 Aw limite : 0,98 NaCl ≤ 1,5 % Destruction par cuisson à cœur plusieurs minutes à 65°C (D60 = 0,3 min dans la viande)

Campylobacter thermotolérants Tableau clinique de la campylobactériose Espèces pathogènes : C.coli, C. lari, et C. upsaliensis C. jejuni Incubation longue de 1 à 7 jours Symptômes : maux de tête, forte fièvre en quelques heures, phase diarrhéique de 2 à 10 jours , phase de récupération de 2 jours à 3 semaines Dose infectieuse : dépend de l ’aliment vecteur: pour le lait, dose minimale de 500 à 106 cellules Colonise le tube digestif avec facilité (37-39°C, microaérophilie, résistance aux sels biliaires, mobilité)

Campylobacter thermotolérants Mécanisme de pathogénicité Adhésion à la surface épithéliale, pénétration du mucus, et association aux cellules épithéliales intestinales. Effets cytotoxiques : production de 2 types toxines : entérotoxine (60 à 70 Kda) et cytotoxines.

Campylobacter thermotolérants Données épidémiologiques Aliments incriminés : Viande de volaille, lait cru, viandes et abats rouges de boucherie Denrées crues ou insuffisamment cuites (lait cru ou volailles pas assez cuites). Contaminations croisées lors de l ’ utilisation de la viande de volaille rôtie, découpe de légumes, planche où a été découpée la volaille. Estimation du nb de cas annuel : 12796 à 17322 dont 2518 à 3516 cas hospitalisés, 13 à 18 cas décédé (INVS, 2003)

Escherichia coli STEC (shiga-like toxin E. coli) Caractéristiques Famille des enterobacteriacae Bacille Gram- oxydase-, croissance à 44° sorbitol - et  glucuronidase – (différent des autres E. coli) sérogroupe O (somatique), H(flagellaire), K (capsulaire) Ex : E.coli O157:H7 Production de 2 vérotoxines : Shiga-toxine1 et Shiga-toxine2 la plus courante Production d’hémolysines

Escherichia coli STEC (shiga-like toxin E. coli) Caractéristiques Sur la base du tableau clinique,et de la pathogénie, 6 groupes d ’E.coli : - entérohémoragiques (EHEC) E.coli O157:H7 - entérotoxinogénes( ETEC) - entéropathogénes(EPEC) - entéroinvasifs - entéroaggrégatifs - E.coli d ’adhésion diffuse

Escherichia coli STEC (shiga-like toxin E. coli) Croissance et survie Mésophiles - Croissance entre 5 et 42 °C - Topt 37°C pH limite : 4,4 Destruction par cuisson à cœur plusieurs minutes à 65°C (D64 = 0,75 min)

Escherichia coli STEC (shiga-like toxin E. coli) Tableau clinique de l’entérocolite hémorragique Incubation : 2 à 8 jours Symptômes : fortes crampes abdominales, diarrhée hémorragique Complications dans 5 à 10% des cas : syndrome hémolytique et urémique - Surtout enfants moins de 5 ans Hospitalisation : dialyse Risque d’insuffisance rénale chronique (15%) ou autres séquelles (40%) Mortalité dans 3 à 5% des cas

Escherichia coli STEC (shiga-like toxin E. coli) Données épidémiologiques Aliments incriminés : Viande bovine (viande hachée) crue ou insuffisamment cuite Produits à base de lait cru Epidémies liées à la viande hachée entre 1982 et 1996 : - USA : 9 (1083 cas) - Canada : 4 (78 cas) - Grande Bretagne : 3 (57 cas) Estimation du nb de cas annuel en France chez les enfants de moins de 15 ans : 373 à 747 dont 110 à 220 cas hospitalisés, 0,4 cas décédé (INVS, 2003)

Enterobacter sakazakii Caractéristiques Famille des entérobactéries Bacille Gram -, oxydase-, sorbitol- Espèce créée en 1980 pour la différencier de E. cloacae Pathogène opportuniste, impliqué dans des toxi-infections alimentaires chez les nourrissons et prématurés

Enterobacter sakazakii Caractéristiques Origine : intestins animaux Présence dans les poudres de lait infantiles : 0,4 à 66 CFU/100g Retrouvé dans de nombreux aliments: industries du chocolat, pommes de terre, céréale, pâtes, poudre de lait ( 18 échantillons/152) Contamination dans les brosses les cuillers , les broyeurs. Possibilité de biofilm

Enterobacter sakazakii Développement et survie Croissance de 6 à 45 ° (3,4°C pour certaines souches) Peu thermorésistantes : D58 = 0,4 à 4,2 minute Croissance de 1 UFC/ml à 107 UFC/ml en 10h à température ambiante 4 log réduction si préparation dans eau chaude à 70°C Résistante en phase stationnaire au stress osmotique et hydrique

Enterobacter sakazakii Maladie Pathogène opportuniste Manifestation clinique: Méningites, développement hydrocéphale, fatal à 50% chez les prématurés mais aussi entérocolite nécrosante Isolées du sang, du liquide cerebrospinal et des voies respiratoires Données épidémiologiques 1er cas en 1961 ; 48 entre 1961 et 2003 isolées du sang, du liquide cérébrospinal et des voies respiratoires. Cas: 1/100000 enfants ; 8,7 pour les prématurés Taux de mortalité : 20 à 50%

Vibrio parahaemolyticus, vulnificus Caractéristiques Bacilles incurvés Gram - Catalase + Aéro-anaérobie Halophiles Mésophiles Eau de mer, poissons, coquillages Tableau clinique des vibrioses V. parahaemolyticus (et cholerae) : Diarrhées, désydratation V. vulnificus : fièvre, frissons, nausées, septicémie Aliments incriminés Produits de la mer crus ou insuffisamment cuits Estimation du nb de cas annuel : 14 dont 3 cas hospitalisés, 1 cas décédé (INVS, 2003)

Bibliographie Compendium d’hygiène des aliments 2ème édition. Federighi M. coord. Ed. Economica, Paris 2005. Microbiologie Alimentaire Tome 1 : Aspect microbiologique de la sécurité et de la qualité des aliments. Bourgeois C.M., Mescle J.F., Zucca J. coord. Ed. Technique et Documentation Lavoisier, Paris 1996. Microbiologie Alimentaire. J.P. Guiraud.. Ed. Dunod, Paris 1998. La qualité microbiologique des aliments, maîtrise et critères. CNERNA-CNRS. Jouve J.L. coord. Ed. polytechnica, Paris, 1996. Les dangers biologiques. Polycopié d’enseignement de l’unité hygiène et qualité des aliments de l’Ecole Nationale Vétérinaire de Nantes. Mise à jour 2007-2008. Morbidité et mortalité dues aux maladies infectieuses d’origine alimentaire en France. Rapport de l’Institut de Veille Sanitaire (InVS), Juin 2003. (disponible sur http://www.invs.sante.fr/publications/2004/inf_origine_alimentaire/) Sites internet Site hygiène des aliments de Bruno PEIFFER technicien supérieur au ministère de l’agriculture  http://www.chez.com/guatemalt/ Institut national de veille sanitaire : informations épidémiologiques sur les toxi-infections alimentaires et accès au bulletin épidémiologique hebdomadaire http://www.invs.sante.fr/ Site de l’ASEPT, laboratoire d’analyse et de formation en hygiène des aliments http://www.asept.fr/ Site de l’agence française de sécurité sanitaire des aliments (afssa), en particulier la page des dossiers avec le dossier sur Listeria. http://www.afssa.fr/dossiers/index.asp