Novel Lytic Enterococcus Phage as a Biocontrol Strategy for Multidrug-Resistant Enterococcus faecalis Biofilms on Food-Contact Surfaces: Genomic and Functional Insights

Dans le monde caché de la sécurité alimentaire, un problème persistant rôde sur les surfaces des usines de transformation laitière. Il ne s'agit pas d'une seule bactérie, mais d'une communauté de celles-ci, vivant ensemble dans une couche gluante et protectrice appelée biofilm. Ces communautés sont formées par des bactéries comme Enterococcus faecalis, qui sont naturellement robustes et peuvent survivre dans des conditions difficiles, de la chaleur intense aux environnements salins. Une fois qu'elles s'accrochent aux équipements en acier inoxydable et construisent ces biofilms, elles deviennent incroyablement difficiles à éliminer. Les produits chimiques de nettoyage standards échouent souvent car la substance gluante agit comme un bouclier, protégeant les bactéries à l'intérieur. C'est une préoccupation majeure car ces bactéries peuvent transporter une résistance aux antibiotiques, ce qui les rend dangereuses pour la santé humaine, et elles peuvent altérer les aliments ou contaminer la ligne de production. Les scientifiques cherchent depuis longtemps un moyen de briser ces boucliers sans utiliser de produits chimiques plus agressifs qui pourraient endommager l'équipement ou les aliments eux-mêmes.

Une équipe de chercheurs égyptiens et japonais s'est tournée vers le propre prédateur de la nature pour résoudre ce problème : le bactériophage. Ce sont des virus qui chassent spécifiquement les bactéries. Contrairement aux virus qui infectent les humains, les bactériophages ne ciblent que les cellules bactériennes. Ils fonctionnent en se fixant à une bactérie, en injectant leur matériel génétique, et en transformant la cellule en une usine qui produit davantage de virus jusqu'à ce que la cellule éclate et meure. Les chercheurs ont isolé deux de ces virus à partir d'échantillons d'eaux usées, cherchant ceux qui ciblent spécifment l'intrigant Enterococcus faecalis. Ils ont trouvé deux candidats, nommés BV26 et BV34, et ont entrepris de voir s'ils pouvaient survivre aux conditions difficiles d'une usine laitière et éliminer efficacement les biofilms bactériens.

Les chercheurs ont d'abord examiné l'apparence physique de ces virus à l'aide de puissants microscopes électroniques. Ils ont découvert que les deux virus appartiennent à une famille caractérisée par une tête hexagonale et une longue queue flexible, ressemblant à une minuscule seringue prête à frapper. Ils ont ensuite testé la capacité de ces virus à survivre dans différents environnements. Les résultats étaient prometteurs. Les virus sont restés actifs sur une large gamme de niveaux d'acidité, de très acide à très alcalin, et ils pouvaient résister à des températures allant jusqu'à 50 degrés Celsius. Plus surprenant encore, ils n'ont pas été affectés par la lumière ultraviolette, une méthode courante utilisée pour stériliser les surfaces. Cela signifie que ces virus pourraient potentiellement être utilisés dans des installations qui dépendent de la lumière UV pour le nettoyage, car les virus ne seraient pas tués par le processus.

Pour s'assurer que ces virus étaient sûrs à utiliser, l'équipe a séquencé l'intégralité de leur code génétique. Ils cherchaient tout signe que les virus pourraient porter des gènes nocifs, tels que ceux qui causent des maladies ou rendent les bactéries résistantes aux antibiotiques. L'analyse a montré que les virus étaient purement lytiques, ce qui signifie qu'ils ne font que détruire leurs hôtes et ne s'intègrent pas dans l'ADN bactérien pour rester dormants. Crucialement, la carte génétique n'a révélé aucun facteur de virulence ni de gène de résistance aux antibiotiques, confirmant que les virus sont sûrs pour une utilisation dans les environnements de production alimentaire. L'étude génétique a également montré qu'un des virus, BV26, était distinct d'autres virus connus, représentant une nouvelle lignée dans la famille des chasseurs d'Enterococcus.

L'équipe est ensuite passée au test le plus critique : ces virus pouvaient-ils réellement empêcher les bactéries de former un biofilm ou détruire un biofilm déjà existant ? Ils ont fait croître les bactéries sur des coupons d'acier inoxydable, qui simulent les surfaces métalliques trouvées dans l'équipement laitier. Lorsqu'ils ont appliqué le virus pour empêcher les bactéries de s'accrocher, ils ont constaté que l'effet dépendait du nombre de virus utilisés. À la concentration la plus élevée, le virus a empêché les bactéries de former un biofilm significatif, réduisant le nombre de bactéries de plus de trois ordres de grandeur sur cinq jours. Cela signifie qu'au lieu de millions de bactéries, seules quelques milliers restaient.

Encore plus impressionnant fut la capacité du virus à nettoyer un désordre existant. Les chercheurs ont laissé un biofilm mature croître sur l'acier pendant cinq jours, créant une couche épaisse de bactéries bien établie. Ils ont ensuite appliqué le virus et observé ce qui se passait au cours des 24 heures suivantes. En seulement un jour, le virus avait réduit le nombre de bactéries dans le biofilm mature de près de sept ordres de grandeur. C'est une réduction massive, effaçant efficacement la vaste majorité de la colonie bactérienne qui avait mis des jours à se construire. Le virus n'a pas seulement empêché les bactéries de croître ; il a activement démantelé la communauté existante.

L'étude conclut que ce virus spécifique, BV26, est un outil robuste et efficace pour la sécurité alimentaire. Il est assez stable pour survivre aux conditions variables d'une usine laitière, assez sûr pour être utilisé sans crainte de propager la résistance, et assez puissant pour à la fois prévenir et éliminer les films bactériens tenaces sur les surfaces métalliques. Bien que les chercheurs notent que des tests supplémentaires dans des conditions industrielles réelles sont nécessaires, les résultats suggèrent une nouvelle façon naturelle de garder les équipements de transformation alimentaire propres. En utilisant un virus qui cible spécifiquement les bactéries problématiques, l'industrie pourra maintenir des normes d'hygiène plus élevées sans compter uniquement sur les désinfectants chimiques auxquels les bactéries ont appris à résister.