Université de Montréal (E) n C Étude de la flore microbienne et de la formation

Université de Montréal (E) n C Étude de la flore microbienne et de la formation du biofiim dans les systèmes de récolte de la sève d’érable par Luc Lagacé Département de pathologie et de microbiologie Faculté de médecine vétérinaire Thèse présentée à la Faculté des études supérieures en vue de F obtention du grade Philosophiae Doctor (Ph.D.) en sciences vétérinaires option microbiologie Mai, 2006 © Luc Lagacé, 2006 ‘. f_ 1 fLP 21-s Université de Montréal Directîon des bibliothèques AVIS L’auteur a autorisé l’Université de Montréal à reproduire et diffuser, en totalité ou en partie, par quelque moyen que ce soit et sur quelque support que ce soit, et exclusivement à des fins non lucratives d’enseignement et de recherche, des copies de ce mémoire ou de cette thèse. L’auteur et les coauteurs le cas échéant conservent la propriété du droit d’auteur et des droits moraux qui protégent ce document. Ni la thèse ou le mémoire, ni des extraits substantiels de ce document, ne doivent être imprimés ou autrement reproduits sans l’autorisation de l’auteur. Afin de se conformer à la Loi canadienne sur la protection des renseignements personnels, quelques formulaires secondaires, coordonnées ou signatures intégrées au texte ont pu être enlevés de ce document. Bien que cela ait pu affecter la pagination, il n’y a aucun contenu manquant. NOTICE The author of this thesis or dissertation has granted a nonexclusive license allowing Université de Montréal to reproduce and publish the document, in part or in whole, and in any format, solely for noncommercial educational and research purposes. The author and co-authors if applicable retain copyright ownership and moral rights in this document. Neither the whole thesis or dissertation, nor substantial extracts from it, may be printed or otherwise reproduced without the author’s permission. In compliance with the Canadian Privacy Act some supporting forms, contact information or signatures may have been removed from the document. While this may affect the document page count, it does flot represent any Ioss of content from the document. Université de Montréal Faculté des études supérieures Cette thèse intitulée Étude la flore microbienne et de la formation du biofiim dans les systèmes de récolte de la sève d’érable présentée par: Luc Lagacé a été évaluée par un jury composé des personnes suivantes Serge Messier, président-rapporteur Mario Jacques, directeur de recherche Denis Roy, codirecteur Daniel Perron, membre du jury Jacques Goulet, examinateur externe représentant du doyen de la FES 111 RÉSUMÉ Les travaux présentés dans cette thèse concernent dans un premier temps, la composition de la communauté microbienne de la sève qui a été étudiée à Laide de la technique ARDRA et du séquençage partiel de l’ADN codant pour l’ARN ribosomal 16S appliqués sur un grande nombre de souches bactériennes isolées dc la sève à la sortie des entailles. Les résultats montrent 1’ évolution de la contamination microbienne en cours de saison ainsi que la grande diversité de la communauté microbienne de la sève avec 22 genres bactériens différents répertoriés ainsi que la dominance des bactéries du genre Pseudomonas et Ratstonict. La plus grande diversité a d’ailleurs été observée à la mi-saison avec une valeur d’indice de diversité de Shannon de 1,1. Dans un deuxième temps, notre étude a porté sur la caractérisation du biofiim dans le système de collecte de la sève à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), de dénombrements microbiens et de la technique PCR-DGGE appliqués à des échantillons de sève et de surfaces correpondantes. La formation du biofilm a été observée autant à la surface des collecteurs latéraux que principaux par la MEB. Par les profils de bandes obtenus sur gel DGGE, une plus grande diversité a été obtenue dans la communauté microbienne de la sève par rapport à celle du biofiim correspondant. Cette diversité avait également tendance à diminuer en fonction de l’avancement dc la saison. De plus, 12 bandes majeures ont été révélées par l’analyse DGGE de l’ensemble des échantillons. iv Après séquençage de ces bandes, la prédominance du genre Pseudornonas a été identifiée en plus de la présence du genre Rahne!ta et d’autres genres non-identifiés. finalement, la susceptibilité de Pseudomonas marginalis isolé du système de récolte de la sève envers quatre produits biocides a été évaluée selon deux modes de croissance (planctonique ou biofilm) et selon différentes conditions de températures et de temps d’incubation. La production du biofilm a été effectuée à partir de la sève d’érable à l’aide du système MBECTM. Ce système a permis de produire des biofiims hautement reproductibles pour toutes les conditions testées. Par ces essais, il a été démontré qu’une plus grande concentration en produit biocides (—5Ox) était nécessaire afin d’éliminer le biofiim par rapport à celle nécessaire à l’élimination de cellules planctoniques. Ceci démontre le niveau de résistance à la désinfection du biofiim de P. marginalis par rapport au mode de croissance planctonique. L’hypochlorite de sodium et L’acide peracétique ont montré une plus grande efficacité à éliminer le biofilm comparativement au peroxyde d’hydrogène et aux ammoniums quaternaires. Selon ces résultats, l’hypochlorite de sodium et l’acide peracétique seraient à prévilégier pour l’assainissement du sytème de collecte de la sève. Les résultats de ces travaux mettent l’emphase sur le contrôle de la contamination microbienne et de la formation du biofilm et offrent les bases nécessaires au développement futur de moyens permettant l’optimisation de la qualité des produits acéricoles. Mots-clés : ARDRA, bactéries, biocides, biofilm, DGGE, érable, MBEC, sève, sirop V ABSTRACT This thesis ftrst describes the composition of the microbial cornmunity of maple sap through the use of the ARDRA technique and partial sequencing of 16$ rRNA genes on a high number of bacterial isolates obtained from maple sap samples corning out of the tapholes. Results show the growth ofrnicrobial populations during the season and the great diversity of the microbial comrnunity with 22 different bacterial genera encountered. Predominance of the Pseudomonas and Ratstonia genera was obseiwed among these communities. The highest diversity was obtained at rnid-season with a value of Shannon diversity index of 1.1. Our study then characterized the formation of biofiim in the sap collection system by scanning electron rnicroscopy (SEM), microbial counts and the PCR-DGGE technique applied to samples of sap and corresponding surfaces. Biofilm formation was observed on both lateral and main unes of the collection system by SEM. from DGGE banding patems obtained, a higher bacterial cornrnunity diversity was observed in sap cornpared to corresponding biofiim. Diversity profile of bacterial cornmunity also showed a decreasing trend as the season progressed. Furthennore, 12 major bands were observed afier DGGE analysis. Sequencing of thcse bands revealed the predominance of the Pseudornonas genus in the sap and biofilrn communities and also the presence of the Rahnetta genus as well as other unidentified genera. Finally, the susceptibility of planktonic and biofilm ceils of Psetidornonas marginatis isolated from the sap collection system to 4 commonly used biocides was evaluated under vi different temperature and growth tirnes conditions. Biofiim production was perfonTled in maple sap using the MBECTM device. This system was able to provide highly reproducible biofiims for each set of conditions tested. Resuits dernonstrated that higher (-5Ox) concentrations of biocides were necessary to elirninate biofiims cornpared to those used to elirninate planktonic celis showing the high level of resistance of biofiim to biocide treatrnents. Sodium hypochiorite and peracetic acid were more efficient in eliminating biofiims compared to hydrogen peroxide and quaternaly-amrnoniurn based sanitizers. According to the resuits obtained, sodium hypochiorite and peracetic acid would be more appropriate for maple sap collection system sanitation. The resuits of this work put the ernphasis on controling the microbial contamination and the biofiim formation and provide the basis to develop better production pratices that wiII improve the overali quality of maple products in the future. Keywords ARDRA, bacteria, biocides, biofiim, DGGE, maple, MBEC, sap, syrup vii TABLE DES MATIÈRES RÉSUMÉ iii ABSTRACT y LISTE DES TABLEAUX x LISTE DES FIGURES xii LISTE DES ABBRÉVIATIONS xv REMERCIEMENTS xvi INTRODUCTION RECENSION DE LITTERATURE 3 PORTRAIT DE L’INDUSTRIE ACERICOLE 3 La production de sirop d’érable 3 Les pays producteurs 4 Le Québec acéricole 5 Lexportation 6 Les techniques de production 6 La composition chimique et les propriétés de la sève et du sirop d’érable 10 La qualité des produits acéricoles 1 5 LA MICROFLORE DE LA SÈVE D’ÉRABLE 18 Contamination microbienne de l’entaille de l’érable 18 Contamination microbienne du système de collecte de la sève 20 Importance de la contamination microbienne sur la qualité 22 LE BIOFILM 22 Définition du biofiim 23 Modèle de développement du biofilm 24 Facteurs impliqués dans le développement du biofilm 26 Adhésion initiale 26 Adhésion, formation de micro-colonies et début de production d’EPS 28 Maturation du biofiim 30 Dispersioti des cellules libres 32 La résistance des biofilms aux agents antirnicrobiens 34 viii Le glycocalemme. 35 L’état physiologique des communautés microbiennes du biofilm 36 Facteur de réponse générale aux stress 37 Les pompes à efflux 37 Communication inter-cellulaire et résistance des biofilms 38 LES DESINFECTANTS ET L’ASSAINISSEMENT DU SYSTEME DE RECOLTE DE LA SEVE 39 But de la désinfection 39 Les principaux désinfectants et leur mode uploads/Litterature/ lagace-luc-2006-these.pdf

Tags
littérature maple biofiim bacterial microbial microbiol.
Documents similaires
  • 22
  • 0
  • 0
Afficher les détails des licences
Licence et utilisation
Gratuit pour un usage personnel Attribution requise
Partager