Thèse ou mémoire avec insertion d’articles. / Pour les transformateurs de l'industrie agroalimentaire, garantir la salubrité de leurs produits est une priorité absolue. Chaque étape de la production, de la manipulation des ingrédients aux différents procédés, peut potentiellement engendrer des maladies d'origine alimentaire. Les virus entériques, tels que le norovirus humain et le virus de l'hépatite A, sont des pathogènes pouvant mettre en danger le consommateur. Afin de minimiser ces risques, diverses méthodes de désinfection, tant physiques que chimiques, sont employées. Cependant, les propriétés structurales des différents genres viraux rendent difficile l'obtention d'un traitement virucide à large spectre. Pour cette raison, ce projet porte sur l'utilisation de composés chimiques novateurs à base de peracides pour l'inactivation virale. Pour atteindre cet objectif, quatre désinfectants ont été testés à différentes concentration (50, 80, 250, 500 et 1000 ppm) et temps de contact (0,5 1, 5, et 10 min) en solution liquide, sur de l'acier inoxydable et sur des petits fruits (fraise et bleuet). En solution liquide, l'acide perlevulinique avec du dodécyle sulfate de sodium (SDS) a permis une réduction du norovirus murin (MNV-1) de 3 logs, tandis que l'acide peracétique a provoqué une réduction de 2,24 logs en 0,5 minute. Seul l'acide peracétique a permis une réduction de 3 log en 0,5 minute sur l'acier inoxydable à 80 ppm. L'acide peracétique a d'ailleurs été l'unique désinfectant testé capable d'inactiver 3 logs de MNV-1 à la surface des bleuets à une concentration de 80 ppm pendant 30 secondes. Malheureusement, aucun des désinfectants n'a été en mesure d'inactiver au moins 2 logs de VHA et de VHE, peu importe la concentration et temps de contact. Éventuellement, les résultats de ce projet de maîtrise permettront le développement de nouvelles alternatives efficaces pour permettre l'inactivation de virus entériques dans l'industrie alimentaire par la création de nouveaux composés chimiques efficaces. / For processors in the food industry, ensuring the safety of their products is a top priority. Every step of production, from handling ingredients to different methods, has the potential to cause foodborne illness. Enteric viruses, such as human norovirus and hepatitis A virus, are pathogens that can endanger the consumer. In order to minimize these risks, various methods of prescription, both physical and chemical, are employed. However, the structural properties of the different viral speces make it difficult to achieve broad-spectrum virucidal therapy. For this reason, this project focuses on the use of new chemical compounds based on peracids for viral inactivation. To achieve this objective, four disinfectants were tested at different concentrations (50, 80, 250, 500 and 1000 ppm) and contact time (0.5 1, 5, and 10 min) in liquid solution, on stainless steel and on berries (strawberries and blueberries). In liquid solution, perlevulinic acid with sodium dodecyl sulfate (SDS) provided a 3-log reduction of murine nororivus (MNV-1), while perlevulinic acid caused a 2.24-log reduction in 0.5 min. Only peracetic acid provided a 3 log reduction in 0.5 minutes on stainless steel at 80 ppm. Peracetic acid was the only disinfectant tested to inactivate 3 logs of MNV-1 on the surface of blueberries at a concentration of 80 ppm for 30 seconds. Unfortunately, none of the disinfectants were able to inactivate at least 2 logs of HAV and HEV, regardless of concentration and contact time. Eventually, the results of this master's project will allow the development of new effective alternatives to enable the inactivation of enteric viruses in the food industry through the creation of new effective chemical compounds.

Ce mémoire de thèse s'inscrit dans la problématique de l'Evaluation Des Risques Ecotoxicologiques (EDREcotox) liés aux rejets d'effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques. Le premier objectif vise à améliorer la connaissance des effets écotoxicologiques des effluents hospitaliers. Pour cela, nous avons étudié d'une part, les effets combinés des principaux polluants contenus dans ces effluents vis-à-vis de Daphnia magna et, d'autre part, les effluents provenant d'un hôpital d'une grande ville française, en intégrant leur caractérisation physico-chimique et écotoxicologique approfondie. Nous avons alors mis en œuvre des EDREcotox basées sur les différentes approches préalablement étudiées (substances, substances avec effets combinés, bioessais mono-spécifiques et pluri-spécifiques). Le second objectif de ce travail vise à contribuer à l'amélioration des méthodologies de caractérisation des effets écotoxicologiques, à la fois d'un point de vue général et pour le scénario spécifique étudié : « rejets des effluents d'un hôpital d'une grande ville du Sud-Est de la France dans le réseau d'eaux usées en direction de la station d'épuration puis du cours d'eau ». Les résultats obtenus montrent que les effets combinés des mélanges de désinfectants/surfactants étudiés sont additifs vis-à-vis de D. magna. Quelle que soit l'approche utilisée, nos résultats révèlent la toxicité des effluents étudiés. Les EDREcotox montrent cependant que, dans le cas de notre scénario, le risque écotoxicologique est faible pour les organismes du milieu récepteur. Nos recherches ont également permis de proposer une méthodologie de caractérisation des effets écotoxicologiques basée sur une première étape constituée d'une approche intégrée. Enfin, ce travail permet d'aboutir à des recommandations pour une meilleure gestion des effluents hospitaliers.

Les campylobacters sont des bactéries zoonotiques responsables d'entérites chez l'homme. La viande de volaille est considérée comme une source importante de contamination. Il a été suggéré que les désinfectants et les stress subis par les bactéries au cours des procédures de nettoyage et désinfection et des procédés d'abattage des volailles puissent favoriser la sélection de gènes de résistance aux antibiotiques. Afin d'explorer cette hypothèse, des prélèvements dans 4 abattoirs de volailles ont été réalisés au cours de 9 visites. Les niveaux de résistance des campylobacters isolés ont été déterminés par la méthode de dilution en milieu gélosé pour 6 antibiotiques et 2 substances actives entrant dans la composition de désinfectants. Des souches isolées dans l'environnement des abattoirs après nettoyage et désinfection et sur les carcasses de volailles avant l'entrée en salle de ressuage, ont été génotypées avec la technique de PCR-RFLP des gènes pfla/gyrA et flaA. Nos résultats montrent d'une part que les campylobacters sont capables de survivre aux opérations de nettoyage et de désinfection dans les abattoirs de volailles, et que ces souches sont susceptibles de contaminer les carcasses de volailles. D'autre part, nos résultats indiquent que les opérations d'abattage et les procédures de nettoyage et désinfection dans les abattoirs de volailles ne semblent pas favoriser la sélection de souches de campylobacter résistantes aux antibiotiques.

Les norovirus sont maintenant reconnus mondialement comme étant la cause majeure de maladies d'origine alimentaire. Deux causes majeures expliqueraient la recrudescence des cas d'empoisonnements alimentaires d'origine virale: leur très grande stabilité dans l'environnement facilitant ainsi leur transfert et leur résistance à la majorité des approches de lutte contre les microorganismes pathogènes tels que la désinfection chimique. L'objectif général de ce projet était d'étudier et de caractériser le phénomène d'attachement des norovirus humain et murin aux surfaces inertes en fonction des différents paramètres physico-chimiques (pH et humidité relative) et d'évaluer l'impact de ce phénomène sur la sensibilité des norovirus aux désinfectants chimiques domestiques. Les résultats obtenus ont démontré un meilleur attachement à pH acide ou neutre peu importe l'humidité relative. On a d'ailleurs observé un attachement moindre lorsque le norovirus murin était sous des conditions de pH 9 et de faible humidité relative comparativement au norovirus humain où aucune différence n'a été observée selon les différentes conditions. Pour les deux virus, un attachement maximal a été observé après un temps de contact de 10 minutes. L'évaluation de la sensibilité des norovirus aux différents désinfectants chimiques a montré une plus grande sensibilité aux composés chlorés avec une réduction virale supérieure à 3 log comparativement aux alcools ou aux ammoniums quaternaires qui n'ont permis qu'une faible réduction généralement inférieure à 1 log. On a également noté que le norovirus murin est généralement plus sensible que le norovirus humain.

Le travail de thèse décrit dans ce manuscrit porte sur l’étude de la présence de biocides désinfectants dans les produits laitiers et sur l’impact des procédés de transformation du lait sur l’apparition de produits néoformés. Les biocides désinfectants sont des composés chimiques utilisés quotidiennement en industrie laitière lors des procédures de nettoyage-désinfection (ND) des surfaces en contact avec les aliments. Les ammoniums quaternaires de type chlorure de Benzalkonium (BACs) et chlorure de dialkyldimethylammonium (DDACs), et l’Aminopropyldodécylpropane diamine sont les désinfectants les plus largement utilisés en industrie laitière. Ces biocides peuvent entrainer des résidus sur les surfaces alimentaires, ce qui présente un risque pour la santé du consommateur. Dans le but de mesurer l’exposition des consommateurs, deux méthodes analytiques fiables ont été développées pour l'analyse de ces substances dans les produits laitiers impliquant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Le lait cru de vache, la poudre de lait entier, les fromages à pâte pressée cuite et les fromages fondus ont été sélectionnés pour représenter la diversité des produits laitiers. L'évaluation des performances de chacune des méthodes a été réalisée par une approche globale basée sur le profil d'exactitude. Pour la plupart des composés et des matrices étudiés, les méthodes d'analyse ont été validées sur l’intervalle de dosage de 5 à 150 μg / kg. Pour répondre au questionnement de l'impact des procédés de transformation du lait sur les résidus de biocides désinfectants, l'évolution des teneurs en composés et leur devenir dans les différentes matrices issues du lait ont été étudiées. Pour cela, deux études de faisabilité mettant en oeuvre des comparaisons d'empreintes chimiques globales, acquises par spectrométrie de masse à haute résolution, de fromages fondus et de fromages à pâte dure (contaminés vs témoins) ont été réalisées. Ces études ont permis de détecter 4 ions discriminants liés à la présence de biocides dans le fromage fondu. Leur identification reste à réaliser. Tout ce travail a été réalisé à des fins de sécurité alimentaire. La première partie est à l'élaboration de méthodes analytiques ciblées pour les résidus de biocides dans le lait et les produits laitiers permettant ainsi de mesurer les résidus de biocides sur les denrées alimentaires. Ces mesures sont nécessaires pour effectuer une analyse du risque liée à ces résidus. La deuxième partie est en relation avec la question du comportement des résidus de biocides lors de la transformation du lait présentant la stratégie, les résultats que nous pourrions obtenir et la perspective de travaux futurs. / The thesis work focuses on the presence of disinfectants biocides in dairy products and on the impact of milk processing on the possible appearance of process-induced food contaminants related to the exposition of milk with biocides. Disinfectants biocides are chemicals daily used in the dairy industry in cleaning-disinfection (CD) processes of food contact surfaces. Quaternary ammoniums as benzalkonium chloride (BACs) and dialkyldimethylammonium chloride (DDACs), and the Aminopropyldodecylpropane diamine are the most widely used disinfectants in dairy industry. These biocides can lead residues on the surfaces of food contact materials therefore present a health risk for the consumer. With aim of measuring consumers exposure, two reliable analytical methods have been developed for the analysis of these substances in dairy products involving liquid chromatography hyphenated with tandem mass spectrometry. Raw cow's milk, whole milk powder, hard pressed and processed cheeses were selected as representing the diversity of dairy products. The evaluation of the performances of each of the methods was carried out by the global approach based on the accuracy profile. For most of compounds and matrices studied, analytical methods were validated within the range of 5 to 150 μg/kg. To answer to the questioning of the impact of milk processes on biocides disinfectants residues, the evolution of compounds contents and their fate in the various matrices resulting from the milk were studied. For this, two proof-of-concept studies implementing global chemical fingerprint comparisons, acquired by High Resolution Mass Spectrometry, of processed cheese and hard pressed cheese (contaminated vs control) samples were carried out. These studies allowed to detect 4 discriminant ions linked to the presence of biocides in processed cheese. Their identification remains to be done. Whole this work is related for food safety purposes. The first part was linked to elaborate targeted analytical methods for biocides residues in milk and milk products thus allowing the measurement of biocides residues on food. These measurements are necessary for the risk analysis linked to these residues. The second part is in relation with the question of the behavior of biocides residues within milk processing presenting the strategy, the results we could obtain and the perspective for future works.

Listeria monocytogenes est une bactérie Gram positif, largement présente dans différents types d’environnement, qui peut causer une maladie rare, mais grave, la listériose. Les caractéristiques de cette bactérie, sa pathogénie et sa capacité à survivre dans des conditions difficiles, font d’elle une bactérie qui suscite des inquiétudes particulièrement dans les industries agroalimentaires. Par son caractère ubiquitaire, elle se retrouve aussi dans ce type d’environnement et, par conséquent, peut contaminer les aliments. La persistance de L. monocytogenes dans l’environnement des industries agroalimentaires est un phénomène établi, mais les mécanismes qui y conduisent font encore aujourd’hui débat. Par ailleurs, alors qu’une réglementation stricte a été mise en place dans les industries de transformation de produits prêt-à-manger en rapport avec les risques de contamination par L. monocytogenes, il n’y a, à ce jour que peu d’information disponible au Québec sur la présence de cette bactérie en amont de cette production, soit au niveau de la viande crue. Les objectifs de ce projet de thèse visent, d’une part, à étudier la distribution, la diversité et la persistance des souches de L. monocytogenes dans l’environnement de quatre abattoirs de porcs au Québec; de vérifier la présence de génotypes identifiés comme persistants dans les aliments et les cas de listériose humaine et d’établir les mécanismes de persistance de la bactérie dans l’environnement de ces industries. Les résultats de ce projet de thèse ont montré qu’après les opérations de nettoyage et de désinfection, la composition de la contamination par L. monocytogenes selon les abattoirs et les secteurs était significativement différente. Ainsi, deux abattoirs ont montré une contamination plus élevée comparativement à un autre abattoir. Une importante diversité de souches de L. monocytogenes est présente dans l’environnement des abattoirs et des usines de découpe de viande. Cette diversité était généralement similaire entre les abattoirs sauf pour un seul abattoir qui a montré une diversité significativement plus élevée. La diversité des souches n’était pas variable en fonction de l’étape du processus d’abattage, soulignant la tolérance de ces souches aux stress spécifiques des différents environnements de ces industries. Cette étude a montré que la présence de souches persistantes de L. monocytogenes était plus importante au niveau des étapes post-éviscération de l’abattage, et particulièrement en découpe. Dans ces conditions, le risque de contamination des produits est très présent. La comparaison des caractéristiques génotypiques des souches persistantes avec celles des souches isolées des aliments transformés et des cas de listériose humaine a montré un lien significatif entre ces souches. La relation entre la fréquence importante de détections de souches présentant ces profils au Québec, mais aussi au Canada et leur persistance dans les nombreux environnements agroalimentaires autres que celui des abattoirs et des salles de découpe des viandes reste à être documentée pour une meilleure compréhension de l’origine des listérioses humaines. L’étude des différents mécanismes de persistance des souches de L. monocytogenes réalisée au cours de cette thèse a montré que la présence de gènes de résistance aux ammoniums quaternaires (QACs) dans certaines souches est particulièrement associée au caractère de persistance, alors qu’aucune différence dans la capacité à former du biofilm n’a été mise en évidence entre les souches persistantes et celles non persistantes. L’absence de caractère génétique évident et spécifique à la capacité de former le biofilm rend difficile l’association de ce dernier à la persistance des souches de L. monocytogenes. Néanmoins, le biofilm reste un phénomène pouvant expliquer en partie la persistance de L. monocytogenes. Par ailleurs l’étude de l’impact de la concentration en nutriments sur le biofilm de L. monocytogenes a montré qu’en conditions de limitation en nutriments, la structure du biofilm de L. monocytogenes était en forme de nid d’abeille attribuée à la présence d’une plus grande quantité d’ADN extracellulaire. Cette structure confère une meilleure stabilité au biofilm ce qui explique une plus forte biomasse. Nous avons également démontré ici une association du genre Listeria avec d’autres genres bactériens de l’écosystème microbien résiduel de la surface de l’environnement de découpe des viandes. Ainsi, la co-occurrence de Listeria spp. avec Pseudomonas spp. laisse croire à la présence d’une interaction entre les espèces de ces genres. D’autre part, la présence de plusieurs genres dont Sphingomonas, Paracoccus et Caulobacter est négativement corrélée avec celle de Listeria spp. Ceci ouvre la voie à des études portant sur les interactions spécifiques entre ces genres bactériens et Listeria, et particulièrement l’espèce monocytogenes. L’ensemble de ces études éclaire le phénomène de persistance chez L. monocytogenes : il ne s’agit pas d’un mécanisme unique pour toutes les souches présentant ce caractère mais plutôt le résultat d’une sélection basée sur la résistance aux antimicrobiens, la capacité à former du biofilm en interaction avec d’autres espèces bactériennes, le premier pouvant être nécessaire et suffisant. Cette sélection peut être favorisée également par l’existence d’une niche écologique favorable telle que des endroits difficiles d’accès au nettoyage et à la désinfection. L’importance de considérer les risques de contamination de L. monocytogenes en amont de la production des produits prêts à manger à base de viande a été démontrée dans ce travail, dans la mesure où, à partir d’une grande diversité de souches présentes dans ce secteur, émerge une population présentant des profils génotypiques similaires à ceux retrouvés dans les aliments et les cas de listériose humaine. Cette étude permettra donc une reconsidération de l’importance d’une surveillance cohérente de L. monocytogenes en amont de la production de prêt à manger, afin de limiter ainsi les risques de contamination des matières premières des industries de transformation. / Listeria monocytogenes is a Gram-positive bacterium widely distributed in various types of environment and can cause listeriosis, a rare but serious disease. The characteristics of this bacterium related to its pathogenesis and its ability to survive in harsh environments make it a harmful bacterium especially in the agri-food industries. Indeed, being an ubiquitous bacterium, it is also found in this type of environment leading to food contamination. The persistence of L. monocytogenes in the environmental food processing plants is a well-known phenomenon, but the mechanisms of persistence are still debated today. In addition, while strict regulations have been established in ready-to-eat industries in relation to the risk of contamination by L. monocytogenes, there is currently no information on the presence of this bacterium in early steps of pork product production in Canada. The aims of this project were 1) to investigate the distribution, diversity and persistence of L. monocytogenes isolates across slaughtering and cutting processes in four slaughterhouses, 2) to evaluate the association between the persistence attribute of L. monocytogenes genotypes and their detection in food and human listeriosis cases and 3) to study mechanisms involved in the persistence of L. monocytogenes, including biofilm formation ability, resistance to disinfectants and interaction with other bacteria from meat conveyor surfaces. Results showed that after cleaning and disinfection operations, the composition of L.monocytogenes contamination according to slaughterhouses and sectors was significantly different. Thus, two slaughterhouses showed higher contamination compared to another slaughterhouse. Results have shown also that a significant diversity of L. monocytogenes strains was present in the environment of slaughterhouses and cutting areas. Overall, the diversity did not vary depending on slaughterhouses except for one slaughterhouse which exhibited a higher strain diversity. According to the stage of slaughter process, this diversity was not variable underlying the tolerance of these strains to the stress encountered within the different environments in these plants. This study showed that the presence of persistent strains of L. monocytogenes in the post-evisceration stages was greater, particularly in cutting areas, suggesting a possibility of repeated contamination of meat products. When comparing the genetic profiles of persistent strains with strains isolated from processed and ready-to-eat foods and human listeriosis cases, a significant association was found, suggesting a persistence in other processing environments in addition to slaughterhouses. Our studies of the different persistence mechanisms of L. monocytogenes strains have shown that Quaternary ammonium compounds (QAC) resistance genes are particularly associated with persistent strains while no difference in the ability to generate a biofilm was observed between persistent and non-persistent strains. The lack of obvious genetic attribute(s) and specificity in the various isolates biofilm formation ability makes it difficult to solely attribute to the latter to the persistence of L. monocytogenes strains. Nevertheless, biofilm remains a phenomenon that can partly explain the persistence of L. monocytogenes. Furthermore, the study of the co-occurrence of Listeria spp. with other bacterial genera of the cutting surfaces microflora showed that Listeria spp. co-occurs with Pseudomonas spp. suggesting a possible interaction between species from these two genera. In the other hand, several other genera, of which Sphingomonas, Paracoccus and Caulobacter, negatively affect Listeria, which would suggest that these bacteria inhibit or limit the growth of the genus Listeria, and potentially L. monocytogenes, by competition for colonizing this habitat or, more particularly, for nutrients. Studies of these mechanisms have demonstrated that persistence of L. monocytogenes could not be explained by a single mechanism for all strains but through a selection phenomenon based on one or several attributes such as antimicrobial resistance, biofilm formation, and capacity to interact with other bacterial species. This selection pressure can also be affected by the existence of a favorable ecological niche such as difficult areas to access to disinfect. In conclusion, the importance of contamination risks by L. monocytogenes in the pig slaughterhouses was demonstrated by the presence of a great diversity of strains at this level but, more importantly, by the finding that the likelihood to recover persistent strains may be enhanced through resistance to industrials disinfectants and, to a lesser extent, by biofilm formation. These persistent strains shared similar genetic profiles to those found in foods and human listeriosis. This study supports the importance of a consistent and comprehensive monitoring of L. monocytogenes upstream of the ready-to-eat production, as a tool for limiting the risk of contamination of the raw materials of the processing industries.