DS05 - Sécurité alimentaire et défi démographique

Les réponses aux stress chez les parasites protozoaires d’origine alimentaire Toxoplasma gondii et Cryptosporidium spp – STRIP

Etude des réponses aux stress chez les parasites protozoaires d’origine alimentaire Toxoplasma gondii et Cryptosporidium spp.

Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii sont des pathogènes émergents dans le domaine alimentaire. Leur transmission à l’homme est liée à la capacité de leurs oocystes à rester infectieux dans les aliments malgré les stress externes associés aux propriétés de ces matrices. Nous supposons que, pour rester infectieux, les oocystes adaptent leurs fonctions biologiques (niveaux cellulaire/moléculaire) et que les matrices alimentaires peuvent modifier cette réponse et leur capacité à survivre.

Produire de nouvelles connaissances sur les déterminants clés de la survie des oocystes face aux conditions défavorables rencontrées dans l'environnement alimentaire

L’enjeu du projet STRIP est de caractériser la réponse biologique à différents niveaux cellulaires, des oocystes de Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii soumis à des stress rencontrés spécifiquement dans les matrices alimentaires et en industries, et de corréler cette réponse à leur potentiel infectieux. <br />Les objectifs du projet STRIP sont : <br />1) De caractériser l’impact des stress (pH, conditions réductrices, désinfectants chimiques oxydants [chlore, ozone]) sur : <br />i) la paroi des oocystes (WP2). <br />ii) la viabilité et l’infectivité des oocystes (WP3) <br />iii) leur métabolisme (WP4) <br /> <br />2) D’évaluer l’impact du stress oxydatif appliqué à une échelle pilote industrielle sur la survie des oocystes associés aux matrices alimentaires (végétaux).

L’approche multidisciplinaire proposée permettra de corréler les changements structuraux, les voies métaboliques mises en jeu et l’infectivité des oocystes, suite à l’application d’un stress, en condition de laboratoire, mais également à une échelle pilote dans des matrices alimentaires.

Le projet va étudier la réponse aux stress aux niveaux :
i) de la structure, mécanique et propriétés de surface de la paroi des oocystes (WP2)
- perméabilité de la paroi (sondes fluorescentes)
- taux d’adhésion des oocystes à des cellules hôtes
- ultrastructure (microscopie électronique)
- propriétés mécaniques et d’adhésion (Atomic Force Microscopy)
- hydrophobicité (mesure d’angles de contact) et charge électrique (zétamétrie)

ii) de la viabilité et de l’infectivité des oocystes (WP3)
- mesure de la viabilité des oocystes par RT-qPCR (détection des ARNm)
- mesure de l’infectivité par infection de cellules ou en modèles animaux
iii) du métabolisme (WP4)
- étude transcriptomique par RNA seq.
- étude protéomique différentielle comparative sans marqueur (nanoLC-MS/MS)

Par ailleurs, l’impact de stress oxydatifs (chlore, ozone) sur la survie des oocystes dans des matrices alimentaires sera évalué à une échelle pilote. La viabilité et l’infectivité des oocystes seront déterminées après avoir appliqué les stress sur des oocystes adhérés à la surface de végétaux, dans des conditions mimant celles mises en œuvre en industrie 4ème gamme (pilote laveur de 90L).

Les résultats attendus de ce projet sont :
1. Caractériser précisément la paroi des oocystes de T. gondii et C. parvum pour une meilleure compréhension de son rôle dans la résistance et la survie des oocystes, dans leur capacité d’adhésion aux matrices alimentaires et dans leur comportement.
2. Fournir une vision globale de la réponse aux stress.
3. Corréler des modifications structurales, biophysiques et métaboliques avec la viabilité et l’infectivité des oocystes. Ces résultats pourront permettre d’identifier des marqueurs du caractère infectieux des oocystes.
4. Produire les 1ères données d’efficacité des traitements au chlore et à l’ozone sur les parasites protozoaires dans les aliments.

- Mécanismes de réponse aux stress : ces données fondamentales contribueront à une meilleure compréhension des interactions et de la survie des oocystes dans leurs environnements (aliments, eau). A plus long termes, ces connaissances permettront de mieux appréhender la transmission de ces pathogènes à l’homme.
- Identification de Marqueurs du caractère infectieux : de telles cibles constitueront des outils d’aide à la décision dans l’évaluation du risque.
- Relations Hôtes/Parasites : ces travaux permettront d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques qui font toujours défaut à l’heure actuelle.
- Effets des traitements sur la structure : les techniques de concentration/purification des oocystes basées sur leurs propriétés de surface, bénéficieront de ces nouvelles connaissances pour gagner en efficacité et fiabilité.
- Efficacité procédés 4ème gamme usuel (chlore) et innovant (ozone) : ces données permettront d’identifier des points critiques et de proposer des mesures de contrôle. In fine, la caractérisation de procédés efficaces et sécurisants impactera positivement sur l’économie des entreprises agroalimentaires (compétitivité, réduction des coûts liés aux solutions curatives, retraits de lots éventuels …) et sur le coût de la santé.

Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet seront diffusés dans le cadre de conférences nationales/internationales et au travers des réseaux d'experts des différents partenaires, et feront l'objet de publications scientifiques dans des revues à comité de lecture.

L'émergence des parasites d'origine alimentaire, tels que les protozoaires Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii, est grandement favorisée par les modifications des habitudes alimentaires tournées vers la consommation de produits peu ou pas transformés, des échanges de denrées alimentaires au niveau mondial, des systèmes de production alimentaire et par le nombre croissant de personnes sensibles. La transmission alimentaire de Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii dépend beaucoup de la capacité de leurs formes oocystes à rester infectieuses dans les matrices alimentaires en dépit de stresses externes et des caractéristiques propres à la matrice. Notre hypothèse est que les oocystes sont capables de rester infectieux dans les aliments en adaptant leurs fonctions biologiques (structure et métabolisme) aux niveaux cellulaires et/ou moléculaires et que la matrice alimentaire peut modifier ces réponses. Dans ce contexte, l'objectif premier du projet STRIP est de caractériser, par une approche multidisciplinaire, la réponse biologique des oocystes soumis à certains stress rencontrés par ces parasites dans les matrices alimentaires (variation de pH, conditions réductrices) ou après exposition à des désinfectants chimiques (chlore, ozone) tels qu'appliqués dans les industries 4ème gamme. La réponse des oocystes sera évaluée en étudiant (i) la structure, mécanique, et biochimie de la paroi de l'oocyste et ses interactions possibles avec des cellules hôtes, (ii) la capacité des oocystes à rester viables et infectieux, et (iii) le potentiel des oocystes à adapter leur métabolisme afin de conserver leur infectiosité. Le deuxième objectif est d'évaluer, l'impact d'un stress oxydatif appliqué à une échelle pilote, sur la survie d'oocystes associés à des matrices alimentaires (végétaux à feuilles vertes). Pour atteindre ces objectifs, nous mettrons en œuvre des technologies d'imagerie, biophysiques et 'omiques' innovantes associées à des analyses de la viabilité et infectiosité des parasites par des techniques de RT-qPCR, culture cellulaire et modèles animaux. Ces outils et méthodologies fourniront une caractérisation sans précédent des mécanismes moléculaires et cellulaires qui permettent aux oocystes de Cryptosporidium et T. gondii de résister à des stress et de rester infectieux dans les aliments. Les nouvelles connaissances importantes acquises à l'issue du projet STRIP bénéficieront à la recherche dans le domaine de la parasitologie alimentaire en fournissant pour la première fois une réponse globale de ces parasites aux stress, et au secteur de l'agroalimentaire, en particulier aux industries 4ème gamme, avec de nouvelles perspectives de mesures de contrôle, telles que celles basées sur des technologies utilisant l'ozone. Le projet STRIP contribuera à une meilleure évaluation et meilleure gestion du risque associée à ces pathogènes parasitaires émergents dans l'alimentation dans un contexte international d'échanges commerciaux des denrées alimentaires.

Coordinateur du projet

Madame Isabelle VILLENA (Protozoan infections transmitted by food and water-URCA)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IP-TPT Infections parasitaires, transmission, physiopathologie et thérapeutique
LAI Laboratoire Adhésion et Inflammation
INSERM U1016 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHECHE MEDICALE
IPHC - LSMBO Institut Pluridisciplaire Hubert Curien - Laboratoire de Spectrométrie de Masse BioOrganique
ACTALIA Food Safety
PROTAL-ROUEN PROTOZOOSES TRANSMISES PAR L'ALIMENTATION (CRYPTOSPORIDIOSE, GIARDOSE ET TOXOPLASMOSE) : MODE DE CONTAMINATION ET PATHOGÉNIE
Para Lab, NMBU Parasitology Lab, Norwegian University of Life Sciences
UCD VM:PMI University of California; School of Veterinary Medicine: Department of Pathology, Microbiology and Immunology
PROTAL-URCA Protozoan infections transmitted by food and water-URCA

Aide de l'ANR 566 858 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 48 Mois

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