fiche de projet

L’infrarouge au service de la détection des pathogènes associés à la mammite bovine

Projet intitulé:

Élaboration, évaluation, validation et mise en oeuvre d’une méthode infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) permettant une identification microbienne rapide des agents pathogènes associés à la mammite bovine

Ashraf Ismail, Simon Dufour, Josée Labrie, Jennifer Ronholm, Jacqueline Sedman

Faits saillants

  • Une méthode rapide et économique d’identification des agents pathogènes microbiens peut avoir une incidence considérable sur la qualité du lait et réduire les pertes attribuables à la mammite bovine.
  • Les méthodes actuelles nécessitent de recourir à des techniciens bien formés, à des réactifs ou encore à des instruments (ex. : spectromètre de masse MALDI-TOF) et méthodes (séquençage du génome entier ou réaction en chaîne de la polymérase) de génotypage aussi coûteuses les premières que les secondes.
  • La méthode en une étape fondée sur la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) que nous avons définie permet d’identifier des microorganismes. Elle produit des résultats sans aucun réactif, une à deux minutes après la culture microbienne initiale.
  • Des instruments portatifs permettent d’utiliser cette méthode dans les exploitations agricoles.
  • Pour valider la preuve de concept, nous élaborons actuellement des bases de données spectrales IRTF qui serviront à identifier des isolats de la banque de pathogènes à l’origine de la mammite que tient à jour le Réseau mammite de la Faculté de médecine vétérinaire de l’Université de Montréal. Une évaluation nous a permis de démontrer un taux de discrimination élevé (> 99 %) entre agents pathogènes Gram positifs et Gram négatifs causant la mammite et staphylocoques à coagulase négative (CoNS) ou staphylocoques dorés. Pour la discrimination entre plusieurs espèces du groupe de CoNS, nous avons aussi obtenu de bons résultats (> 99 %).
  • Les prochaines étapes vont consister, entre autres, à intégrer cette méthode dans des trousses de culture commercialisables et utilisables sur les fermes, et à valider la base de données d’identification des bactéries isolées à partir du lait de vaches laitières du Québec présentant une mammite subclinique.

Objectifs

Notre objectif général est de définir, aux fins d’identification rapide des espèces de bactéries, de levures et de moisissures en cause, une méthodologie peu coûteuse et utilisable in situ dans le secteur agroalimentaire, ce qui implique de répondre aux questions suivantes :

  • Peut-on mettre au point une méthode d’identification microbienne permettant d’aller jusqu’à déterminer l’espèce, et ce, en une seule étape ?
  • Une telle méthode peut-elle servir à distinguer les microorganismes qui jouent un rôle dans la mammite bovine et influent sur la qualité du lait ?
  • La méthode proposée est-elle au moins aussi précise que les technologies actuelles ?
  • Peut-on l’utiliser dans une exploitation agricole ?

Résultats et bénéfices potentiels

Sur le plan économique

Une méthode d’identification en une étape des agents pathogènes contagieux et environnementaux à l’origine de la mammite, isolés à partir de cultures de lait, permettra de mieux prévenir et maîtriser cette maladie dans les fermes laitières et, par conséquent :

  • d’accroître la rentabilité globale des exploitations;
  • d’améliorer la qualité du lait et de réduire les pertes liées aux défauts de qualité;
  • d’accroître la productivité de l’industrie laitière.

Sur le plan environnemental (à titre indicatif seulement)

  • Diminution de l’administration systématique d’antibiotiques visant à prévenir ou à contrôler la mammite (injection de crème à tarir, p. ex.).

Sur le plan social (à titre indicatif seulement)

  • Amélioration de la santé et du bien-être des animaux dans les fermes laitières du Québec.

Aspects novateurs

  • Notre laboratoire met actuellement au point une méthode plus simple d’identification de bactéries, de levures et de moisissures.
  • Pour la première fois, l’objectif est d’identifier, à partir de cultures de lait de vache, des espèces bactériennes associées à des mammites cliniques ou subcliniques entraînant une diminution de la qualité du lait.
  • Les producteurs et transformateurs de lait tireront avantage d’une méthode de surveillance des animaux et du lait à moindre coût.

Professionnel formé

  • Mme Xin Di Zhu, doctorante, compte se spécialiser dans la résolution des problèmes de salubrité alimentaire liés notamment aux dangers microbiens. Elle participe à des projets menés dans ce domaine avec des laboratoires de Santé Canada et de l’Agence canadienne d’inspection des aliments. Dans ce projet, les rôles de Mme Zhu sont :
    • Mise sur pied de bases de données spectrales fondées sur la spectrométrie IRTF et concernant plus de 300 isolats obtenus à partir d’une souchothèque de pathogènes à l’origine de la mammite
    • Élaboration de modèles de classification par spectrométrie IRTF aux fins de discrimination et d’identification microbiennes, à partir des différents spectres infrarouges des microorganismes
    • Comparaison des résultats produits par notre nouvelle méthode d’identification microbienne et des résultats obtenus avec les méthodes actuelles
  • Mmes Lisa Lam et Tamao Tsutsumi (doctorantes)

Ces deux étudiantes terminent leurs thèses de doctorat, qui portent sur diverses applications de la spectrométrie IRTF à la  microbiologie clinique. Elles ont formé Mme Zhu et l’ont aidée à jouer les rôles précités.

Pour en savoir plus

Les résultats du projet (en cours, rappelons-le) figureront dans la thèse de doctorat de Mme Zhu et seront publiés dans une revue scientifique faisant appel à un comité de révision (Journal of Dairy Science ou autre). Mme Zhu aura également l’occasion de présenter ces conclusions aux participants rattachés à la Faculté de médecine vétérinaire de l’Université de Montréal. Des conférences auront lieu à différents moments, par exemple lors du Forum techno Novalait.

Partenaires financiers

RITA Recherche Innovation Transformation Alimentaire : consortium mandaté par le MAPAQ à l’Université McGill en collaboration avec le CTAQ et le MEI. Ci-dessous le budget total pour les 13 activités du réseau RITA.

 

Budget total : 2 765 828 $