La métagenomique alimentaire comme outil de maitrise de la qualité par Laurent Delhalle | Liege Creative, 17.05.13

Au cœur d’une spin-off

Laurent DELHALLE, Quality Partner

La métagenomique alimentaire comme outil de maitrise de la qualité

Avec le soutien de :

Le poten(el de l’analyse métagénomique pour l’industrie alimentaire

Liège Créative 17/05/13

Laboratoires d’essais issus du DDA –  physico-chimie –  Microbiologie –  caractérisation moléculaire –  caractéristiques technologiques et organoleptiques) –  unité expérimentale

2 sociétés « spin off » –  Quality Partner sa –  Food Safety Consult sa

2

Genèse

Certification Consultance

Formation

PRIVATE SHAREHOLDERS

+ +

PUBLIC SHAREHOLDERS

MicroBiologie Lab

Pour une appoche pragmatique de la qualité et de la sécurité alimentaire

DNA Lab

Inspection

PRIVATE SHAREHOLDERS

+ +

PUBLIC SHAREHOLDERS

"   Metagenomics •  Food authenticity •  Detection

"   Identification "   Genotypes

Certification Consulting

Training

MicroBiology Lab

DNA Lab

Inspection

En bref:

ACCREDITATIONS AGREEMENT (AFSCA-FAVV)

HUMAN RESOURCES • 61 payroll + 20 freelances • Multilingue • Expertise et formation

POSITIONNEMENT STRATEGIQUE Flexibilité – Valeur ajoutée client – Expertise – rapidité – mesurabilité - IT

RANKING (Belgium 2011) • LAB : 1er en microbio alimentaire • INS : 1er en distribution • INS : Top 3 en filières

250 000 tests, 11000 audits, 6 000 000 € CA 16% de croissance annuelle

La méta, quoi ?

•  Defini(on •  Comment ça marche ? •  Pourquoi est-‐ce révolu(onnaire ? •  Applica(ons et étude de cas •  Conclusions et perspec(ves

Analyses microbiologiques •  Méthodes de détec+on (P/A dans

x g)) –  Seulement les bactéries pathogènes –  Toujours un enrichissement nécessaire

•  Méthode de comptage (cfu/g) –  Disponibes pour certaines flores

indicatrices –  Disponible pour certaines bactéries

pathogènes

8

Detec(on

24 H 3-‐7 J

Coun(ng

La métagénomique, c’est quoi ?

•  Une rupture technologique •  Technique culture-‐indépendante •  Technologie de séquençage haute débit •  Ciblée sur l’iden(fica(on des bactéries et/ou des levures/moisissures

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High throughput sequencing

Bioinformatics

Comment ça marche ?

Pourquoi est-‐ce révolu(onnaire ?

L’analyse métagénomique alimentaire fournit, en une seule analyse,

l’iden(fica(on de plusieurs milliers de microorganismes

Food Matrices

Spoiling flora

Pathogens

Technologic flora Shelf life

…

Pourquoi est-‐ce révolu(onnaire ?

5 à 10.000 sequences / sample

Bacterial diversity profile

Metagenomique Microbiologie classique

1 colony 1 analysis 1 bacterial iden+fica+on 20 colonies 20 analysis 20 bacterial iden+fica+ons

But are they the ones being sought ??

1 analysis > 5.000 iden+fica+ons amongst the most important popula+ons

Travail Temps Coût

Isolement Iden(fica(on Caractérisa(on …

Approche classique

Approche métagénomique

iden(fica(on

Iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

iden(fica(on

Analyse

• NGS (choix des plateformes et des cibles) • Quan(fica(on absolue (projet METAQUANT)

Bioinforma(que

• Pipeline d’analyse • Bases de données dédiées propriétaires

Interpréta(on • Bases de données « experts » propriétaires

Une approche d’avenir

Dans quel cas puis-‐je l’appliquer ?

•  Quel microorganisme cause l’altéra(on de mon produit ?

•  Quel est l’évolu(on de la flore durant la conserva(on ?

•  Comment augmenter la durée de vie de mon produit ?

•  Quel est l’impact d’une ma(ère première, d’un changement de recebe?

•  Le processus de fabrica(on est-‐il maitrisé ?

Cas d’étude: Salami non conforme

•  Produit de viande fermenté •  Produit non conforme: gonflement •  Analyses microbiologiques conformes •  Plusieurs lots de produits ont été perdus •  Pour le producteur, le ferment est à l’origine de la contamina(on

0%#

10%#

20%#

30%#

40%#

50%#

60%#

70%#

80%#

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100%#

Ferment# Salami#conforme# Non#conform#Salami#

Weissella halotolerans

Staphylococcus xylosus

Staphylococcus carnosus

Lactobacillus versmoldensis

Lactobacillus sakei/graminis

Lactobacillus paraplantarum

Lactobacillus nodensis

Lactobacillus curvatus

Lactobacillus brevis

Ferment Produit conforme

Produit non conforme

Cas d’étude: Salami non conforme





•  Quel est l’impact d’une ma(ère première, d’un changement de recebe ?

•  Le processus de fabrica(on est-‐il maitrisé?

Etude de cas : haché de porc

1/3 at 4°C and 2/3 at 8°C

3 jours

6 jours

1/3 at 4°C and 2/3 at 8°C

70% O2 30% CO2

Echan(llon J 0

Echan(llon FE – 3 jours

Echan(llon MAP – 6 jours

Etude de cas : haché de porc

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D/63-39B,+1/23;-"0,:-59

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<,@"!" ;96/2".:,0C+"K2,."L%"6,@0M" ;96/2"NOJ"L("6,@0M"

Bactéries lac(ques Pseudomonas

Leucon

ostoc

Brocho

trix

6 log







•  Augmenta(on de la durée de vie •  Iden(fica(on de la flore bactérienne avec et sans un mélange de lactate/diacétate

Cas d’étude: avec ou sans lactate/diacétate

0

25

50

75

100

waaslandse_kop_standard waaslandse_kop_zonder_additifssampleNames

Spe

cies

pro

port

ion

in %

Genus−SpeciesBacillus−thermoamylovoransBrochothrix−thermosphactaCarnobacterium−divergensCarnobacterium−gallinarumEnterococcus−cecorumLeuconostoc−lactisPseudomonas−antarcticaSerratia−grimesiiunclassified−unclassifiedOthers−Others

Bactéries altérantes Carnobacterium

avec lactate/diacetate

sans lactate/diacetate

Cas d’étude: avec ou sans lactate/diacétate







•  Filet américain (steak tartare) •  Iden(fica(on de la flore bactérienne chez différents producteurs

•  2 boucheries •  2 sandwicheries •  2 restaurants

Etude de cas : filet américain

0.000%$

10.000%$

20.000%$

30.000%$

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70.000%$

80.000%$

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Resto$_1$ Resto_2$ Sandwich_1$Sandwich_2$Boucherie_1$Boucherie_2$

Propor%ons(des(taxons((dans(le(steak(tartare(

Lactobacillus algidus Pseudomonas sp. Photobacterium phosphoreum Leuconostoc uncultured Brochothrix thermosphacta Lactococcus piscium Lactobacillus sakei Weissella sp. Acinetobacter sp. Xanthomonas campestris Psychrobacter sp. Acinetobacter uncultured Photobacterium uncultured Pseudomonas uncultured Lactobacillus paraplantarum Uncultured unclassified Acinetobacter baumannii Carnobacterium divergens Enterobacter cloacae Carnobacterium uncultured bacterium uncultured Aeromonas uncultured Psychrobacter uncultured

Steak Tartare

1,000.00

10,000.00

100,000.00

1,000,000.00

10,000,000.00

Res

to _

1

Res

to_2

San

dwic

h_1

San

dwic

h_2

Bou

cher

ie_1

Bou

cher

ie_2

Représentativité des populations suivant le taux de contamination observé sur PCA (CFU/g)

Lactobacillus_algidus

Pseudomonas_sp.

Photobacterium_phosphoreum

Brochothrix_thermosphacta

Leuconostoc_uncultured

Lactococcus_piscium

Weissella_sp.

Lactobacillus_sakei







Etude de cas : fromage

Connaissance de la flore du fromage

Comparaison entre le cœur et la croute du fromage

Comparaison entre différents processus de fabrica(on (lait cru/pasteurisé)

Contrôle qualité

Contrôle de la durée de vie

Echantillons

From raw milk

Rind Core

From raw milk

From pasteurizedm

ilk

Other cheese made with raw milk

4 soft cheeses

Rind Core Rind Core Rind Core

8 échantillons Analyse de microbiologie classique et de métagénomique

1 2 3 4

Resultats

Microbiologie classique

Results

1

2

3

4

Rind

Core

Rind

Core

Rind

Core

Rind

Core

RESULTATS

Results 48 genres and 163

espèces

Beaucoup d’espèces bactérienne différentes

Moins d’espèces, principalement

Lactococcus lactis (97,6%) au coeur

RESULTATS

1 2 3Rind Core Rind Core Rind Core Rind Core

4

Results Core: Lactoccocus lactis and/or cremoris

Rind : -  Psychrobacter glacinola -  Staphylococcus equorum -  Corynebacterium casei -  Marinilactibacillus

psychrotolerans -  Brevibacterium spp -  Psychroflexus spp


4

RESULTATS

Results Toutes ces espèces sont présentes en différentes quantité suivant l’origine et le procédé de fabrication du fromage

Deux espèces sont présentes en majorité dans ces matrices donnant des indica(ons sur le procédé de fabrica(on Lactoccocus cremoris and Leuconostoc citreum


4

RESULTATS


•  Produits lai(ers •  Fromage •  Vin •  Bière •  Eau •  Etc.

•  Céréales •  Thé •  Ferments •  Poissons •  Plats préparés

Animal

• Alimenta(on animale • Santé animale

Conserva(on denrées aa

• Produc(on transforma(on denrées • Echan(llons environnementaux

Homme

• Santé humaine • Probio(ques

Perspec(ves et collabora(ons La métagénomique, une vision intégrée de l’agro-‐alimentaire et de la santé diges(ve

Animal Analyse de fourrages et ensilages

Diversité du genre Lactobacillus Diversité des levures/moisissures

Collabora+on avec le département de produc+on animale

Animal

Influence de la diète sur le microbiote diges(f de l’animal

Populations différemment représentées dans le microbiote intestinal du porc selon le prébiotique utilisé

Collaboration avec la Faculté d’agronomie

Produits agro-‐alimentaires

•  Suivi vieillissement des aliments (viande de bœuf)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% Staphylococcus_vitulinus Staphylococcus_saprophyticus Staphylococcus_equorum Lactococcus_lactis Yersinia_ruckeri Pseudomonas_marincola Planomicrobium_psychrophilum Exiguobacterium_profundum Atopostipes_suicloacalis Jeotgalicoccus_psychrophilus Aeromonas_hydrophila Macrococcus_caseolyticus Leuconostoc_inhae Leuconostoc_carnosum Lactobacillus_graminis Leuconostoc_gelidum Lactobacillus_sakei Brochothrix_thermosphacta Carnobacterium_gallinarum Leuconostoc_gasicomitatum Carnobacterium_divergens Lactococcus_piscium Lactobacillus_algidus

Sous vide

-‐1°C +4°C j15 J30 j45 j15 J30 j45

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% Staphylococcus_vitulinus Staphylococcus_saprophyticus Staphylococcus_equorum Lactococcus_lactis Yersinia_ruckeri Pseudomonas_marincola Planomicrobium_psychrophilum Exiguobacterium_profundum Atopostipes_suicloacalis Jeotgalicoccus_psychrophilus Aeromonas_hydrophila Macrococcus_caseolyticus Leuconostoc_inhae Leuconostoc_carnosum Lactobacillus_graminis Leuconostoc_gelidum Lactobacillus_sakei Brochothrix_thermosphacta Carnobacterium_gallinarum Leuconostoc_gasicomitatum Carnobacterium_divergens Lactococcus_piscium Lactobacillus_algidus

Sous atmosphère modifiée 30% C02/70% O2

-‐1°C +4°C j15 J30 j45 j15 J30 j45

Fonds propres du laboratoire

Produits agro-‐alimentaires

• Biopréserva(on des aliments réfrigérés

Projet FLORPRO (Wagralim)

• Développement de produits réfrigérés à qualité microbiologique maîtrisée jusqu’à la DLC

• Projet collabora(f: 1 université, 1 centre de recherche et 5 entreprises

Homme

Microbiote intes(nal favorable chez le senior

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

15305/2

/CC

1/e

xULg

15305/3

/CC

2/e

xULg

15305/4

/CC

3/e

xULg

15305/5

/CC

1/D

NA

15305/6

/CC

2/D

NA

15305/7

/CC

3/D

NA

Prevotella Oribacterium Microbacterium Flavonifractor Enterococcus 4C0d-2 Pseudobutyrivibrio Lachnospiraceae Acetitomaculum Barnesiella Anaerostipes Butyrivibrio Anaerofustis Roseomonas Faecalibacterium Christensenella Blautia Marvinbryantia Bifidobacterium Subdoligranulum Akkermansia CandidatedivisionTM7 Coriobacteriaceae Clostridium Streptococcus Parasutterella Thalassospira RF9 Lactococcus Mucispirillum Parabacteroides Anaeroplasma

Projet NUTRIGUTIOR (Wagralim)

•  Développement de produits santé pour l’alimenta(on du senior

•  Projet collaboratif: 2 universités et 6 entreprises

Ø Etablir la carte du microbiote intestinal chez différentes catégories de seniors

Ø Identifier des bio-marqueurs santé dans les populations microbiennes

Homme Contrôle qualité des probio(ques

European Scien+fic League for Probio+cs

•  Label de qualité sur les produits probio(ques

Ø Valider la composi(on Ø Valider les concentra(on Ø Valider la viabilité

Résultats

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Produit 1 Produit 1 PMA Produit 2 Produit 2 PMA Produit 3 Produit 3 PMA

Streptococcus thermophilus

Streptococcus salivarius

Lactobacillus zeae

Lactobacillus gallinarum

Lactobacillus casei

Lactobacillus brevis

Lactobacillus acidophilus

unclassified unclassified

3 probio(ques différents Dis(nc(on entre bactéries vivantes et mortes

Conclusions

•  Technologie de rupture dans l’iden(fica(on et la quan(fica(on

•  Applica(ons nombreuses et variées –  Iden(fica(on des microorganismes d’altéra(on –  Améliora(on des recebes –  Iden(fica(on de la flore durant la durée de vie d’un produit –  Augmenta(on de la durée de vie

La métagénomique: votre nouvel ou(l de développement et de contrôle

Etes vous prêt pour cebe rupture technologique ?

Damien le Grand Directeur Tél. : +32 (0)4 264 63 44 Fax : +32 (0)4 264 07 34 www.foodsafetyconsult.com

Laurent Delhalle Tél. + 32 (0)4 240 75 00 Fax + 32 (0)4 240 75 10 www.quality-partner.be [email protected]

Merci de votre attention

La métagenomique alimentaire comme outil de maitrise de la qualité par Laurent Delhalle | Liege Creative, 17.05.13

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