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La métagénomique est une discipline récente basée sur la technologie de séquençage à haut débit. Cette technologie permet notamment d’identifier les micro organismes présents dans un écosystème. Quality Partner a récemment investi dans cette technologie dans le but de l’appliquer au secteur de l’agro alimentaire. En effet, la métagénomique agro alimentaire offre des perspectives révolutionnaires et représente une rupture technologique complète par rapport aux méthodes traditionnelles d’analyse. La présentation est essentiellement axée sur des études de cas d'utilisation de la métagenomique alimentaire.
Citation preview
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
Blabla Blabla
BlablBlablBlabla
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BlaBlablbl
BlablBlablBlablBlablBlabl
BlablBlablBlabl
Blabl
BlablBlablBlabl
Blabla Blabla
BlablBlablBlabla
BlBlablBlablBlablabla
BlaBlablbl
BlablBlablBablBlabl
BlablBlablBlabl
Blabl
Blabla Blabla
BlablBlablBlabla
BlBlablBlablBlablabla
BlaBlablbl
BlablBlablBablBlabl
BlablBlablBlabl
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%#
90%#
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
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?
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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01230"
14/2-50.4
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637/28/9
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8,::39,2;-"
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,0",831,1,"
,:836;
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0,=/3"
>,+15+5++;0".30+3;-"
+,2950;-
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8,03+5-31,1;-
"
8/:36;-
"
-/0/9
1/2536/0"
3:35.
30+,23;-
"
=30431,933"
.450.4
52/;
-"
?2,83"
8/00,2633"
=3:59/
9030"
-/2363,9,"
.,9,+30"
.0@+425.
43:,"
7/25933"
,A;3-,230"
+3B,23;0"
-,23C-;0"
D/63-39B,+1/23;-"0,:-59
/;-"
E9+:,003F/6
"
G25+451423H"I,295B,+1/23;-" >,+15B,+3::;0" >/;+595015+" J4515B,+1/23;-" J0/;65-59,0" J0@+425B,+1/2"
<,@"!" ;96/2".:,0C+"K2,."L%"6,@0M" ;96/2"NOJ"L("6,@0M"
Bactéries lac(ques Pseudomonas
Leucon
ostoc
Brocho
trix
6 log
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 ?
• 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
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 ?
• 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%$
40.000%$
50.000%$
60.000%$
70.000%$
80.000%$
90.000%$
100.000%$
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
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 ?
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
1 2 3Rind Core Rind Core Rind Core Rind Core
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
1 2 3Rind Core Rind Core Rind Core Rind Core
4
RESULTATS
Dans quel cas puis-‐je l’appliquer ?
• 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