SF6030 - Méthodes d'identification rapide de microorganismes entiers basées sur la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier

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Chercheur :

Dr A.A. Ismail, Département des sciences de l'alimentation et de chimie agricole, Université McGill

Objectifs :

1. Élaborer un système automatisé d'identification rapide de bactéries isolées dans les aliments, basé sur la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR).

Objectifs Spécifique :

1. Établir une base de données complète couvrant le spectre des microorganismes représentant un risque pour la salubrité des aliments.
2. Mettre au point un système expert comprenant des algorithmes d'analyse de données pour l'identification automatisée des inconnues.
3. Élaborer une méthode d'échantillonnage pour le dépistage à haut rendement, comprenant l'impression, sur un filtre optique transparent pour l'infrarouge, de bactéries cultivées sur une membrane filtrante quadrillée hydrophobe (MFQH).
4. Évaluer et affiner la méthode FTIR en la mettant à l'essai dans plusieurs laboratoires.
5. Procéder à des épreuves de validation approfondies pour fournir les données nécessaires à la reconnaissance de la méthode FTIR comme solution de rechange fiable aux techniques éprouvées d'analyse microbiologique des aliments.

Avantages Escomptés:

1. Les avantages de la méthode FTIR sont les suivants : plus grande rapidité des analyses, élimination du recours aux réactifs, baisse du coût des analyses par échantillon d'un ordre de grandeur et capacité d'automatisation.

Sommaire des Résultats de Recherche :

Les travaux menés dans le cadre de ce projet ont été entrepris en collaboration avec des chercheurs de la Directions des aliments de Santé Canada et visaient à trouver de nouvelles méthodes, rapides et économiques, pour identifier les bactéries isolées dans les aliments et l'eau. Le projet s'est intéressé à l'identification de bactéries basée sur l'analyse de l'empreinte génétique d'organismes entiers à l'aide de la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier. Le spectre d'analyse d'environ 150 souches de bactéries d'origine alimentaires appartenant à une vaste variété d'espèces et complètement caractérisées par des méthodes microbiologiques standard a été enregistré après que les bactéries aient été cultivées dans un milieu de culture universel de « grade infrarouge ». Ce milieu de culture a permis de cultiver toutes les souches bactériennes mises à l'essai durant le projet et d'établir un protocole de préparation des échantillons uniformisé. Une table x-y automatisée a été construite pour permettre l'acquisition séquentielle du spectre d'environ 200 échantillons déposés sur une lame transparente à l'infrarouge. L'utilisation d'un instrument d'imagerie FTIR s'est révélé un moyen efficace de compenser les effets de l'hétérogénéité des échantillons. La stratégie de classification hiérarchique et un algorithme de sélection de régions élaboré pour les besoins du projet ont permis de différencier les souches contenues dans la base de données en fonction des différences observées dans leur spectre FTIR. Les études de validation prévoyaient la remise en culture de toutes les souches de la base de données, l'enregistrement de leur spectre et leur identification comme « inconnues ». Toutes les souches ont été correctement identifiées, tant au niveau du genre que de l'espèce. D'après l'analyse des données d'un sous-ensemble de 44 souches de Clostridium botulinum, la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier s'est révélée avoir un pouvoir discriminatoire comparable à celui de l'électrophorèse en champ pulsé, une méthode génotypique faisant actuellement figure de référence pour le typage des agents pathogènes bactériens d'origine alimentaire. Des spectromètres infrarouges par transformée de Fourier ont été installés dans deux laboratoires de la Direction des aliments de Santé Canada afin d'évaluer et de valider la méthode d'identification des bactéries par FTIR et les spectres de bactéries d'origine alimentaire contenus dans la base de données. La technologie mise au point dans le cadre de ce projet fait l'objet d'une demande de brevet, présentée par le Bureau de transfert de la technologie de l'Université McGill. L'Université est également en négociation avec un important fabricant d'instrument en vue de l'octroi d'une licence d'exploitation du logiciel d'identification des bactéries par FTIR. Ces travaux ont été rendus possibles grâce au dévouement sans borne de MM. Jonah Prevost Kirkwood et Andrew Ghetler, étudiants de troisième cycle au sein du département des sciences alimentaires et de chimie agricole de l'Université McGill, et grâce à l'expertise du Dr John Austin, de Mme Lorraine Gour et de Mme Irene Iugovazde la Direction des aliments de Santé Canada.

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