Caractérisation des effets d'un traitement probiotique sur la colonisation de Salmonella Typhimurium en présence d’un microbiote dérivé du contenu intestinal de porcelets maintenu dans un bioréacteur amélioré
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Mots-clés
- probiotiques
- Salmonella
- microbiota
- bioreactor
- colon
- Bacillus
- porc
- microbiote
- bioréacteur
- côlon
- Bacillus
- probiotics
- Salmonella
- swine
Organisme subventionnaire
Résumé
Résumé
Salmonella est une bactérie zoonotique habituellement associée à un état de portage asymptomatique chez le porc. L’humain peut s’infecter principalement avec la consommation de produits dérivés du porc contaminés ce qui peut causer des gastro-entérites. Parfois, des complications peuvent avoir de graves conséquences. Quelques méthodes sont présentement utilisées pour contrôler Salmonella à la ferme, mais leur efficacité est variable. Les probiotiques ont été documentés comme une alternative intéressante aux antimicrobiens, notamment les Bacillus spp. Certaines études rapportent l‘efficacité des Bacillus contre Salmonella en plus d’avoir la capacité d’améliorer la santé digestive des porcs en partie grâce à leur grande production d’enzymes. Ce projet vise à caractériser l’effet inhibiteur d’un produit liquide à base de Bacillus contre Salmonella Typhimurium dans un système in vitro reproduisant en partie le microbiote intestinal du porc. Dans un premier temps, l’effet antibactérien du produit a été testé contre plusieurs bactéries, dont S. Typhimurium, de manière individuelle avec deux méthodes différentes : la méthode de diffusion sur disque et la méthode en bouillon. Le produit probiotique a été séparé en deux phases afin de mesurer l’effet du surnageant et du culot par ces méthodes. Les résultats provenant de la diffusion sur disque ont montré une inhibition de toutes les bactéries testées, mis à part le culot contenant les bactéries probiotiques Bacillus qui n’a pas montré d’effets contre S. Typhimurium. Les essais en bouillon ont montré une inhibition de Salmonella en 10 minutes et 6 heures pour des concentrations de Salmonella de 103 et 106 UFC respectivement. Dans un deuxième temps, des essais en bioréacteur ont été réalisés afin de mesurer l’effet inhibiteur du produit à base de Bacillus sur une communauté microbienne complexe, maintenue dans un bioréacteur, provenant du côlon de porcelets et qui a été inoculée avec S. Typhimurium. Deux modes d’administration du probiotique ont été testés : une dose quotidienne et une dose en continu. Des échantillons ont été récoltés pour mesurer les changements de la composition du microbiote associés à la présence du probiotique à T0, T24, T48, T72, T96 et T120 heures. Les résultats de cette phase du projet ont montré une diminution de Salmonella, une augmentation des bactéries totales et une modulation du microbiote (diversité alpha et bêta) pour les deux modes d’administration (p < 0,05). Le traitement en continu a été associé à plusieurs modifications significatives dans la composition du microbiote (p < 0,05). L’énergie, les protéines brutes et les acides gras à chaine courte (AGCCs) ont été quantifiés pour mesurer l’activité de ce microbiote. Une diminution de la concentration totale (mM/ml) des AGCCs, de l’acétate et une augmentation en proportion du propionate ont été observées (p < 0,05). Cette étude a permis de démontrer l’effet inhibiteur du produit à base de Bacillus sur Salmonella dans un contexte de communauté microbienne complexe en plus de montrer son potentiel en tant que modulateur du microbiote intestinal porcin.
Salmonella is a zoonotic bacteria usually associated with asymptomatic carriage in pigs. Humans can become infected primarily through the consumption of contaminated pork products, which can cause gastroenteritis. Sometimes, complications can have serious consequences. Several methods are currently used to control Salmonella on the farm, but their effectiveness varies. Probiotics have been documented as an interesting alternative to antimicrobials, especially Bacillus spp. Some studies report the effectiveness of Bacillus against Salmonella, as well as their ability to improve the digestive health of pigs partly due to their high production of enzymes. This project aims to characterize the inhibitory effect of a liquid product based on Bacillus against Salmonella Typhimurium in an in vitro system partially reproducing the intestinal microbiota of pigs. Initially, the antibacterial effect of the product was tested against several bacteria, including S. Typhimurium, individually using two different methods: the disk diffusion method and the broth method. The product was separated into two phases to measure the effect of the supernatant and the pellet by these methods. Results from the disk diffusion showed inhibition of all tested bacteria except for the pellet containing Bacillus probiotic bacteria, which showed no effects against S. Typhimurium. Broth assays showed inhibition of Salmonella at 10 minutes and 6 hours for Salmonella concentrations of 103 and 106 CFU, respectively. Secondly, bioreactor essays were conducted to measure the inhibitory effect of the Bacillus-based product on a complex microbial community maintained in a bioreactor, originating from piglet colon and inoculated with S. Typhimurium. Two probiotic administration modes were tested: daily dose and continuous dose. Samples were collected to measure changes in microbiota composition associated with the presence of the probiotic at T0, T24, T48, T72, T96, and T120 hours. Results from this phase of the project showed a decrease in Salmonella, an increase in total bacteria, and modulation of the microbiota (alpha and beta diversity) for both administration modes (p < 0.05). Continuous treatment was associated with several significant modifications in microbiota composition (p < 0.05). Energy, crude proteins, and short-chain fatty acids (SCFAs) were quantified to measure the activity of this microbiota. A decrease in the total concentration (mM/ml) of SCFAs, acetate, and an increase in propionate proportion were observed (p < 0.05). This study demonstrated the inhibitory effect of the Bacillus-based product on Salmonella in a complex microbial community context, as well as its potential as a modulator of the porcine intestinal microbiota.
Salmonella is a zoonotic bacteria usually associated with asymptomatic carriage in pigs. Humans can become infected primarily through the consumption of contaminated pork products, which can cause gastroenteritis. Sometimes, complications can have serious consequences. Several methods are currently used to control Salmonella on the farm, but their effectiveness varies. Probiotics have been documented as an interesting alternative to antimicrobials, especially Bacillus spp. Some studies report the effectiveness of Bacillus against Salmonella, as well as their ability to improve the digestive health of pigs partly due to their high production of enzymes. This project aims to characterize the inhibitory effect of a liquid product based on Bacillus against Salmonella Typhimurium in an in vitro system partially reproducing the intestinal microbiota of pigs. Initially, the antibacterial effect of the product was tested against several bacteria, including S. Typhimurium, individually using two different methods: the disk diffusion method and the broth method. The product was separated into two phases to measure the effect of the supernatant and the pellet by these methods. Results from the disk diffusion showed inhibition of all tested bacteria except for the pellet containing Bacillus probiotic bacteria, which showed no effects against S. Typhimurium. Broth assays showed inhibition of Salmonella at 10 minutes and 6 hours for Salmonella concentrations of 103 and 106 CFU, respectively. Secondly, bioreactor essays were conducted to measure the inhibitory effect of the Bacillus-based product on a complex microbial community maintained in a bioreactor, originating from piglet colon and inoculated with S. Typhimurium. Two probiotic administration modes were tested: daily dose and continuous dose. Samples were collected to measure changes in microbiota composition associated with the presence of the probiotic at T0, T24, T48, T72, T96, and T120 hours. Results from this phase of the project showed a decrease in Salmonella, an increase in total bacteria, and modulation of the microbiota (alpha and beta diversity) for both administration modes (p < 0.05). Continuous treatment was associated with several significant modifications in microbiota composition (p < 0.05). Energy, crude proteins, and short-chain fatty acids (SCFAs) were quantified to measure the activity of this microbiota. A decrease in the total concentration (mM/ml) of SCFAs, acetate, and an increase in propionate proportion were observed (p < 0.05). This study demonstrated the inhibitory effect of the Bacillus-based product on Salmonella in a complex microbial community context, as well as its potential as a modulator of the porcine intestinal microbiota.
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