Un nouveau système pour empêcher la contamination microbienne des emballages alimentaires

Manger des fruits et légumes est bon pour vous, mais il y a parfois un prix à payer: celui  de la maladie causée par les biofilms bactériens qui adhèrent aux produits et à l'emballage dans lequel ils sont livrés.

Un étudiant de troisième cycle à l'Université hébraïque de Jérusalem a désormais découvert un moyen d'attaquer les bactéries de ces emballages alimentaires. L'utilisation de nouveau système d'emballage est une invention avec un énorme potentiel commercial.

L'étudiant, Michael Brandwein, a récemment immigré de New York en Israël. Il est chercheur sous la direction du professeur Doron Steinberg au Laboratoire de recherche de la Faculté dentaire de biofilm de l'Université hébraïque. Brandwein est l'un des deux étudiants ayant reçu le prix Kaye de l’Innovation lors de la réunion annuelle de la 77ème Assemblée des Gouverneurs de l'Université de Jérusalem, le 11 juin dernier. Il recevra cette année son diplôme de maîtrise en sciences biomédicales à l’UHJ.

Les biofilms bactériens sont un problème croissant dans l'industrie alimentaire, en particulier pour les produits frais. Les  centres de contrôle et de prévention aux Etats-Unis ont récemment rapporté que les maladies d'origine alimentaire causent environ 48 millions de maladies chaque année aux États-Unis, dont 45% sont causés par des bactéries.

La sensibilisation aux avantages pour la santé de manger des fruits et légumes ayant augmenté, les pays industrialisés connaissent désormais une demande accrue de produits frais. Mais les préoccupations de santé publique sur les produits frais sont particulièrement aiguës car beaucoup de ces produits sont consommés crus. De nombreux micro-organismes, notamment des bactéries causant des maladies, s’attachent à la surface des aliments et de l'emballage et forment des biofilms par un processus complexe et multiforme.

Comment se débarrasser des biofilms? Il a récemment été découvert que les bactéries  échangent les unes avec les autres par un processus appelé « détection du quorum ». Cette diaphonie est l'un des facteurs qui régulent la formation de biofilm. Lorsque certaines molécules détectent une  forte densité de cellules, ils activent une cascade de processus génétiques qui mènent à l'adhésion de la bactérie. Le contrôle de la production ou de l'intégration de ces molécules peut empêcher les bactéries de se coordonner et de créer un biofilm.

Dans cette lignée, Brandwein a intégré une nouvelle molécule synthétisée à l'Université de jérusalem, appelée TZD, à l'emballage alimentaire anti-biofilm. Au laboratoire de recherche sur le biofilm, la molécule a interféré avec succès  dans la formation de biofilm par des bactéries et des champignons. Elle a également été testée avec succès pour empêcher  les biofilms dans les systèmes d’eau recyclée.

La recherche de Brandwein a porté spécifiquement sur les boîtes en carton ondulé, le moyen de transport le plus usité à travers le monde pour la grande majorité des produits agricoles frais. La technologie a été intégrée avec succès dans des polymères acryliques spécifiques à l'industrie, qui servent à recouvrir le carton ondulé utilisé pour les produits frais.


"Nous avons montré que ces polymères réduisent considérablement la quantité de biofilm  sur carton ondulé, conduisant à une méthode plus saine et plus efficace de transporter la nourriture d'aujourd'hui», dit Brandwein.

L'Université de Jérusalem par le biais de sa société de transfert de technologie, Yissum, détient les brevets délivrés sur le procédé, et a signé un accord avec BG Tech du kibboutz Beit Guvrin pour son développement et sa commercialisation.


"Alors que des millions de dollars ont été dépensés dans le monde pour développer des polymères antimicrobiens, personne n'a réussi à développer et à commercialiser des anti-quorums de détection / polymères anti-biofilm. Nous prévoyons donc que notre produit fera l'exclusivité pendant de nombreuses années à venir », a déclaré Brandwein. «Nous envisageons notre technologie appliquée à l'emballage des aliments surgelés, la volaille et le conditionnement de la viande et d'autres domaines de l'industrie de l'emballage alimentaire."


Les chercheurs prédisent un potentiel de chiffre d'affaires de plusieurs millions de dollars. En plus de répondre aux préoccupations en matière de santé, la prévention de la contamination des aliments a des conséquences économiques importantes pour augmenter la durée de vie des produits.


Les producteurs sont aussi une source potentielle de revenus, puisque les biofilms bactériens sont également une source importante de pertes post récolte des cultures dans le monde entier, en infectant une grande variété de tissus de la plante et provoquant ainsi le pourrissement bactérien, rendant les fruits et légumes impropres à la consommation.


Les Prix de l'innovation Kaye à l'Université hébraïque de Jérusalem sont décernés chaque année depuis 1994. Isaac Kaye, un industriel anglais de premier plan dans l'industrie pharmaceutique, a établi ces prix pour encourager les professeurs, le personnel et les étudiants de l’UHJ à développer des méthodes innovantes et inventions ayant une bon potentiel commercial  qui profitera à l'université et à la société.