Enterococci

2.4.3.2 Activités hydrolytiques des entérocoques

Les entérocoques sont connus pour produire trois types d’enzymes qui contribuent à leur pathogénicité opportuniste : hyaluronidase, gélatinase et sérine protéase . La hyaluronidase, codée par le gène chromosomique hyl, dégrade le principal constituant de la matrice extracellulaire des cellules hôtes, l’acide hyaluronique, facilitant l’invasion des tissus et la propagation des toxines .

La gélatinase, codée par le gène chromosomique gelE, est une métalloprotéase à zinc active sur la gélatine mais aussi sur le collagène, la caséine, l’hémoglobine, la β-insuline et d’autres peptides biologiquement actifs . Cette enzyme contribue également au processus de formation du biofilm, qui peut faciliter la colonisation des tissus et la persistance aux sites d’infection. La sérine protéase, codée par le gène sprE, situé en amont de gelE et co-transcrit avec ce dernier, participe également à la pathogenèse en dégradant les tissus de l’hôte .

Les entérocoques contribuent au développement des arômes du fromage pendant l’affinage en raison de leurs activités protéolytiques et lipolytiques et de leur capacité à produire des acides gras volatils ou à longue chaîne, du diacétyle, de l’acétoine et d’autres composés volatils . D’après , E. faecium est impliqué dans le développement du goût, de l’arôme, de la couleur et de la texture. Il contribue donc au profil sensoriel global de certains fromages. Ces qualités en font également une flore de choix pour d’autres produits fermentés comme les légumes ou les viandes .

Alors que les activités protéolytiques des bactéries lactiques sont bien décrites dans la littérature sur les produits fermentés, celles des entérocoques sont moins connues . Elles sont plutôt faibles dans les produits laitiers, sauf pour certaines souches d’E. faecalis . Selon , au sein de ce genre, le niveau d’activité protéolytique dépend de l’espèce et de la souche à l’intérieur de la même espèce. Les protéases les mieux décrites sont capables d’hydrolyser la caséine mais aussi la β-lactoglobuline et l’α-lactalbumine . De nombreuses études montrent que les fromages produits à partir de laits inoculés avec E. faecalis ont des activités protéolytiques plus élevées que les fromages produits sans ces enzymes. Des travaux portant sur la croissance de 24 souches d’E. faecium et de 60 souches d’E. faecalis dans du lait écrémé à 37°C, montrent que les activités protéolytiques d’E. faecalis sont bien supérieures à celles d’E. faecium. Ces résultats sont confirmés par et par dans les produits laitiers et par sur des entérocoques isolés d’œufs entiers liquides pasteurisés et responsables de leur altération.

La dégradation ultérieure des acides aminés est considérée comme ayant un impact majeur sur le développement de l’arôme des fromages. Les activités protéolytiques peuvent également être responsables de la formation d’amines biogènes par les entérocoques à partir des acides aminés qu’ils (ou d’autres types de bactéries) ont libérés . La figure 2.6 montre les différentes amines biogènes potentiellement formées dans les aliments en cours d’altération.

Figure 2.6. Formation d’amines biogènes dans les matrices alimentaires en réponse aux activités métaboliques microbiologiques. Les flèches grises représentent les réactions de décarboxylation conduisant directement à la formation d’amines biogènes, les lignes pointillées indiquent les amines biogènes produites via des voies métaboliques différentes des réactions de décarboxylation en une étape.

(Figure extraite de , adaptée selon )

L’histamine, la tyramine, la phényléthylamine et la cadavérine sont produites par une réaction de décarboxylation en une étape à partir de leurs précurseurs respectifs, l’histidine, la tyrosine, la phénylalanine et la lysine. La production de ces amines biogènes, suivie de leur sécrétion, nécessite (1) des systèmes de transport actifs des acides aminés précurseurs, (2) des décarboxylations et (3) des systèmes d’excrétion des amines résultant de ces décarboxylations. Le transport implique généralement une protéine qui échange l’acide aminé précurseur avec l’amine résultant de sa décarboxylation. Une fois dans la cellule, l’acide aminé subit une décarboxylation catalysée par une décarboxylase spécifique (carboxy-lyases EC 4.1.1.1.) en présence de pyridoxal phosphate. Les décarboxylases les plus étudiées sont l’histidine décarboxylase (HDC), la tyrosine décarboxylase (TDC) et la lysine décarboxylase (LDC), respectivement codées par les gènes hdcA, tdcA et cadA. Ils sont ensuite organisés en opérons avec d’autres gènes impliqués dans d’autres étapes du processus de production des amines biogènes, comme le transport et la maturation. La spécificité de ces décarboxylases a longtemps été débattue et il est maintenant bien établi qu’une décarboxylase peut décarboxyler plusieurs substrats. Par exemple, Enterococcus TDC peut décarboxyler la phénylalanine et la tyrosine pour produire respectivement la phényléthylamine et la tyramine . La putrescine, l’agmatine, la spermidine et la spermine sont synthétisées par différentes voies catalysées par des groupes de gènes qui peuvent être spécifiques à l’espèce ou à la souche car ils sont potentiellement acquis par transfert horizontal .

Les entérocoques sont décrits comme étant capables de provoquer des activités décarboxylases responsables de la production d’amines biogènes dans les aliments fermentés. Ils sont même reconnus comme ayant les plus fortes activités tyrosine et phénylalanine décarboxylase du monde bactérien . Les bactéries lactiques de la flore endogène des viandes fermentées, comme les saucisses, sont reconnues comme les principaux producteurs de tyramine. Les fromages et certains produits carnés peuvent constituer des substrats appropriés pour la production de 2-phényléthylamine, de tyramine, d’histidine ou d’autres amines. Ces souches contiennent donc des gènes ou des opérons codant pour des décarboxylases ou d’autres enzymes impliquées dans la synthèse des amines biogènes ou dans leur catabolisme. Pour les produits de la mer, la synthèse des amines biogènes n’est pas attribuée aux entérocoques . Alors que les bactéries résistantes à la chaleur telles que les entérocoques, qui sont les principales bactéries impliquées dans la production d’amines biogènes dans les produits laitiers, ne sont que partiellement éliminées par la pasteurisation, le traitement thermique réduit le niveau d’amines biogènes. Ce phénomène peut être dû à la diminution du niveau de contamination de l’aliment et/ou au fait qu’un cofacteur de décarboxylation essentiel a été dénaturé par la pasteurisation .

Bien que les bactéries lactiques soient peu actives vis-à-vis des lipides, elles sont connues pour participer à l’aromatisation des fromages, soit par conversion des acides gras à chaîne courte en cétones ou en lactones méthylées, soit par la formation d’aldéhydes résultant de l’oxydation des acides gras insaturés et responsables du développement d’odeurs et de goûts rances, soit par solvatation des composés aromatiques produits à partir des lipides mais aussi des protéines et du lactose . Selon , et , les entérocoques ont des activités estérases souvent plus fortes que les autres bactéries lactiques. Parmi les entérocoques, ces activités sont également variables et des recherches montrent qu’elles sont plus fortes chez E. faecalis que chez E. faecium. D’autres études montrent que l’activité lipolytique des entérocoques varie non pas en fonction de l’espèce, mais du type de fromage d’où provient la souche .

Dès 1965, a montré des activités estérases exprimées par des souches d’E. faecalis et d’E. faecium. montre que les entérocoques étaient plus actifs sur les triglycérides que les souches de Streptococcus et que les taux d’hydrolyse diminuaient avec l’augmentation de la longueur de la chaîne carbonée des acides gras libérés (tripropionine > tributyrine > tricaprine > tricapryline). Ils mettent en évidence l’absence d’activité sur la trioléine. montrent que les entérocoques présentent une faible activité lipolytique lorsqu’ils sont placés dans un milieu de croissance contenant du lait entier. Les travaux de montrent que l’hydrolyse de la tributyrine exprimée par E. faecium et E. faecal est isolée du fromage, pourtant ces souches ne sont pas actives sur les lipides du lait. montrent qu’une lipase de E. faecalis est également plus active sur la tributyrine que sur la tricaproine, la tricapryline et la trioléine. Cependant, selon , la capacité des entérocoques à hydrolyser les lipides du lait est très variable d’une souche à l’autre. Certaines souches ne présentent aucune activité lipolytique alors que d’autres présentent une forte activité sur une large gamme d’acides gras. Les travaux de , réalisés sur des substrats synthétiques (4-nitrophényl-acyles), montrent une activité d’E. faecium sur des acides gras dont la longueur de chaîne est comprise entre 2 et 18 carbones. Dans des études ultérieures, ces mêmes auteurs montrent qu’une estérase intracellulaire d’E. faecium développe, in vitro, une activité sur les 4-nitrophényl-acyles dont la longueur de chaîne est comprise entre 2 et 12 carbones, avec un optimum en présence de 4-nitrophényl-butyrate (C2). Les travaux réalisés montrent que la majorité des souches d’entérocoques testées (90%, N = 129), sont capables d’hydrolyser des triglycérides homogènes portant des acides gras dont la longueur de chaîne est comprise entre 4 et 18 carbones, l’activité diminuant avec l’augmentation de la longueur de la chaîne carbonée. Toutes les souches testées (100%) dans cette même étude présentent une activité sur les substrats synthétiques, du 4-nitrophénylacétate (C2) au 4-nitrophénylstéarate (C18), l’activité étant également réduite par une augmentation de la longueur de la chaîne carbonée de l’acide gras.

Parmi les quelques études publiées sur les activités hydrolytiques pouvant être impliquées dans l’altération des ovoproduits, il y a celles qui montrent des activités lipolytiques exprimées par les souches E. faecium et en particulier E. faecalis isolées à partir d’ovoproduits entiers liquides pasteurisés altérés. Les travaux réalisés par révèlent que des activités lipasiques sont également détectées pour la moitié des souches d’Enterococcus dérivées de blancs d’œufs industriels et testées pour leur capacité à altérer l’un des principaux composants des desserts des îles flottantes, la crème pâtissière.