Bacterial-derived antimicrobials as potential alternatives for antibiotic-free broiler production

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dc.contributor.advisorFliss, Ismaïl-
dc.contributor.authorZhang, Liya-
dc.date.accessioned2021-08-09T07:16:57Z-
dc.date.available2021-08-09T07:16:57Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.other37383-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11794/69916-
dc.description.abstractDepuis des décennies, les antibiotiques sont utilisés dans l'industrie avicole, non seulement pour la prévention et la lutte contre les infections bactériennes, mais aussi pour favoriser la croissance animale. Cependant, une pression sélective due à la surutilisation et à la mauvaise utilisation des antibiotiques contribue au développement de la résistance des bactéries aux antibiotiques, ce qui constitue une menace croissante pour la santé publique mondiale. Par conséquent, la production de poulets de chair sans antibiotiques est de plus en plus populaire dans le monde en raison aussi de la demande des consommateurs et il est nécessaire de développer des alternatives potentielles aux antibiotiques à utiliser dans le secteur de la volaille. De nombreux défis doivent être surmontés dans la production de poulets de chair sans antibiotiques et plusieurs études ont été menées pour rechercher des agents naturels aux effets bénéfiques. L'objectif général de cette thèse est d'étudier le potentiel des antimicrobiens d'origine bactérienne, à savoir la reutérine, la microcine J25 et l'acide lactique, comme alternatives aux antibiotiques à utiliser dans l'industrie de l'élevage du poulet. Le premier objectif spécifique était d'isoler et de caractériser les souches de Lactobacillus reuteri du tractus intestinal des poulets de chair. Au total, 800 souches bactériennes ont été isolées à partir de poulets de chair et examinées pour leur capacité à produire de la reutérine. Trois souches, à savoir L. reuteri C1-8, L. reuteri C1-14 et L. reuteri C1-18 ont été identifiées et ont montré une large gamme de spectre inhibiteur. L. reuteri C1-14 a présenté l'activité inhibitrice la plus élevée après 1 h de fermentation anaérobie dans la solution de glycérol. Les trois L. reuteri ont survécu à une condition simulée de l'estomac et en présence de suc intestinal. L. reuteri C1-14 a montré une sensibilité à la plupart des antibiotiques cliniquement importants. Sur la base de tous les critères considérés, L. reuteri C1-14 a été sélectionnée comme la souche la plus prometteuse à utiliser comme probiotique dans l'industrie avicole. Dans le deuxième objectif spécifique de cette thèse, différents composés antimicrobiens d'origine bactérienne, à savoir la reutérine, la microcine J25 et l'acide lactique, ont été évalués seuls ou en combinaison pour leur activité antimicrobienne. En utilisant le test en damier de microdilution, les combinaisons reutérine + acide lactique et reutérine + microcine J25 ont montré un effet synergique, rendant ces composés efficaces à des concentrations 4 fois inférieures à celles utilisées seules. Pulvérisé sur des carcasses de poulet réfrigérées, le mélange reutérine + acide lactique a réduit les comptes de Salmonella spp. de 2.02 log CFU/g, tandis que la reutérine + microcine J25 et l'acide peracétique ont induit une réduction de 0.83 et 1.13 log CFU/g, respectivement. Appliqués en pulvérisation après refroidissement, ces mélanges pourraient contribuer à la salubrité des aliments en diminuant le nombre de Salmonella sur les carcasses de poulet. Dans le troisième objectif spécifique, l'efficacité de deux consortia synergiques contenant de la reutérine (5 mM) et de l'acide lactique (0.78% v/v) ou de la microcine J25 (0.08 µM) sur le microbiote et les attributs sensoriels des cuisses de poulet crues ont été évaluées. Sur la base des numérations viables totales, la combinaison de reutérine et d'acide lactique ou de microcine J25 a ralenti la croissance du microbiote d'altération, prolongeant ainsi la durée de conservation de 2 à 3 jours. Des baisses significatives de la qualité sensorielle (y compris l'odeur, la couleur et l'apparence générale) se sont produites dans le groupe non traité, tandis que de légers changements sont survenus dans les groupes de consortia au cours de la même période. La reutérine combinée à l'acide lactique ou à la microcine J25 semble fournir une approche prometteuse pour contrôler la croissance des microorganismes d'altération dans la viande de poulet. Enfin, le dernier objectif spécifique était dédié à l'évaluation des effets de la reutérine + microcine J25 et L. reuteri dans l'eau potable sur les performances de croissance, le microbiote intestinal et les profils de métabolites microbiens chez les poulets de chair. Les résultats ont montré que les oiseaux recevant un antibiotique et 5 mM de reutérine + 0.08 µM de microcine J25 présentaient un gain de poids corporel plus important (environ 6.19% et 4.56%, respectivement) que le traitement témoin négatif (P <0,05), tandis que la supplémentation de L. reuteri n'a pas eu d'effet significatif sur les performances de croissance des poulets de chair. L'influence sur la structure globale des communautés bactériennes par la reutérine + microcine J25 était similaire à un traitement antibiotique. Pour les métabolites microbiens, la supplémentation en reutérine + microcine J25 a eu un effet positif sur les concentrations d'acides gras à chaîne courte dans les caeca, ce qui n'a pas été observé pour les groupes témoins. En résumé, ces résultats fournissent la preuve que la supplémentation en reutérine + microcine J25 peut probablement favoriser un environnement intestinal favorable à l'hôte en modifiant la composition microbienne et les métabolites, ce qui a eu un effet positif sur les performances de croissance et un grand potentiel comme alternative antibiotique efficace pour la production de poulets de chair.fr
dc.description.abstractFor decades, antibiotics have been used in the poultry industry, not only for the prevention and treatment of bacterial infections, but also for promoting animal growth. However, a selective pressure by overuse and misuse of antibiotics contributes to the development of antibiotic resistance, posing a rising global public health threat. Therefore, antibiotic-free broiler chicken production is becoming increasingly popular worldwide due to consumers' demand and there is need to develop potential alternatives to antibiotics for use in the poultry sector. Numerous challenges need to be overcome in producing antibiotic-free broilers. Many studies have been carried out to look for natural agents with beneficial effects. The general objective of this thesis is to investigate the potential of bacterial-derived antimicrobials, namely reuterin, microcin J25 and lactic acid as alternatives to antibiotics for use in the broiler chicken industry. The first specific objective was to isolate and characterize Lactobacillus reuteri strains from the intestinal tract of broiler chickens. A total of 800 bacterial strains were isolated from broilers and screened for reuterin-producing ability. Three strains, namely L. reuteri C1-8, L. reuteri C1-14 and L. reuteri C1-18 were identified and shown to display a wide range of inhibitory spectrum. L. reuteri C1-14 exhibited the highest inhibitory activity after 1 h of anaerobic fermentation in a glycerol solution. All three L. reuteri survived simulated stomach and intestinal juice conditions. L. reuteri C1-14 showed susceptibilities to most clinically important antibiotics. Based on all criteria considered, L. reuteri C1-14 was selected as the most promising strain to be used as a probiotic in the poultry industry. For the second specific objective of this thesis, different bacterial-derived antimicrobial compounds, namely reuterin, microcin J25 and lactic acid, were evaluated alone or in combination, for their antimicrobial activity. Using the microdilution checkerboard assay, the combinations reuterin + lactic acid and reuterin + microcin J25 showed a synergic effect, making these compounds effective at concentrations 4 times lower than that used alone. Sprayed onto chilled chicken carcasses, reuterin + lactic acid mixture reduced Salmonella spp. counts by 2.02 Log CFU/g, whereas reuterin + microcin J25 and peracetic acid induced 0.83 and 1.13 Log CFU/g reductions, respectively. Applied as a post-chill spray, these mixtures could contribute to improve the food safety of poultry products by decreasing Salmonella counts on chicken carcasses. In the third specific objective, the efficacy of two synergetic consortia containing reuterin (5 mM) and lactic acid (0.78% v/v) or microcin J25 (0.08 µM) on microbiota and sensory attributes of raw chicken legs were evaluated. Based on total viable counts, the combination of reuterin and lactic acid or microcin J25 slowed down the growth of spoilage microbiota, thereby extending the shelf life of 2 to 3 days. Significant drops in sensory quality (including odor, color and overall appearance) occurred in the nontreated group, while slight changes occurred in the consortia groups over the same period. Reuterin combined with lactic acid or microcin J25 seems to provide a promising approach to control the growth of spoilage microorganisms on chicken meat. Finally, the last specific objective was dedicated to the evaluation of the effects of reuterin + microcin J25 and L. reuteri in drinking water on growth performance, intestinal microbiota and microbial metabolite profiles in broiler chickens. The results showed that birds received antibiotic and 5 mM reuterin + 0.08 µM microcin J25 exhibited greater body weight gain (about 6.19% and 4.56%, respectively) than negative control treatment (P < 0.05), while supplementing L. reuteri did not significantly affect broiler growth performance. The influence on the overall structure of bacterial communities by reuterin + microcin J25 was similar to antibiotic treatment. For microbial metabolites, supplementation with reuterin + microcin J25 positively affected the short chain fatty acids concentrations in the caeca than did the control groups. In summary, these results provide evidence that supplementation with reuterin + microcin J25 can likely improve the intestinal environment by changing microbial composition and metabolites, which had a positive effect on the growth performance and great potential as an efficient antibiotic alternative for broiler chicken production.en
dc.format.extent1 ressource en ligne (xvi, 142 pages)-
dc.languageeng-
dc.titleBacterial-derived antimicrobials as potential alternatives for antibiotic-free broiler production-
dc.typeCOAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctoratfr
dc.date.updated20210818-
dc.subject.rvmAntiinfectieux.fr_CA
dc.subject.rvmPoulets -- Élevage.fr_CA
dcterms.publisher.locationQuébec-
dc.identifier.bacTC-QQLA-37383-
bul.identifier.controlNumber1263164615-
etdms.degree.namePhilosophiæ doctor (Ph. D.)fr_CA
etdms.degree.grantorUniversité Lavalfr_CA
bul.identifier.uuid889b5299-629f-419e-be2c-98b468bc3bfb-
bul.faculteFaculté des sciences de l'agriculture et de l'alimentation.-
etdms.degree.disciplineDoctorat en sciences et technologie des aliments-
bul.date.reception2021-07-28-
dc.identifier.nothese37383-
Collection:Thèses et mémoires

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