Développement d'une méthodologie pour l appréciation quantitative des risques appliquée à Salmonella dans la viande de porc en Belgique

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1 ACADEMIE UNIVERSITAIRE WALLONIE-EUROPE UNIVERSITE DE LIEGE FACULTE DE MEDECINE VETERINAIRE DEPARTEMENT DES SCIENCES DES DENREES ALIMENTAIRES SERVICE DE MICROBIOLOGIE Développement d'une méthodologie pour l appréciation quantitative des risques appliquée à Salmonella dans la viande de porc en Belgique Development of a methodology for quantitative microbial risk assessment applied to Salmonella in pork meat in Belgium Laurent Delhalle THESE PRESENTEE EN VUE DE L OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR EN SCIENCES VETERINAIRES ORIENTATION SANTE ET PRODUCTION ANIMALE ANNEE ACADEMIQUE

2 REMERCIEMENTS Je remercie le Service Public Fédéral Santé Publique pour le financement du projet n R-04/003. Je tiens à exprimer mes remerciements à Monsieur le Professeur Georges Daube pour m avoir permis de réaliser ma thèse de doctorat dans le service de Microbiologie des Denrées Alimentaires à la Faculté de Médecine Vétérinaire de l Université de Liège. Je ne saurai résumer ici toute ma gratitude pour l opportunité, les conseils et le soutien que vous m avez donné durant ces années de travail. Merci pour tout. Mes remerciements s adressent également à Monsieur Farnir et à Monsieur le Professeur Saegerman qui m ont prodigué aide et conseils tout au long de mon travail. Je tiens également à témoigner ma gratitude au Professeur Antoine Clinquart et au Docteur Nicolas Korsak pour leurs explications et leurs recommandations. Je tiens également à exprimer ma reconnaissance à Winny Messens ainsi qu à Yves Van der Stede qui m ont toujours soutenu et encouragé dans mes réalisations malgré les difficultés rencontrées. Que toutes les personnes du Département des Sciences des Denrées Alimentaires de la Faculté de Médecine Vétérinaire de l Université de Liège, qui ont collaboré de près ou de loin à la réalisation de ce travail, trouvent ici l expression de ma profonde reconnaissance. Mes remerciements s adressent également aux Professeurs Jacques Mainil, Martine Laitat, Baudouin Nicks, Johann Detilleux, Jean-Christophe Augustin et au Docteur Lieve Herman qui ont acceptés d être membre de mon jury de thèse. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à ma compagne, Mademoiselle Gabrielle Gérard, pour m avoir aidé, encouragé et soutenu tout au long de mes études. Pendant ces années d efforts, tu as toujours été à mes côtés. Merci à toi Gabrielle pour ta patience, tes encouragements et pour le bonheur que tu me donnes avec nos enfants. Enfin, je tiens à remercier les membres de ma famille et mes amis qui m ont témoigné leurs encouragements. 2

3 AVANT PROPOS Lorsque j ai commencé ces recherches, je ne connaissais pas l appréciation quantitative de risque (AQR). Je me suis alors rappelé un extrait du «Discours de la méthode» de Descartes. Bien que ce texte soit ancien, il est étonnant de voir que ces écrits s appliquent encore très bien aux difficultés d apprentissage des sciences d aujourd hui. L approche de Descartes dans l apprentissage de concepts complexes m a aidé à maîtriser une matière aussi ardue : «ainsi, au lieu de ce grand nombre de préceptes dont la logique est composée, je crus que j aurais assez des quatre suivants, pourvu que je prisse une ferme et constante résolution de ne manquer pas une seule fois à les observer. Le premier était de ne recevoir jamais aucune chose pour vraie que je ne la connusse évidemment être telle; c'est-à-dire, d éviter soigneusement la précipitation et la prévention, et de ne comprendre rien de plus en mes jugements que ce qui se présenterait si clairement et si distinctement à mon esprit, que je n eusse aucune occasion de le mettre en doute. Le second, de diviser chacune des difficultés que j examinerais, en autant de parcelles qu il se pourrait, et qu il serait requis pour les mieux résoudre. Le troisième, de conduire par ordre mes pensées, en commençant par les objets les plus simples et les plus aisés à connaître, pour monter peu à peu comme par degrés jusque à la connaissance des plus composés, et supposant même de l ordre entre ceux qui ne se précèdent point naturellement les uns les autres. Et le dernier, de faire partout des dénombrements si entiers et des revues si générales, que je fusse assuré de ne rien omettre. Ces longues chaînes de raisons, toutes simples et faciles, dont les géomètres ont coutume de se servir pour parvenir à leurs plus difficiles démonstrations (...) il n'y en peut avoir de si éloignées auxquelles enfin on ne parvienne, ni de si cachées qu'on ne découvre. Et je ne fus pas beaucoup en peine de chercher par lesquelles il était besoin de commencer car je savais déjà que c était par les plus simples et les plus aisées à connaître» Ces longues chaînes de raisons simples et faciles, prises une à une, est le principe adopté dans mon étude sur l appréciation quantitative des risques. Il est impensable d envisager apprendre cette matière en un bloc mais plutôt en une succession de concepts enchaînés les uns aux autres empruntés à plusieurs sciences bien distinctes au départ. Tous ces concepts doivent être maîtrisés pour mieux les appliquer. 3

4 TABLES DES MATIERES REMERCIEMENTS... 2 AVANT PROPOS... 3 LISTE DES ABREVIATIONS... 6 LISTE DES TABLEAUX... 8 LISTE DES FIGURES... 9 RESUME SUMMARY INTRODUCTION CONTEXTE THEORIQUE HISTORIQUE ET BASE LEGALE DE L ANALYSE DE RISQUE LA REGLEMENTATION EUROPEENNE PRINCIPES DE L ANALYSE DE RISQUE MESURES DE GESTION DES DANGERS LE LONG DE LA CHAINE ALIMENTAIRE L APPRECIATION QUANTITATIVE DES RISQUES EXEMPLES D APPRECIATIONS QUANTITATIVES DES RISQUES MICROBIOLOGIQUES DANS LES DENREES ALIMENTAIRES TROIS APPRECIATIONS QUANTITATIVES DES RISQUES CONCERNANT SALMONELLA DANS LES DENREES ALIMENTAIRES Salmonella dans les œufs Salmonella sur les poulets de chair Salmonella et la viande de porc OBJECTIFS DU TRAVAIL PARTIE EXPERIMENTALE ETUDE 1 : FACTEURS DE RISQUE DE CONTAMINATION PAR SALMONELLA ET DES GERMES INDICATEURS DANS LES ABATTOIRS DE PORCS EN BELGIQUE ETUDE 2 : NIVEAU DE CONTAMINATION DES VIANDES DE PORC APRES L ABATTOIR EN BELGIQUE PAR SALMONELLA ET LES GERMES INDICATEURS ETUDE 3 : EVALUATION DES MESURES DE MAITRISE DE SALMONELLA DANS LA CHAINE ALIMENTAIRE A L AIDE D OUTILS D APPRECIATION QUANTITATIVE DES RISQUES AFIN DE REDUIRE LES SALMONELLOSES HUMAINES ASSOCIEES A LA CONSOMMATION DE VIANDE DE PORC EN BELGIQUE Résumé Introduction Identification du danger Evaluation de l exposition

5 3.5 Caractérisation du danger L analyse de scénarios DISCUSSION GENERALE LA FILIERE PORCINE Niveau de contamination à l abattoir Etude des facteurs de risque de contamination des carcasses de porc à l abattoir Niveau de contamination des viandes de porc après l abattoir Les enseignements de l analyse de scénarios L APPRECIATION QUANTITATIVE DES RISQUES Avantages et inconvénients de l appréciation quantitative des risques Les recherches à mener dans la filière porcine Les initiatives au niveau européen et international La communication CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES LISTE DES PUBLICATIONS

6 LISTE DES ABREVIATIONS AFSCA : Agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire ALOP : Niveau acceptable de protection (Appropriate Level of Protection) AQR : Appréciation Quantitative des risques a w : Activité de l eau CE : Commission Européenne CERVA : Centre d Etudes et de Recherches Vétérinaires et Agrochimiques DALY : Disability-Adjusted Life Year E. coli: Escherichia coli EFSA : European Food Safety Authority EPEC: Escherichia entéropathogènes EM : Etat Membre ESCO : EFSA Scientific Cooperation Working Group FAO : Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (Food Agriculture Organization of the United Nations) FDA: Food and Drug Administration FSIS : Food Safety and Inspection Service of the U.S. Department of Agriculture FSO: Objectif de sécurité alimentaire (Food Safety Objective) GMP: Good manufacturing practices GT : Germes totaux HACCP: Hazard Analysis and Critical Control Points JEMRA: Joint Expert Meeting on Microbiological Risk Assessment JIFSAN: Joint Institute for Food Safety and Applied Nutrition IC 95 % : Intervalle de confiance à 95 % ICMSF : International Commission on Microbiological Specifications for Foods ILVO : Instituut voor Landbouw en Visserijonderzoek ISP : Institut Scientifique de Santé Publique Log 10 : Logarithme en base 10 LUC : Limburgs Universitair Centrum MDAOA : Microbiologie des Denrées Alimentaires d Origine Animale MPRM : Modèle de Processus modulaire du Risque (Modular Process Risk Model) OR : Odds Ratio OMS : Organisation Mondiale de la Santé PC : Critère de performance (Performance Criteria) PO : Objectif de performance (Performance objective) QMRA : Quantitative Microbial Risk Assessment 6

7 SHU : SPF : SE : STM : TIA : TVC : UE : UFC : UGent : ULg : VLA : YOPI : Syndrome Hémolytique et Urémique Service Public Fédéral Salmonella Enteritidis Salmonella Typhimurium Toxi-infection d origine Alimentaire Total Viable Count Union Européenne Unité Formant Colonie Université de Gand Université de Liège Veterinary laboratories Agency Young, Old, Pregnant, Immunodeficient 7

8 LISTE DES TABLEAUX Tableau I: Probabilité de maladie chez l homme par portion d œuf ingérée en fonction de différents niveaux de prévalence de poulaillers en production primaire et différents scénarii concernant le couple temps/température de stockage Tableau II: Calcul du nombre de salmonelloses humaines par an au Royaume Uni suivant le type de viande consommée et le type de contamination lors de la préparation au domicile Tableau III: Concentration en germes totaux sur la surface des carcasses le long du processus d abattage Tableau IV: Estimation semi-quantitative de la concentration en salmonelles sur les carcasses de porcs Tableau V: Distributions utilisées dans le modèle pour la température et la durée des étapes entre la transformation de la viande et la préparation des aliments

9 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Principaux Règlements européens composant le «Paquet Hygiène» Figure 2 : Interactions entre les processus d appréciation et de gestion du risque et la communication sur le risque Figure 3 : Procédure classique d analyse de risque selon le Codex Alimentarius Figure 4 : Mise en application de mesures de gestion spécifiques le long de la chaîne alimentaire pour garantir une maîtrise continue du danger Figure 5 : Addition de deux distributions avec la méthode de Monte Carlo Figure 6 : Diagramme général des opérations de production des œufs et ovo-produits de la ferme jusqu à la consommation Figure 7 : Diagramme général des opérations de production des poulets de chair de la ferme d élevage jusqu à la consommation Figure 8 : Diagramme général des opérations de production des viande de porc à partir de la ferme d élevage jusqu à la consommation au Royaume-Uni Figure 9 : Structure schématique de Salmonella Typhi Figure 10 : Prévalence de Salmonella depuis 1997 à 2006 par type de matrice (source de données AFSCA) Figure 11 : Nombre de salmonelloses et de campylobactérioses humaines reportées par habitants et évolution de l importance des sérotypes Enteritidis et Typhimurium en Belgique depuis 1984 à Figure 12 : Pyramide représentant la perte d informations par le système de surveillance des maladies Figure 13 : Sources principales de données d entrées et valeurs générées par les modules de l évaluation de l exposition et de la caractérisation du risque Figure 14 : Flux de transfert des salmonelles causé par les contaminations croisées durant la préparation des aliments Figure 15 : Probabilité de salmonellose suivant le nombre de cellules ingérées avec les percentiles 2.5 et le 97.5 représentant les fourchettes de l incertitude dans la relation «dose-réponse»

10 RESUME Selon la législation européenne relative au contrôle des salmonelles et autres agents zoonotiques, des mesures effectives doivent être prises pour détecter et combattre ces agents à tous les stades de la chaîne de production alimentaire. Une des sources de salmonelloses humaines est la viande de porc contaminée. Afin de mieux lutter efficacement contre Salmonella dans la viande porc, une appréciation quantitative des risques a été développée représentant l ensemble de la filière de production. Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes préliminaires ont été nécessaires. La première tâche était un recensement des données à toutes les étapes de la chaîne de production auprès des autorités publiques et des opérateurs privés. Une base de données a ensuite été développée reprenant les méthodes de travail dans les différentes entreprises étudiées mais également les résultats d analyses microbiologiques réalisées sur l ensemble de la filière. Le but était d étudier les sources de contamination de la viande de porc à partir de l abattoir jusqu à la préparation au domicile du consommateur, Sur base des données disponibles, un modèle d appréciation quantitative des risques a pu être construit en tenant compte du flux de production schématisé. L objectif final du modèle est de donner les options concrètes pour réduire efficacement le risque de salmonellose chez l'homme suite à la consommation de viande hachée de porc. Les scénarios ont été élaborés sur base de la situation internationale et de la littérature pour simuler des possibilités concrètes et réalistes d amélioration de la qualité microbiologique de la viande de porc. Les niveaux de contamination ainsi que les facteurs de risque potentiels de contamination liés aux paramètres de production, aux installations techniques et aux méthodes de nettoyage/désinfection ont été évalués au niveau des dix plus grands abattoirs en Belgique. Les résultats ont révélé une variabilité élevée concernant la contamination par Salmonella parmi les abattoirs, avec une prévalence variant de 2,6 à 34,3%. Les résultats des régressions linéaires et logistiques ont révélé que certaines pratiques de travail telles que l'échaudage par vapeur, un second flambage après la flagelleuse et le nettoyage/désinfection de la fendeuse plusieurs fois par jour sont bénéfiques pour la réduction de la contamination par Salmonella. Ces données ont été à la base de la modélisation de l étape d abattage des porcs en Belgique. Les étapes de production après l abattoir ont également été étudiées. Les résultats des analyses bactériologiques de sept ateliers de découpe, de quatre ateliers de viande hachée et des quatre plus grands détaillants belges ont été recueillis grâce aux données de surveillances officielles et d'autosurveillance. La prévalence de Salmonella dans les ateliers de découpe et de viande hachée varie de 0% à 50%. La prévalence de Salmonella dans la viande hachée au niveau de la vente au détail varie de 0,3% à 4,3%. Les concentrations en salmonelles ont été estimées à partir de données semiquantitatives relatives aux carcasses, aux morceaux de viande et aux viandes hachées à respectivement 10

11 -3,40 ± 2,04 log UFC/cm ², -2,64 ± 1,76 log UFC/g et -2,35 ± 1,09 log UFC/g. Ces données ont servi de base pour la construction du modèle pour les étapes de découpe, de hachage, de stockage et de distribution de viande hachée de porc en Belgique. Le modèle d AQR a été ensuite développé sur base des données collectées. Après validation du modèle, des scénarios d atténuation du risque y ont été implantés. Le nombre de salmonelloses humaines suite à la consommation de viande de porc en Belgique a été estimé à cas par an. Les résultats ont montré que le risque de salmonellose chez l'homme pourrait être réduit de manière significative avec des efforts déployés tout au long de la chaîne de production de viande de porc, mais aussi par les consommateurs. Selon le modèle, une réduction de 25% de la prévalence des carcasses à l abattoir diminuerait de 45,7% le nombre de cas de salmonelloses humaines en Belgique. Les consommateurs doivent également être conscients des bonnes pratiques d'hygiène durant la préparation de la viande à domicile afin d éviter les contaminations croisées entre les aliments. Selon le modèle, les contaminations croisées avec des aliments crus durant la préparation du repas provoqueraient chaque année plus de cas de salmonelloses tandis que le manque de cuisson engendrerait 683 cas. Le nombre de cas de salmonelloses humaines pourrait être réduits en améliorant les habitudes de préparation des aliments dans les cuisines afin d éviter les contaminations croisées. Les résultats de ces analyses de scénarios et les recommandations issus de ces recherches sont utiles pour les industriels et les responsables de la santé publique impliqués dans la chaîne de production de viande de porc. Les études et le modèle d AQR développé ont permis d obtenir un état des lieux de la situation en Belgique mais également d émettre des recommandations de gestion le long de la chaîne de production de viande de porc. Cependant, ces résultats sont à nuancer car, à l heure actuelle, l application de l AQR à l industrie de la viande s est heurtée à un problème récurrent de manque de données à certaines étapes clés. Les Etats et les entreprises doivent entreprendre des études complémentaires et offrir ainsi une meilleure évaluation de la situation de la chaîne alimentaire «de la fourche à la fourchette». Mots Clés Appréciation quantitative des risques microbiologiques, chaîne alimentaire, viande hachée de porc, Salmonella, germes indicateurs, facteurs de risque, santé publique 11

12 SUMMARY Following the European legislation on control of Salmonella and other zoonotic agents, effective measures must be taken to detect and control these agents at all stages of the food chain. Therefore, the Belgian FPS Public Health, Food Chain Safety and Environment has decided to fund a research project involving institutions grouped under a consortium in order to develop a Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) on human salmonellosis following consumption of minced pork meat. To achieve this goal, preliminary steps were necessary. The first task was a survey on available data at all stages of the production chain from public authorities and food business operators. A database was carried out summarizing the working practices in different companies and the microbiological results of the whole production chain. The aim was to study the sources of contamination of pork meat from the slaughterhouse to the preparation at consumer's home. Thanks to collected data, a QMRA model has been built taking into account the production flow. The objective of the model is to provide options to reduce the risk of human salmonellosis due to consumption of minced pork meat. The scenarios were developed on the international situation and the literature to simulate concrete and realistic opportunities to improve the microbiological quality of pork meat. The potential risk factors of contamination associated with production parameters, technical facilities and methods for cleaning/disinfection were evaluated in the 10 largest Belgian slaughterhouses. The results showed high variability concerning Salmonella contamination among these slaughterhouses, with prevalence ranging from 2.6 to 34.3%. The results of linear and logistic regressions revealed that some working practices such as scalding steam, second flaming after polishing and cleaning/disinfection of the splitter machine several times a day are beneficial to reduce contamination by Salmonella. These data were the basis for modelling the slaughter process of pigs in Belgium. Production stages after the slaughterhouse were also studied. The results of bacteriological analysis of seven cutting plants, four minced meat plants of the four largest retailers in Belgium were collected using data from official and self-monitoring. The Salmonella prevalence in cutting meat varies from 0% to 50%. The prevalence of Salmonella in minced meat at the retail level varies from 0.3% to 4.3%. Salmonella concentrations on the carcasses, the meat and minced meat were estimated from semi-quantitative data and were equal to ± 2.04 log CFU/cm ², ± 1.76 log CFU/g and ± 1.09 log CFU/g, respectively. These data provided the basis to build the model for the cutting, mincing, distribution and storages stages of pork meat chain in Belgium. A QMRA model was then developed on the basis of collected data. After validation, scenarios of risk mitigation have been implemented. The number of human salmonellosis due to consumption of 12

13 minced pork meat in Belgium was estimated at 15,376 cases per year. The results showed that the risk of human salmonellosis could be reduced significantly with efforts made by food business operators, but also by consumers. Following the model, 25% reduction of carcass prevalence at the slaughterhouse would decrease from 45.7% the number of human salmonellosis cases in Belgium. Consumers should also be aware of good hygiene practices during preparation of the meat in household s kitchen to avoid cross contamination between foods. Following the model, crosscontamination with raw foods during the preparation of meals generates 14,693 cases of salmonellosis each year and the lack of cooking only 683 cases. The number of cases of human salmonellosis could be reduced by improving the food preparation habits in the kitchen to avoid cross contamination. The results of this research are useful for food business operators and public health officials involved in the production of pork. The QMRA presented in this thesis were used to obtain an overview of the Belgian food chain and also to make recommendations along the production chain. However, these results must be taken with care because, at present time, the application of QMRA in the meat industry has a recurring problem of lack of data. States and companies should undertake studies and provide a better assessment of the situation of the food chain "from farm to fork". Key-Words Quantitative Microbial Risk Assessment, food chain, mincedpork meat, Salmonella, indicators germs, risks factors, public health 13

14 INTRODUCTION En Europe, la volonté clairement affichée du législateur est de maîtriser la sécurité de l ensemble de la chaîne alimentaire. En 2000, l UE publiait son Livre Blanc sur la sécurité alimentaire avec l introduction de notions importantes telles que la volonté d adopter une approche intégrée de la chaîne alimentaire et la responsabilité à tous les maillons de la filière (Commission of the European Communities, 2000). Depuis, un nouveau cadre législatif a été adopté au niveau européen sur base des principes énoncés dans le Livre Blanc. Suite à des accords internationaux et à la modification de la législation européenne, l analyse de risque est devenue une démarche systématique pour la maîtrise de la sécurité de la chaîne alimentaire. Grâce à cette méthodologie, le risque microbien dans la chaîne alimentaire et ses conséquences au niveau de la santé publique peuvent être estimés et gérés plus efficacement. Depuis une dizaine d années, un nombre croissant de publications est consacré à cette méthodologie. Cette démarche scientifique s inscrit dans le cadre d une demande pour une sécurité accrue de la chaîne alimentaire de la part des autorités publiques et des consommateurs. Cette demande est d autant plus forte que, durant ces dernières années, des crises alimentaires majeures, telles que la crise de la dioxine dans la viande de poulet, l encéphalopathie spongiforme bovine ou Listeria monocytogenes dans les fromages au lait cru, ont ébranlé la confiance du consommateur (Moll et al., 2000; Moll et al., 2002). Cependant, l analyse de risque reste actuellement encore méconnue par l ensemble de la communauté scientifique et des responsables en charge de la sécurité sanitaire des aliments. Plusieurs raisons sont à l origine de cette situation mais c est surtout la démarche multidisciplinaire, ayant recours aux principes de l épidémiologie, de la statistique, de la microbiologie, de la technologie alimentaire et de la programmation informatique qui rend cette discipline méconnue (Schlundt, 2002). L analyse de risque permet de donner des réponses concrètes aux responsables de la santé, aux vétérinaires et aux industriels. Cette discipline permet de déterminer le risque pour une population donnée face à un danger, d estimer le nombre de cas suite à l ingestion d une denrée contaminée, de simuler les conséquences d un accident dans la chaîne alimentaire, de présenter les mesures de prévention efficaces, de proposer des scénarii possibles afin de réduire le nombre de cas et les coûts associés, d évaluer l implémentation de mesures de gestion comme des objectifs de performance (par exemple, des niveaux admissibles de contamination microbienne) ou des critères de processus (par exemple une durée ou une température à une étape donnée), etc. L analyse de risque peut être un guide quantitatif utile pour les prises de décision si elle s'appuie sur des études scientifiques solides et si elle est complétée par des décisions industrielles, sociales et politiques qui prennent en compte les limites de cette méthode (Comité Scientifique de l'agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire, 2005). A l heure actuelle, encore peu d AQR ont été développées en Belgique. Citons le modèle concernant Campylobacter dans les volailles à partir de la vente au détail jusqu'au risque final pour le 14

15 consommateur (Uyttendaele et al., 2006) et le modèle concernant Salmonella Enteritidis dans les œufs (Grijspeerdt et al., 2005). C est dans le cadre d amélioration de la qualité de la production porcine que le Service public fédéral (SPF) de la Santé publique belge a financé le projet de recherche n R-04/003 pour une période de 3 ans auprès d un consortium de laboratoires belges dont le service de Microbiologie des Denrées Alimentaires d Origine Animale (MDAOA) de la Faculté de Médecine Vétérinaire de l Université de Liège (Prof. G. Daube). L objectif était le développement et la validation d une méthodologie d AQR adaptée aux agents zoonotiques émergents transmis par les aliments en Belgique. Le risque «Salmonella» dans la filière porcine belge a été choisi comme base de travail. La tâche consistait à récolter, traiter et analyser des données statistiques afin de prédire le risque pour la santé publique et de choisir des options de gestion les plus optimales. Cette thèse a été conçue avec la philosophie de rendre une matière, qui, en premier abord semble ardue, facile et claire à la compréhension. Dans la première partie, une description générale des principes de l analyse de risque est présentée sur base des travaux de la Commission hygiène du Codex Alimentarius avec quelques exemples de modèles développés ces dix dernières années à travers le monde. Cette partie expose également les avantages et inconvénients de l utilisation de l analyse de risque mais également les problèmes rencontrés pour réaliser un modèle complet «de la fourche à la fourchette». La deuxième partie est la présentation des résultats de nos recherches à travers les articles publiés dans des revues internationales. La troisième partie présente une discussion globale des résultats obtenus lors des recherches et donne des recommandations pour le développement d un modèle d AQR. Des améliorations sont également proposées en vue de diminuer la contamination par les salmonelles de la chaîne de production de viande de porc et ainsi de diminuer le nombre de salmonelloses humaines en Belgique suite à l ingestion de viande contaminée. 15

16 CONTEXTE THEORIQUE 16

17 1 Historique et base légale de l analyse de risque En 1994, l Organisation Mondiale du Commerce (OMC) a conclu un accord pour l application des mesures sanitaires et phytosanitaires (Sanitary and PhytoSanitary measures (SPS measures)) dont les objectifs étaient d éviter les entraves au commerce international et d instituer des règles selon lesquelles un pays pouvait refuser de commercialiser un produit sur son territoire s il présentait un risque pour la population (World Trade Organization, 1994). La justification du refus de commercialisation d une denrée alimentaire doit se fonder sur une analyse de risque basée sur des normes internationales reconnues par l OMC. Le Codex Alimentarius et ses composantes techniques sont reconnus par l OMC. Un des objectifs du Codex Alimentarius est d instituer des normes, des références et des lignes directrices servant de base pour l analyse de risque (Rogy, 2002; Food and Agriculture Organization/World health Organization, 2006). En 1999, l UE a rédigé le Livre Blanc sur la sécurité alimentaire dans lequel les principes généraux de la politique européenne en matière de sécurité alimentaire sont exposés (Commission of the European Communities, 2000). Dans ce texte fondateur, on insiste sur l application et la mise en œuvre de l analyse de risque et du respect des accords internationaux. Depuis lors, l UE a remplacé son ancienne législation par un ensemble de textes législatifs communément appelé «le paquet hygiène». C est ainsi que le règlement (CE) N 178/2002 établissant les principes généraux et les prescriptions générales de la législation alimentaire, appelé «General Food Law», privilégie l analyse de risque comme démarche systématique au niveau de la sécurité alimentaire (Commission of the European Communities, 2002). Le règlement (CE) N 2073/2005 recommande des révisions des critères microbiologiques concernant les denrées alimentaires en tenant compte de l'évolution dans le domaine de la sécurité et de la microbiologie des denrées alimentaires. Cette évolution doit intégrer les progrès scientifiques, technologiques et méthodologiques, l'évolution des niveaux de prévalence et de contamination, l'évolution de la population de consommateurs vulnérables ainsi que les résultats éventuels d'analyses de risque (Commission of the European Communities, 2005). 2 La réglementation européenne La législation de l UE en matière d hygiène alimentaire est composée de plusieurs règlements communément appelés le «Paquet Hygiène». La figure 1 donne un schéma des principaux textes composant le «Paquet Hygiène». Le but est d assurer aux consommateurs un niveau élevé de sécurité des aliments. Le «Paquet Hygiène» se compose des textes suivants : Règlement (CE) N 178/2002 établissant les principes généraux et les prescriptions générales de la législation alimentaire, instituant l Autorité Européenne de Sécurité des Aliments (European Food Safety Authority (EFSA)) et fixant des procédures relatives à la sécurité des denrées alimentaires (Commission of the European Communities, 2002). Ce règlement est le 17

18 socle de la sécurité sanitaire des aliments. Son champ d'application couvre les denrées alimentaires et l'alimentation animale. Il donne également un certain nombre de grands principes comme le recours à l'analyse de risque par les autorités compétentes. Règlement (CE) N 852/2004 (aussi appelé «Règlement H1») établit les règles générales d hygiène des denrées alimentaires à l intention des exploitants du secteur alimentaire (Commission of the European Communities, 2004). Règlement (CE) N 853/2004 (aussi appelé «Règlement H2»).fixe les règles spécifiques d'hygiène applicables aux denrées alimentaires d'origine animale (Commission of the European Communities, 2004). Règlement (CE) N 854/2004 (aussi appelé «Règlement H3») fixe les règles spécifiques d organisation de contrôles officiels concernant les produits d'origine animale destinés à la consommation humaine (Commission of the European Communities, 2004). Règlement (CE) N 882/2004 régit les contrôles officiels effectués pour s'assurer de la conformité avec la législation sur les aliments pour animaux et les denrées alimentaires et avec les dispositions relatives à la santé animale et au bien-être des animaux aussi appelé règlement «Contrôles officiels» (Commission of the European Communities, 2004). Le règlement (CE) N 183/2005 établit les exigences en matière d hygiène des aliments pour animaux (Commission of the European Communities, 2005). Il vise les opérateurs qui exercent des activités dans le secteur de l alimentation animale depuis la production primaire jusqu à la mise sur le marché, l alimentation des animaux producteurs de denrées alimentaires (l utilisation), ainsi que les importations et les exportations d aliments pour animaux avec les pays tiers. 18

19 Règlement CE N 178/2002 (Food Law) Règles spécifiques Alimentation animale Règles générales d hygiène des denrées alimentaires (y compris le commerce de détail) Règles spécifiques d hygiène des denrées alimentaires d origine animales (hors commerces de détail) Exploitants Règlement 183/2005 Règlement 852/2004 Règlement 853/2004 Service de contrôle Règlement 882/2004 Règlement 854/2004 Figure 1 : Principaux Règlements européens composant le «Paquet Hygiène» La présence importante de Salmonella dans l environnement, dans le règne animal ainsi que le pouvoir pathogène chez l homme rend cette bactérie très importante au niveau de la santé publique. Ce risque a incité la mise en place d une réglementation en matière de contamination par Salmonella dans les denrées alimentaires. La directive (CE) N 2003/99/CE, abrogeant la directive 92/117/CEE, a vu le jour en Elle régit la surveillance des zoonoses et des agents zoonotiques avec une liste des agents à surveiller dont Salmonella. Cette directive veut favoriser les échanges d informations entre les états membres (Commission of the European Communities, 2003). De plus, le règlement (CE) N 2160/2003 a été promulgué dans la foulée de la directive 2003/99/CE. Il est dévolu spécialement à la problématique de Salmonella aussi bien pour la production primaire, l alimentation animale et humaine. Le règlement fixe les objectifs communautaires en matière de prévalences de Salmonella à différents points de la chaîne alimentaire dont la filière porcine (Commission of the European Communities, 2003). Le Règlement (CE) N 2073/2005 définit des critères microbiologiques pour certains microorganismes ainsi que les modalités d application auxquelles les exploitants du secteur alimentaire doivent satisfaire lors de l application des mesures générales et spécifiques d hygiène (Commission of the European Communities, 2005). Les critères repris dans le règlement concernent aussi bien des critères de sécurité des denrées alimentaires que des critères d hygiène du procédé : 19

20 Un critère de sécurité des denrées alimentaires définit l'acceptabilité d'un produit ou d'un lot de denrées alimentaires, applicable aux produits mis sur le marché. Pour les carcasses de porcs, la qualité est jugée satisfaisante lorsque Salmonella est détectée dans un nombre maximal d échantillons de c/n (c=5, n=50) avec la limite maximum fixée à absence de Salmonella sur la partie examinée de la carcasse. Un critère d hygiène du procédé indique l'acceptabilité du fonctionnement du procédé de production. Un tel critère n'est pas applicable aux produits mis sur le marché. Il fixe une valeur indicative de contamination dont le dépassement exige des mesures correctives destinées à maintenir l'hygiène du procédé conformément à la législation sur les denrées alimentaires. Pour Salmonella dans la viande hachée, les préparations de viande et les produits à base de viande, le critère est absence dans 10 g pour les produits consommés après cuisson et absence dans 25 g pour les produits consommés crus. 3 Principes de l analyse de risque Il est nécessaire de bien distinguer les notions de danger et de risque avant d aborder l analyse de risque. Un danger est défini comme étant un agent physique, chimique ou biologique présent dans un aliment pouvant causer un effet néfaste sur la santé. Un risque se définit comme étant une fonction de la probabilité d un effet néfaste sur la santé et de la gravité de cet effet, résultant d un (ou plusieurs) danger(s) dans un aliment (Codex Alimentarius Commission, 2007). L analyse de risque est définie comme une démarche scientifique établie dans le but d identifier les dangers connus ou potentiels, d en apprécier les risques, de les gérer et de communiquer à leur propos (Ahl et al., 1993). Elle peut être également définie comme une manière d organiser les informations disponibles sur un événement potentiel donné, de les traduire en probabilités en tenant compte d hypothèses, de la variabilité et de l incertitude, et d en déduire logiquement des décisions (Toma et al., 2002). Elle cherche à quantifier à la fois la probabilité et l'ampleur de conséquences négatives pour les individus ou les populations à partir de dangers spécifiques. Une des difficultés rencontrées en santé animale et en santé publique vétérinaire est la coexistence de deux modèles de description et d appellation des étapes de la démarche en analyse de risque : d une part, le modèle de l Organisation Mondiale de la Santé animale (anciennement dénommé Office International des Epizooties) (OIE) (Covello et al., 1993) et d autre part, le modèle du Codex Alimentarius issu du groupe de travail de l Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture et de l Organisation Mondiale de la Santé (FAO/OMS) (World Health Organization, 1995). Le modèle le plus largement utilisé en hygiène alimentaire est celui du Codex Alimentarius. Selon le Codex Alimentarius, une démarche complète d analyse de risque comporte trois composantes interagissant entre elles : l appréciation du risque (risk assessment), la gestion du risque 20

21 (risk management) et la communication autour du risque (risk communication). Les acteurs du monde scientifique, réalisant l AQR, et ceux de la gestion et de la communication du risque, qui, par essence, sont des composantes plus économiques et politiques, sont censés avoir des interactions simples comme l illustre la figure 2 (Feinberg et al., 2006). Cette vison schématique n est cependant pas toujours transposable dans la réalité (Codex Alimentarius Commission, 2007). Dans ce travail, c est surtout l étape d AQR selon la nomenclature du Codex Alimentarius qui sera développée. Des brèves définitions de la communication du risque et de la gestion du risque seront néanmoins données (Codex Alimentarius Commission, 1999; Saegerman et al., 2007). Evaluation du risque Science Gestion du risque Politique Communication sur le risque Echange d informations et d opinions d experts Figure 2 : Interactions entre les processus d appréciation et de gestion du risque et la communication sur le risque La communication sur le risque est un processus interactif d'échanges d'informations et d'opinions sur les risques entre les évaluateurs du risque, les gestionnaires du risque et les autres parties intéressées comme les consommateurs ou les industriels. C est un processus continu permettant de partage d informations entre les différents partenaires (Food and Agriculture Organization, 1999). La gestion du risque consiste à mettre en balance les différentes politiques possibles d'acceptation ou de réduction des risques évalués et de choisir la mise en œuvre des options les plus appropriées. Les mesures de gestion du risque découlent du processus de l AQR. Les acteurs de la gestion du risque peuvent être, soit les pouvoirs publics, soit des organisations privées (Food and Agriculture Organization, 1997). L AQR est un processus scientifique se composant de quatre parties : 1. Identification du danger : identification des agents biologiques, chimiques et physiques susceptibles de provoquer des effets néfastes pour la santé et qui peuvent être présents dans un aliment donné ou un groupe d aliments. C est une démarche qualitative qui consiste à rassembler le maximum d informations sur le problème à traiter. 21

22 2. Caractérisation du danger : évaluation qualitative et/ou quantitative de la nature des effets néfastes sur la santé associés aux agents biologiques, chimiques et physiques qui peuvent être présents dans un aliment. C est la détermination de la relation entre le degré d exposition (dose) à un agent présent dans un aliment et la gravité et/ou la fréquence des effets néfastes qui en résulte sur la santé (réponse). 3. Evaluation de l exposition : évaluation qualitative et/ou quantitative de l ingestion probable d agents biologiques, chimiques et physiques par le biais des aliments ou d autres sources. 4. Caractérisation du risque : estimation qualitative et/ou quantitative, compte tenu des incertitudes inhérentes à l évaluation de la probabilité et de la gravité des effets néfastes connus ou potentiels sur la santé susceptibles de se produire dans une population donnée, sur base de l identification des dangers, de la caractérisation des dangers et de l évaluation de l exposition. Une procédure classique d analyse de risque selon le Codex Alimentarius pourrait se résumer comme dans la figure 3 (Saegerman, 2005). Communication sur le risque Politique d évaluation du risque Evaluation du risque : Identification du danger Caractérisation du danger Evaluation de l exposition Caractérisation du risque Gestion du risque Figure 3 : Procédure classique d analyse de risque selon le Codex Alimentarius Une analyse de risque ne se conduit pas de manière linéaire, où une étape commence seulement lorsque l étape précédente est achevée, mais plutôt avec des aller-retours entre les différentes composantes tout au long du processus d analyse (Feinberg et al., 2006). Le groupe de travail du Codex Alimentarius a donné les principes et directives régissant la conduite de l'évaluation et, plus récemment, la gestion des risques microbiologiques (Codex Alimentarius Commission, 1999; Codex Alimentarius Commission, 2007). Comme cette discipline est toujours en développement, des aménagements sont encore possibles. Ces documents constituent une base de travail pour les gouvernements, les responsables de la santé et les industriels. 22

23 4 Mesures de gestion des dangers le long de la chaîne alimentaire L analyse de risque fournit des informations pour la détermination d un niveau acceptable de danger ou d une prévalence acceptable du danger dans la denrée alimentaire (Comité Scientifique de l'agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire, 2005). Pour les dangers microbiologiques, il est exprimé comme un FSO (Food Safety Objective). Un FSO indique la fréquence et la concentration maximales d un danger microbien dans la denrée alimentaire au moment de la consommation. Pour atteindre cette prévalence acceptable, les entreprises doivent traduire ces FSO en objectifs de performance. Cet exercice peut être réalisé sur base d une analyse approfondie des dangers lors d une étude HACCP. Pour les dangers pertinents qui ont été retenus de l analyse des dangers, il faut établir des mesures de gestion avec des critères de produit et/ou de processus de production correspondants. En appliquant et en assurant un suivi continu de ces mesures de gestion, les producteurs peuvent éviter que leurs produits finis ne dépassent les FSO. L International Commission on Microbiological Specifications for Foods (ICMSF) donne une série de définitions sur les concepts mis en œuvre pour maîtriser les dangers la chaîne alimentaire (International Commission on. Microbiological Specifications for Foods, 2002): Un niveau de protection approprié (Appropriate Level of Protection (ALOP)) est le niveau atteint ou atteignable du danger microbiologique en terme d impact sur la santé publique, en tenant compte de la faisabilité technologique, des conséquences économiques, et en le comparant avec d autres risques de la vie quotidienne. Un ALOP est un objectif de santé publique qui doit être atteint via la maîtrise de la filière de production entière d une denrée alimentaire donnée (depuis la matière première jusqu au produit fini). Un objectif de sécurité des aliments (Food Safety Objective (FSO)) exprime la fréquence et/ou la concentration maximale d un danger microbiologique dans une denrée alimentaire au moment de la consommation de manière à satisfaire à l ALOP. Un objectif de sécurité alimentaire traduit les ALOP dans la pratique de l entreprise du secteur alimentaire. Il traduit le risque en un objectif bien défini qui doit être atteint via un système de gestion de la sécurité des aliments basé sur les bonnes pratiques de production (Good manufacturing practices (GMP)) et l HACCP. Un critère microbiologique : un critère microbiologique définit l admissibilité d un produit, d un lot ou d un procédé sur base de la présence ou de l absence (ou le nombre) d un microorganisme (ou d un groupe de micro-organismes) par unité de masse, de volume, de surface ou de lot. Les critères microbiologiques ne sont pas toujours basés sur un FSO, étant donne que les FSO indiquent le niveau du danger microbiologique au moment de la consommation. C est souvent le point de la chaîne alimentaire où les denrées subissent généralement un contrôle 23

24 microbiologique. Les critères microbiologiques sont des lors traduits en des objectifs de performance (Performance objective (PO)). Un critère de performance (performance criteria (PC)) est le résultat requis d une ou de plusieurs mesures de gestion à un stade ou a une combinaison de stades de la production, qui sont entreprises pour pouvoir garantir la sécurité alimentaire. Si on établit des critères de performance, on doit tenir compte du taux de contamination initial par le danger microbiologique et des changements qui se produisent dans ce taux de contamination microbienne en cours de production, de transformation, de distribution, de stockage, de préparation et de consommation. Dans le cas de danger biologique, le critère de performance est alors traduit en Critère microbiologique de performance. Par le biais de l analyse des dangers, on doit établir des mesures de gestion spécifiques nécessaires pour garantir une maîtrise continue du danger. La figure 4 donne un résumé des mesures de gestion spécifiques le long de la chaîne alimentaire pour garantir une maîtrise continue du danger (Gorris, 2005). Le plan HACCP établit la manière dont se déroule le monitoring de ces critères. Lorsque ceux-ci sont respectés, on satisfera automatiquement aussi à un critère microbiologique préconisé juste après la production. Si on satisfait à ce critère microbiologique et si les conditions de conservation sont respectées, on satisfera normalement aussi au FSO préconisé. Ce critère microbiologique en sortie de production doit servir pour vérifier périodiquement la maîtrise de la production. 24

25 Figure 4 : Mise en application de mesures de gestion spécifiques le long de la chaîne alimentaire pour garantir une maîtrise continue du danger 5 L appréciation quantitative des risques Pour réaliser une AQR, il est nécessaire de construire un modèle schématique, appelé arbre d événements (Vose, 2005), représentant autant que possible la réalité. Dans le cas d une chaîne alimentaire, chaque étape de production est implémentée par ordre chronologique afin d avoir une vue schématique du processus de fabrication (Nauta, 2001). Grâce à ce modèle, il est possible de déterminer les informations à collecter aux différentes étapes. La collecte de données est souvent l élément le plus difficile d une AQR car plus le modèle sera détaillé, plus les données adéquates seront difficiles à obtenir. Pour pallier à l éventuel manque de données, des jugements personnels ou des opinions d experts sont utilisés mais ils sont sujets à controverses (Vose, 2000). Une AQR peut être modélisée soit de manière déterministe, où l on utilise une valeur moyenne estimée pour chaque paramètre, ainsi que les extrêmes, soit de manière probabiliste, où l on tient compte de la distribution de probabilité de chaque paramètre (Toma, 2002). La méthode déterministe est plus simple et plus rapide à mettre en œuvre car les méthodes mathématiques sont plus abordables mais elle donne un résultat uniquement ponctuel. La méthode probabiliste nécessite des distributions de probabilités pour représenter soit la variabilité, soit l incertitude sur un paramètre. Chaque variable 25

26 entrant dans le modèle probabiliste sera remplacée par une loi de distribution selon la nature de la variable et du processus stochastique sous-jacent (Pouillot et al., 2002). La caractérisation de certains processus aléatoires est parfois difficile à obtenir mais cette méthodologie conduit à une distribution de probabilité du risque et permet d affiner l interprétation des résultats issus du modèle. Le modèle global est constitué d une succession de modèles partiels, les variables de sortie à une étape servant potentiellement de variable d entrée pour les étapes suivantes (Nauta, 2001). A chaque étape, on obtient donc une représentation déterministe ou probabiliste des paramètres de sortie (Vose, 2000; Pouillot et al., 2002). Les différents modules, constituant les étapes du modèle, et qui établissent les relations entre variables d entrée et de sortie, peuvent être construits à partir des données récoltées sur le terrain ou repris à partir de la littérature scientifique. Lorsque le modèle est construit, il est possible d obtenir des distributions de probabilité des variables en utilisant les simulations de type Monte Carlo (Thusfield, 2007). Cette méthode considère chaque valeur possible d'une variable et les poids de chaque valeur possible en fonction de la probabilité que cette valeur se produise. En d autres termes, chaque variable est considérée comme échantillonnée dans sa distribution de probabilité. Pour produire un grand nombre de scénarii ou d itérations, on fait appel à un échantillonnage aléatoire de chaque distribution de probabilité dans le modèle. Les distributions des variables du modèle dépendent généralement des valeurs échantillonnées pour d autres variables en amont dans le modèle. En utilisant cette méthodologie, le modèle génère une distribution finale suite à la succession des variables des différents modules traduisant le risque intégrant toutes les sources de variation et d incertitude rencontrées dans le processus (Pedro et al., 2005). Pour illustrer ce principe avec un exemple dont la solution algébrique est connue, nous allons additionner deux variables indépendantes A et B, chacune représentée par une distribution normale, de moyennes égales à 20 et 10, et de déviations standard égales à 5 et 2 respectivement. Le résultat de cette addition par la méthode Monte Carlo est la variable C, elle-même théoriquement normale, de moyenne 30 et de déviation standard 5.38 (figure 5). A l aide du logiciel (Palisade, 2004), un logiciel complémentaire de Microsoft Excel, il est possible de réaliser facilement des simulations de type Monte Carlo. En fixant le nombre d itérations, par exemple, à , nous obtenons la distribution finale issue de l addition des variables A et B et représentée par la variable C. 26

27 Figure 5 : Addition de deux distributions avec la méthode de Monte Carlo Lorsque le modèle est programmé, vient ensuite l étape de validation (Hoornstra et al., 2001). Cette étape consiste à vérifier si le modèle est sans erreurs de calculs et/ou de programmation, si les valeurs prédites par le modèle sont comparables à la réalité et si le modèle rencontre les objectifs fixés au départ. Les données prédites issues du modèle peuvent être comparées à différentes étapes à des données de la littérature scientifique, de rapports ou de plans de surveillance officiels représentant la partie du modèle concernée. Une fois le modèle terminé et validé, l exploitation des résultats peut être réalisée notamment par une analyse de sensibilité et de scénario. L analyse de sensibilité permet d identifier les variables qui ont le plus d influence sur un paramètre d intérêt (Zwieterin et al., 2000). Cette analyse peut être symbolisée sous la forme d un graphique type tornade où la longueur des barres représente l influence de la variable sur la variable d intérêt (Palisade, 2004). L analyse de scénario, connu également sous le nom de «what-if scenario», identifie les combinaisons de variables qui permettent d obtenir au final une valeur cible sur un paramètre d intérêt (Hoornstra et al., 2001; Vose, 2005). L avantage de l AQR est qu elle permet de donner une valeur numérique du risque encouru par une population face à un danger. Elle permet également de donner des valeurs numériques concernant la variabilité et/ou l incertitude sur les paramètres du modèle et donne des résultats plus fins qu une appréciation qualitative des risques. Elle permet d évaluer les différentes options de gestion et d estimer leurs conséquences (Hoornstra et al., 2001; Vose, 2005). Enfin c est une méthode permettant de synthétiser l ensemble des données concernant un danger dans une chaîne alimentaire (Saegerman et al., 2007). Cependant, une AQR exige un nombre important de données issues de sources fiables. Les aptitudes mathématiques et la théorie nécessaires à la réalisation d un modèle sont également indispensables. Les itérations dans chaque paramètre du modèle exigent une puissance de calcul qui nécessite le recours à l informatique. Le travail exigé pour la réalisation du modèle est parfois considérable et n est pas toujours nécessaire car une appréciation qualitative des risques peut répondre également de manière satisfaisante à certains objectifs. L incertitude sur certains paramètres peut 27

28 donner des conclusions erronées, il est donc indispensable d identifier les points faibles du modèle en vue de pondérer les résultats (Comité Scientifique de l'agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire, 2005). 6 Exemples d appréciations quantitatives des risques microbiologiques dans les denrées alimentaires Malheureusement, dans la littérature scientifique, l «analyse de risque» a été utilisée pour définir des notions différentes (Schlundt, 2000). Dans cette brève synthèse de quelques articles scientifiques, le point de départ de l analyse était de considérer si les publications étudiées reprenaient bien les quatre étapes de l AQR selon les termes de la commission du Codex Alimentarius : l'identification des dangers, la caractérisation des dangers, l'évaluation de l'exposition et la caractérisation des risques. Encore peu d articles ont été publiés suivant sensu stricto la méthodologie préconisée par la commission de Codex Alimentarius. Ce travail présente une sélection d articles dans un ordre chronologique permettant d apprécier l évolution des techniques et des améliorations apportées cette dernière décennie. Farber et collaborateurs (Farber et al., 1996) a évalué le risque pour la santé lié à Listeria monocytogenes au Canada. Le but était d estimer si les produits vendus avec une durée de vie supérieure à dix jours ne causaient pas de problème au consommateur. Dans cette étude, un modèle dose-réponse (modèle de Weibull) est utilisé pour combiner les données qualitatives et obtenir une estimation de l'incidence des maladies d'origine alimentaire provoquée par Listeria monocytogenes suite à la consommation de pâté de viande et de fromage. La comparaison de résultats générés par le modèle avec les données de surveillance par les autorités officielles est réalisée pour valider certaines des hypothèses initiales. La prévalence moyenne de Listeria monocytogenes dans les viandes et les produits laitiers étaient respectivement de 4,4 et 1,2 %. La consommation de fromages était estimée à 55 portions de 100 g par personne et par an. Les données sur la consommation de pâté n étaient pas incluses et vraisemblablement n étaient pas disponibles. La croissance de Listeria monocytogenes était simulée lors d abus de température avec deux températures différentes dans le modèle. Le modèle tenait compte de la population générale et également de la population à «haut risque». L'étude ne comprend pas une caractérisation complète du risque. Dans cette étude ils abordaient la possibilité d étudier différentes souches de Listeria monocytogenes avec différentes caractéristiques de virulence. L'étude n'inclut pas une évaluation ou une discussion de l'incertitude. Les différences au sein de la population à l'égard de la sensibilité à Listeria monocytogenes ont été examinées, mais de manière très limitée. 28

29 Buchanan et collaborateurs (Buchanan et al., 1997) utilisent des données épidémiologiques et d enquêtes alimentaires pour estimer l'incidence de la listériose. Ce travail n'est pas présenté comme une AQR mais décrit principalement le développement d'une relation dose-réponse. L'hypothèse centrale est que la relation dose-réponse peut être estimée sur base de la comparaison des données épidémiologiques disponibles sur le nombre de cas de listériose par an avec des données de surveillance alimentaire concernant les niveaux de contamination des produits vendus au détail, Par exemple, ils comparent des données sur le nombre de listérioses en Allemagne avec les niveaux de contamination dans le poisson fumé. Cette combinaison de données est utilisée pour générer une courbe dose-réponse. Il y a trois hypothèses importantes pour cette simulation: (a) tous les cas de listérioses sont d'origine alimentaire, (b) les cas sont limités à une population à risque élevé, (c) la relation doseréponse pour Listeria monocytogenes s'inscrit dans un modèle exponentiel. Selon les auteurs, il aurait été utile de disposer des données quantitatives de concentrations sur les niveaux réels de Listeria monocytogenes dans les aliments. Cela aurait permis de réaliser des distributions de concentrations pour évaluer les niveaux d'agents pathogènes. Ainsi, des techniques plus avancées telles que les simulations Monte Carlo auraient pu être utilisées. Les idées développées dans cet article sont intéressantes mais doivent être nuancées par plusieurs remarques : (1) un seul type d'aliment est étudié comme étant à l origine des listérioses, (2) le modèle dose-réponse est dérivé d'une combinaison de données d expositions et d'incidence qui sont non corrélées, (3) la croissance dans les aliments dû aux abus de température n est pas étudiée, (4) l incertitude sur les données n est pas envisagée. Les auteurs disposaient de peu de données Ils appliquent une approche déterministe. Cette étude a le mérite d employer les techniques et les données disponibles à l époque pour faire évoluer les concepts. Notermanns et collaborateurs (Notermanns et al., 1998) s interrogent à l'incidence relativement faible de listérioses humaines alors qu il existe un niveau élevé de contamination des aliments. Le postulat de départ est que le faible nombre de listérioses humaines pourrait être la conséquence de différences de virulence entre les souches de Listeria monocytogenes ou de l'existence de seulement certains (petits) groupes de consommateurs vulnérables. Les auteurs utilisent les données de consommation et de prévalence dans les aliments. Les tests de virulence chez la souris par des souches de Listeria monocytogenes isolées des aliments a montré que seulement une petite fraction des animaux exposés réagissaient. Par conséquent, les auteurs ont investigué plus loin le développement de la listériose. En utilisant un modèle de doseréponse développé sur les souris, les auteurs décrivent deux éléments contribuant à la protection du consommateur contre Listeria monocytogenes: une réponse variable selon l'état physique de la barrière 29

30 intestinale, et la possibilité d adaptation du système immunitaire. Les auteurs concluent que plusieurs événements doivent se produire simultanément afin de contracter une listériose: (1) l'exposition à un grand nombre d'organismes, (2) la pénétration de la barrière intestinale, (3) un retard de la réponse immunitaire et (4) une baisse d activité dans la défense immunitaire. Par conséquent, l'exposition des groupes vulnérables à de fortes doses de Listeria monocytogenes ne donne pas toujours lieu à une listériose. Cassin et collaborateurs (Cassin et al., 1998) ont réalisé une AQR sur Escherichia coli (E. coli) O157:H7 dans les hamburgers de bœuf. Il s'agit d'une vaste étude canadienne sur l'application de l AQR avec une analyse de scénarios et l introduction de microbiologie prédictive afin de fournir une évaluation objective de l'hygiène d'un processus de fabrication. Le but est d estimer les risques pour la santé humaine associés à E. coli O157: H7 dans les hamburgers de bœuf. L'étude comportait deux parties mathématiques: la première partie estime l'exposition de l homme à l agent pathogène suite à la transformation, la manipulation et la préparation des hamburgers. L'estimation de l exposition a ensuite été utilisée comme une entrée au modèle doseréponse pour estimer le risque final pour la santé humaine. Une analyse de scénarios a été implémentée dans le modèle. Le risque prédit pour la santé humaine a été estimé après la mise en œuvre de trois stratégies: (a) la variation de la température de stockage, (b) le dépistage en production primaire, (c) un programme d'éducation des consommateurs axé sur la cuisson des aliments. La réduction prévue de la morbidité est importante en contrôlant mieux la chaîne du froid. La modification du modèle et/ou des données d'entrée susceptibles d'influencer le résultat final (risques pour la santé humaine) était très novateur et illustrait les possibilités de la modélisation dans le cadre de l AQR. Bemrah et collaborateurs (Bemrah et al., 1998) ont réalisé une AQR de listériose humaine suite à la consommation de fromage à pâte molle fabriqué à partir de lait cru. Dans cette étude, le processus de fabrication de fromage à pâte molle au lait cru a été modélisé de la traite à la consommation et le risque de listériose humaine a été évalué suivant les recommandations Codex Alimentarius. Pour l'évaluation de l'exposition, la quantité de microorganismes a été estimée par portion individuelle. Dans la description de la transformation fromagère, la possibilité d abus de température et de contamination croisée durant les étapes de distribution et au domicile du consommateur n'ont pas été inclus. Les raisons de ces limitations sont brièvement abordées et justifiées par le fait de «limiter le modèle à l application stricte des bonnes pratiques d'hygiène». En outre, il est mentionné que le but du modèle est limité au risque créé par le lait cru lui-même. Toutefois, ces limitations ont des conséquences importantes sur la portée du modèle et pourraient avoir des implications très importantes par rapport au résultat final du processus d'évaluation. En particulier, les cas d'exposition à de très fortes concentrations de Listeria monocytogenes pourraient être sérieusement sous-estimés. Ceci met 30

31 l'accent sur l'importance de présenter clairement toutes les hypothèses et les restrictions liées au modèle dans le souci de transparence. Le postulat est que seule une proportion de Listeria monocytogenes dans le fromage est virulente. Dans la relation dose-réponse, la probabilité de maladie a été modélisée en utilisant le modèle Weibull-Gamma. Cette équation a été proposée par Farber et collaborateurs (Farber et al., 1996) (voir ci-dessus). Le nombre annuel de listériose est calculé sur base des estimations du nombre de portions/habitant/an. Certaines implications des hypothèses sont discutées dans le document, mais des explications claires quant au choix de ces hypothèses font défaut. Les auteurs ne réalisent pas de comparaisons entre l'estimation du risque estimé avec des données épidémiologiques provenant d études ou de surveillances officielles. Bien que les raisons de cette situation soient clairement exprimées, la validation du modèle n est pas possible. Le service de l inspection et la sécurité alimentaire (Food Safety and Inspection Service (FSIS) du département de l agriculture des Etats-Unis a réalisé une AQR concernant Salmonella Enteritidis dans les œufs en coquille et les ovo produits (Food Safety and Inspection Service of the U.S. Department of Agriculture, 1998). C est un modèle de la fourche à la fourchette. Ce modèle estime le risque de maladie d'origine alimentaire par Salmonella Enteritidis, évalue les stratégies de réduction du risque et identifie les besoins en matière de données. L'évaluation est présentée de manière très détaillée avec une description totale du modèle divisé en cinq «modules»: la production primaire, les œufs en coquille, les ovo produits, la consommation et le risque final de maladie. Le travail a débuté suite à un nombre croissant de salmonelloses humaines attribuées à la consommation d'œufs en coquille. Le rapport décrit en détail les variables utilisées, le modèle et les résultats. Des analyses de scénarios ont également été envisagées. Toutefois, au niveau de la production primaire, seulement une diminution de 25% de la prévalence dans les poulaillers a été envisagée et il n est pas mentionné pourquoi ce niveau modéré de réduction de prévalence a été choisi. Une autre limite importante du modèle est l'élimination comme source de contamination de la coquille, c'est-àdire que la contamination provient uniquement du contenu de l œuf. D après les auteurs, l'inclusion d autres sources de contamination hormis le contenu de l œuf ne changerait pas sensiblement les résultats. L AQR comprend notamment l estimation de la prévalence de cas d'arthrite réactive, qui est parfois la conséquence d une salmonellose, et est souvent négligé. Ils estiment que le nombre de cas réels de salmonelloses pourrait être jusqu'à dix fois plus élevé que le nombre de cas reportés de salmonellose. Le FSIS a aussi réalisé une AQR concernant E. coli O157:H7 dans la viande hachée de bœuf en Amérique du Nord (Food Safety and Inspection Service of the U.S. Department of Agriculture, 2001). Cette étude reflète la gamme complète des pratiques, des comportements et des conditions dans le 31

32 continuum de la ferme à la fourchette (production primaire, abattage, transformation, transport, stockage, préparation et consommation). Des interventions de décontamination ont été évaluées au travers d analyses de scénarios. Le modèle prédit une valeur de 0,018% de portions contaminées par E. coli O157: H7 pendant la période de juin à septembre et 0,007% de portions contaminées pendant le reste de l'année. La fonction dose-réponse a été calculée à partir des données épidémiologiques pour E. coli O157: H7. La courbe dose-réponse a été délimitée dans ses limites hautes et basses grâce à des données épidémiologiques de substitution provenant de Shigella dysenteriae et Escherichia coli entéropathogènes (EPEC). Les prévisions de risque de maladie sont 2,5 fois plus élevé chez les enfants (0-5 ans) (2, par portion) que dans la moyenne de la population (9,6 10-7). La saison jouerait un rôle important sur le risque de maladie : le risque durant la période de juin à septembre serait trois fois plus élevé que durant la période octobre à mai. Van der Gaag et collaborateurs ont étudié les aspects économiques d interventions dans la chaîne de production de porcs en Hollande en vue de réduire la contamination par Salmonella (van der Gaag, 2004). Pour recueillir des informations sur des actions possibles de contrôle, une enquête a été réalisée auprès d experts des Pays-Bas et au Danemark. Deux modèles ont été conçus : (1), le modèle épidémiologique qui simule l'introduction et la propagation de Salmonella dans la chaîne de production de la viande de porc, et (2) le modèle économique. Cette publication ne présente pas le modèle sous les principes du Codex Alimentarius mais s intéresse principalement aux stratégies à mettre en place ainsi que leurs coûts. Pour chaque mesure de contrôle en production primaire jusqu à l'abattoir, les coûts et les recettes ont été calculés. Le montant net des coûts de ces interventions par étape a été calculé par porc. Grâce à la combinaison des résultats du modèle épidémiologique et du modèle économique, le rapport coûtefficacité des différentes stratégies de contrôle a été calculé pour le contrôle de Salmonella dans la chaîne de production de viande de porc. Le premier enseignement est que la réduction de la prévalence au stade de stabulation semble être la stratégie la plus efficace. Deuxièmement, le meilleur rapport coût-efficacité est de mettre en œuvre des interventions en premier lieu dans les abattoirs et en production primaire. Enfin, le rapport coûtefficacité est réduit si certaines exploitations ou entreprises ne participent pas aux efforts de réduction de la prévalence de Salmonella. Rosenquist et collaborateurs ont réalisé une AQR concernant Campylobacter spp. sur des poulets (Rosenquist et al., 2003). Le modèle développe les quatre étapes principales selon la norme du Codex Alimentarius. Plusieurs stratégies d'atténuation de l exposition ont été testées afin de diminuer le nombre de cas humains de campylobactérioses. 32

33 Le modèle simule la transmission et le transfert de Campylobacter dans la chaîne de production et la relation entre la dose ingérée et la probabilité de développer la campylobactériose. L exposition à l'homme a été estimée via deux modules. Le module 1 aborde la prévalence et la concentration en Campylobacter sur les carcasses de poulets à travers les étapes de transformation dans un abattoir. Le module 2 couvre le transfert de Campylobacter pendant la manipulation des aliments dans des cuisines. L'âge et le sexe des consommateurs ont été inclus dans ce module afin de modéliser les pratiques d hygiène pendant la préparation et la taille des repas. Plusieurs scénarios ont été introduits afin de prédire l'effet des différentes stratégies d'atténuations. Ces simulations ont montré que l'incidence de la campylobactériose associée à la consommation de poulet pourrait être réduite de 30 fois grâce à une réduction de 2 log du nombre de Campylobacter sur les carcasses de poulets. Pour obtenir une réduction de l'incidence de campylobactérioses humaines de 30 fois, la prévalence du poulailler devrait être réduite de 30 fois ou l'amélioration de l'hygiène de la cuisine de 30 fois. Les contaminations croisées au cours de l'abattage des poulets n ont pratiquement pas d'effet sur l'incidence de Campylobacter. Ceci indiquerait qu une meilleure mise en œuvre de la logistique d abattage n'aurait qu'une influence mineure sur le risque. Enfin, les simulations ont montré que les personnes âgées entre 18 et 29 ans ont un risque plus élevé de développer la campylobactériose. D autres travaux seraient encore à décrire mais ces quelques exemples donnent déjà une idée de l évolution des techniques au cours de la dernière décennie. Tous ces modèles permettent de mieux comprendre la chaîne alimentaire mais également de mieux la maîtriser. Chaque, année de nouveaux modèles sont proposés afin de répondre aux exigences croissantes des consommateurs en terme de sécurité des aliments. 7 Trois appréciations quantitatives des risques concernant Salmonella dans les denrées alimentaires Le modèle d AQR développé dans le cadre de ces recherches s inspire de trois modèles étudiant Salmonella dans diverses matrices alimentaires : deux modèles concernant le poulet de chair et les œufs développés par l Organisation Mondiale de la Santé et l organisation des Nations Unies pour l alimentation et l agriculture (Food and Agriculture Organization/World Health Organization, 2002), et un troisième modèle concernant la viande de porc développé par l Agence des Laboratoires vétérinaires du Royaume-Uni (Hill et al., 2003). En 2001, le Service de la qualité des aliments et des normes alimentaires de l Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO)) et le Département de sécurité sanitaire des aliments de l Organisation Mondiale de la santé (OMS) ont réalisé deux AQR concernant Salmonella dans les œufs et les poulets de chair (Food and Agriculture Organization/World Health Organization, 2002), qui seront dénommées «les modèles 33

34 FAO/OMS». Les risques ont été estimés pour des voies d exposition directes et indirectes (contaminations croisées dans la cuisine). Pour élaborer l AQR concernant Salmonella dans les œufs et le poulet de chair, deux modèles distincts ont été créés, ayant en commun la caractérisation des dangers (modèle «dose-réponse»). Le modèle FAO/OMS concernant Salmonella dans les œufs estimait la probabilité et le niveau de contamination par Salmonella d'une portion alimentaire d'œufs entiers en coquille contaminés, de repas à base d'œufs ou d aliments contenant des œufs (par exemple, une pâtisserie). Ce modèle s'est attaché à certains aspects de la production d'œufs en exploitations, à la transformation ultérieure des œufs en produits dérivés, aux pratiques de manipulation des détaillants et aux consommateurs et à la préparation du repas à domicile. Le modèle FAO/OMS concernant Salmonella sur les poulets de chair suivait la contamination des poulets de chair par Salmonella Enteritidis tout au long de la chaîne de production. L ensemble de la filière de production n a pas été entièrement modélisé vu le manque de données aux étapes de production primaire et à l abattoir. De ce fait, la modélisation commençait à la fin de l étape d abattage. L objectif était de déterminer la probabilité et le niveau de contamination par Salmonella provenant de carcasses entières des poulets de chair cuits à domicile pour consommation immédiate. Certains paramètres étaient considérés comme applicables pour décrire la situation dans différents pays. Par contre, d'autres paramètres étaient spécifiques à un pays, comme par exemple, la prévalence des carcasses contaminées par Salmonella à la fin de la transformation. En 2003, l Agence des Laboratoires Vétérinaires (Veterinary laboratories Agency (VLA)) au Royaume-Uni a réalisé une AQR concernant Salmonella dans la viande de porc (Hill et al., 2003). En 2002, les autorités du Royaume-Uni avaient pris comme objectif de réduire de 50 % la prévalence au niveau des abattoirs pour 2010 (Food Standard Agency, 2007). Hill et ses collaborateurs ont alors réalisé un modèle spécifique de la situation nationale en estimant le risque final pour le consommateur de développer une salmonellose suite à l ingestion de viande de porc, de haché de porc ou de bacon. Le modèle de la fourche à la fourchette est divisé en six modules distincts, dont chacun représente une partie de la chaîne de production. Les modules permettaient de déterminer la prévalence et la charge microbienne de la viande de porc et de produits de viande de porc dans les différentes étapes de la chaîne de production. La caractérisation des dangers est identique à celles du modèle FAO/OMS concernant les œufs et les poulets de chair. 7.1 Salmonella dans les œufs Au cours des deux dernières décennies, Salmonella Enteritidis est devenue l'une des principales causes d'infection humaine, les œufs de poule étant l'une des sources majeures du pathogène (European Food Safety Authority, 2007). Ce fait est attribué à la capacité spécifique de ce sérovar à coloniser le tissu ovarien des poules et à être présent dans le contenu des œufs entiers en coquilles. Les 34

35 poulets de chair sont colonisés par des salmonelles durant leur croissance. La chair et la peau des carcasses sont fréquemment contaminées par Salmonella pendant l'abattage et la transformation. La plupart des infections par Salmonella Enteritidis d'origine alimentaire ont été associées à des œufs en coquille ou des aliments contenant des œufs insuffisamment cuits (European Food Safety Authority, 2007). Il y a deux voies de transmission de Salmonella aux œufs: par tractus génitaux (transmission verticale) ou par la coquille suite à une contamination fécale (transmission horizontale). La transmission fait intervenir différents vecteurs ambiants, comme les agriculteurs, les animaux de compagnie, les insectes et les rongeurs. La transmission verticale est considérée comme la voie principale de contamination par Salmonella et est plus difficile à maîtriser, tandis que la transmission horizontale peut être réduite de manière efficace par le nettoyage et la désinfection de l'environnement et par de bonnes pratiques d hygiène (International Commission on. Microbiological Specifications for Foods, 1996). Le modèle estimait la probabilité et le niveau de contamination par Salmonella d'une portion alimentaire d'œufs entiers en coquille contaminés, de repas à base d'œufs ou d aliments contenant des œufs (par exemple, une pâtisserie). Ce modèle s'est attaché à certains aspects de la production d'œufs en exploitation, à la transformation ultérieure des œufs en produits dérivés, aux pratiques de manipulation des détaillants et des consommateurs et à la préparation du repas à domicile. La figure 6 donne un schéma simplifié du modèle utilisé pour évaluer la contamination par Salmonella dans une filière de production d œufs (67). Module 1 Module 2 Module 3 Production d œufs Distribution et stockage Transformation des ovo-produits Module 4 Préparation et consommation Figure 6 : Diagramme général des opérations de production des œufs et ovo-produits de la ferme jusqu à la consommation Le module de production estimait la probabilité de la présence d'un œuf contaminé par Salmonella Enteritidis, qui dépendait de la prévalence au niveau de la production primaire et de la fréquence avec laquelle les poules infectées pondaient des œufs contaminés. La prévalence dans les poulaillers dépendait, en outre, des facteurs d introduction de Salmonella Enteritidis dans les poulaillers (par 35

36 exemple, la prévalence pour les poulettes de remplacement, le transfert par l'environnement par des poules infectées antérieurement, la contamination des aliments pour volaille, etc.). Le module de distribution et de stockage modélisait la croissance de Salmonella à partir de la ponte jusqu à la préparation au domicile du consommateur. Grâce à la microbiologie prédictive, la croissance de Salmonella est déterminée en fonction de la durée et de la température de chaque étape. Deux modèles spécifiques à Salmonella Enteritidis ont été utilisés et comparés avec leurs spécificités notamment au niveau des paramètres d entrées (Food Safety and Inspection Service of the U.S. Department of Agriculture, 1998; Paoli, 2000). Le module pour la transformation et la distribution des œufs en coquille et celui pour la préparation et la consommation conduisent à l estimation de la distribution de probabilités de l'exposition humaine à différentes doses de Salmonella Enteritidis provenant d'œufs contaminés. La dose consommée dans un repas à base d'œuf dépend de la croissance de Salmonella Enteritidis entre le moment où l'œuf est pondu et celui où il est préparé, ainsi que des modes de préparation et de cuisson. La multiplication de Salmonella Enteritidis dans les œufs contaminés est une fonction de la durée et de la température de stockage et est modélisée à l aide de la microbiologie prédictive. Le résultat de l'évaluation de l'exposition, c'est-à-dire le nombre de cellules ingérées lors d un repas, est introduit dans la relation «dose-réponse». Le traitement des œufs en ovo-produits implique le traitement de leurs contenus dans le but d une utilisation alimentaire. Ce module nécessite la concentration en Salmonella Enteritidis dans les œufs crus et l efficacité du processus de pasteurisation. Le résultat final de ce module est la concentration en bactéries après pasteurisation. Le module de préparation et de consommation concerne les consommateurs finaux des œufs et des produits à base d œufs. Le stockage, la préparation et l efficacité de la cuisson sont pris en compte pour aboutir finalement au nombre de bactéries par repas avant ingestion. Ce module considère également les différentes localisations où le repas peut être consommé comme le domicile ou le restaurant. Les durées et les températures de stockages peuvent varier d un pays à un autre. Pour étudier l'effet de la variabilité du couple temps-température, les paramètres par défaut ont été arbitrairement ajustés avec une diminution et une augmentation de 10 % et désignés respectivement comme scénarii de temps-température de stockage réduit et élevé. Le risque de maladie humaine lié à Salmonella Enteritidis dans les œufs varie selon les différentes hypothèses adoptées dans le modèle. La réduction de la prévalence dans les polaillers au niveau de la production primaire entraînerait une réduction directement proportionnelle du risque pour la santé humaine. Par exemple, réduire la prévalence dans les poulaillers de 50 % à 25 % permettrait de diviser par deux la probabilité moyenne de maladie par portion. Le tableau 1 donne les valeurs du risque de 36

37 maladie par portion d œuf consommée en fonction de la prévalence des poulaillers (5, 25 et 50 %) avec trois scénarii concernant la durée et la température de stockage (Food and Agriculture Organization/World Health Organization, 2002). Tableau I: Probabilité de maladie chez l homme par portion d œuf ingérée en fonction de différents niveaux de prévalence de poulaillers en production primaire et différents scénarii concernant le couple temps/température de stockage Prévalence des poulaillers Scénarii de temps/température de stockage Réduit Paramètres par défaut Elevé 5 % % % % 25 % % % % 50 % % % % Logiquement le risque le plus faible a été déterminé pour les poulaillers ayant une prévalence de 5 % et un couple temps-température de stockage réduit avec 2 cas prédits de salmonelloses par 10 millions de repas. A l inverse, le risque le plus élevé a été calculé pour les poulaillers avec 50 % de prévalence et des conditions de stockage avec des durées et des températures élevées avec 45 salmonelloses toutes les 10 millions de portions. D après ce modèle, les valeurs de risque de maladie sont proportionnelles à l'évolution de la prévalence du poulailler. Le risque doublerait approximativement lorsque les couples temps-température passent d une situation standard à un scénario extrême. Le risque de maladie humaine par portion semblerait insensible au nombre de Salmonella Enteritidis dans les œufs contaminés au moment de la ponte. Par exemple, le risque de maladie par portion resterait identique même si le nombre de Salmonella Enteritidis dans les œufs contaminés était au départ de 10 ou de 100. Cela s'expliquerait par la croissance de Salmonella Enteritidis dans les œufs, suite aux abus de températures lors des différentes étapes de production qui réduit l effet du niveau de contamination initiale. Différents scénarii ont été pris en compte comme, par exemple, l'effet d'un programme de test et de réorientation visant à réduire la prévalence dans les poulaillers. Deux protocoles ont été retenus, comprenant un test (au début de la production d'œufs), ou trois tests (au début de la production d'œufs, quatre mois après et juste avant la dépopulation du poulailler) appliqués à tous les poulaillers de producteurs d'œufs sur une période de quatre ans. Les tests appliqués trois fois par an pendant quatre ans réduiraient le risque de maladie humaine de plus de 90 %. Les tests appliqués une fois par an pendant quatre ans réduiraient le risque de plus de 70 %. 37

38 D'autres scénarii ont été évalués comme par exemple, les effets concernant la durée et la température de stockage. Les restrictions de la durée de conservation à moins de 14 jours réduiraient peu le risque de maladie par portion (moins de 1 %). Cependant, le maintien de la température de stockage chez le détaillant à moins de 7,7 C réduirait le risque de maladie par portion d'environ 60 %. Si la durée de conservation était limitée à 7 jours, le risque par portion serait également réduit d'environ 60 %. 7.2 Salmonella sur les poulets de chair En Europe, Salmonella a été trouvée dans les œufs frais et les produits crus lors des étapes de transformation et de vente avec un taux de prévalence variant de 0 à 7,1 % selon le pays (European Food Safety Authority, 2007). Au Royaume-Uni, une étude sur des œufs importés a estimé la prévalence égale à 3,3 % (European Food Safety Authority, 2007). Concernant les poulets de chair, les pays membres de l UE ont rapporté en 2006 un nombre important d échantillons positifs (European Food Safety Authority, 2007). A l abattoir, la prévalence des échantillons variait de 0 à 15,1 % et au niveau de la transformation de 0 à 13,3 %. Au Royaume- Uni, 3,6 % des échantillons des poulets vendus au détail étaient positifs pour Salmonella (Van Immerseel et al., 2005; Department for Environment Food and Rural Affairs, 2007). En Belgique, le plan de surveillance officiel de 2006 concernant les abattoirs et le secteur de transformation du poulet a permis d estimer la prévalence à 1,4 % pour les carcasses et 13,3 % pour la viande de découpe de poulet (Federal Food Agency, 2007). En 2005, le sérotype le plus fréquemment isolé en Belgique chez les volailles était Salmonella Enteritidis avec 28,3 % des échantillons positifs (Centre d'etude et de Recherches Vétérinaires et Agro-chimiques, 2006). Le modèle suivait la contamination des poulets de chair par Salmonella Enteritidis tout au long de la chaîne de production. L ensemble de la filière de production n a pas été entièrement modélisé vu le manque de données aux étapes de production primaire et à l abattoir. De ce fait, le modèle commençait à la fin de l étape d abattage. L objectif était de déterminer la probabilité et le niveau de contamination par Salmonella provenant de carcasses entières des poulets de chair cuits à domicile pour consommation immédiate. Certains paramètres utilisés étaient considérés comme étant applicables pour décrire la situation de façon universelle. Par contre, d'autres paramètres étaient spécifiques à un pays, comme par exemple, la prévalence des carcasses contaminées par Salmonella à la fin de la transformation. La figure 7 donne un schéma des étapes principales suivies par les poulets de chair entre la production et la consommation (67). 38

39 Module 1 Production des carcasses de volailles Module 2 Module 3 Transport et abattage Vente et stockage Module 4 Préparation consommation et Figure 7 : Diagramme général des opérations de production des poulets de chair de la ferme d élevage jusqu à la consommation Le module appelé «production des carcasses de volailles» a pour but d estimer la prévalence des poulets vivants contaminés par Salmonella au moment de quitter la ferme avant abattage et le nombre de salmonelles par volaille. Le module de transport et d abattage décrit l évolution de la contamination du départ de la ferme jusqu à la sortie de l abattoir. Une revue de la littérature concernant ces étapes n a pas permis de récolter suffisamment de données pour permettre d inclure ces deux modules dans le modèle. De plus, la concentration en salmonelles sur les poulets de chair est une donnée difficile à obtenir car le dénombrement des salmonelles est difficile et coûteux. Dés lors, le modèle commence avec le niveau de contamination des carcasses de poulet à la fin de l abattoir, c'est-à-dire à la fin du module 2 sur la figure 7. L objectif du module vente et stockage est d'estimer la variation du nombre de salmonelles sur les poulets de chair entre l abattoir et la consommation par le consommateur en fonction des températures et des durées de chaque étape. Le modèle a été développé à partir de la viande de poulet et tient compte des interactions entre les bactéries et la matrice alimentaire. En outre, ce modèle est simple et facilement applicable. Les données concernant les durées et les températures des différentes étapes comme le stockage en magasin, les températures lors du transport ou encore du stockage à domicile sont difficiles à obtenir et des études complémentaires sont nécessaires pour une description complète de la chaîne du froid dans chaque pays. Ces données sont introduites dans un modèle de microbiologie prédictive. Le modèle développé par Oscar (Oscar, 1999) a été sélectionné après une revue des différents modèles existants. Le module de préparation commence lorsque le poulet de chair est retiré du congélateur ou du réfrigérateur. Les poulets congelés subissent une étape de décongélation avant de suivre les mêmes étapes que les poulets réfrigérés. Ce module tient compte des contaminations croisées lors de la 39

40 préparation dans la cuisine et d une cuisson insuffisante du poulet. Les contaminations croisées tiennent compte des transferts entre la viande crue, les mains et les autres aliments. La diminution du nombre de salmonelles pendant la cuisson est déterminée à l'aide de données décrivant la proportion d'organismes dans les zones de la carcasse protégées de la chaleur, la température d'exposition des bactéries protégées et la durée d'une telle exposition. Enfin, le but du module de consommation est de quantifier la fréquence de consommation du poulet de chair ainsi que la taille des portions. Le nombre de Salmonella ingérées était alors calculé en fonction du poids de chair de volaille consommée par portion. L'exposition résultant à la fois d une contamination croisée et d un manque de cuisson de la volaille a été modélisée. Le risque de salmonellose via les deux modes d exposition constituait les résultats finaux. En supposant 20 % de prévalence au niveau de l abattoir, le modèle donne un risque moyen de 11.3 salmonelloses par million de portions. A l échelle d une population de individus pour une période d une année, le nombre de salmonelloses est égale 29,4 si le nombre de portions ingérées par an est égal à 26. La réduction de la prévalence chez les poulets contaminés par Salmonella au niveau de l abattoir est associée à une réduction du risque de maladie. Une relation de un à un a été estimée: une modification du pourcentage de la prévalence, dans la mesure où tous les autres paramètres restent constants, réduirait le risque d'un facteur analogue. Par exemple, une réduction de 50 % de la prévalence (de 20 % à 10 %) entraînerait une réduction de 50 % du risque de maladie par portion. De même, une forte réduction de la prévalence (de 20 % à 0,05 %) produirait une réduction de 99,75 % du risque de maladie. Une diminution de 40 % du nombre de salmonelles sur les poulets de chair sortant de réfrigération à la fin de la transformation réduirait le risque de maladie par portion d'environ 65 %. Le modèle évalue les pratiques des manipulations à domicile et leurs conséquences. Une légère réduction de la fréquence et de l'ampleur d une cuisson insuffisante résulterait d une réduction marquée du risque de maladie par portion. Mais ce résultat doit être relativisé par le fait que la contamination croisée pourrait être une source prédominante de risque de maladie. Toutefois la contamination croisée dans le foyer reste un phénomène très mal connu vu le manque de données disponibles pour cet aspect du modèle. 7.3 Salmonella et la viande de porc Le modèle de Salmonella dans la viande de porc a été décomposé en 5 modules: la ferme, le transport et l attente avant abattage, l abattage et la découpe, la distribution et le stockage, la préparation et la consommation. Le résultat final du modèle est la probabilité d'exposition à Salmonella Typhimurium et le nombre de ces salmonelles lors de la consommation d une portion de viande de porc au Royaume Uni. La figure 8 donne le schéma de la voie suivie par la production de la viande de porc de la ferme jusqu à la préparation au domicile du consommateur (Hill et al., 2003). 40

41 Module 1 Elevage Module 2 Transport et attente Module 3 Abattoir et découpe Module 4 Distribution et stockage Module 5 Préparation et consommation Figure 8 : Diagramme général des opérations de production des viande de porc à partir de la ferme d élevage jusqu à la consommation au Royaume-Uni Au départ, le modèle avait pour but de déterminer le nombre de cas de salmonellose liés à l ingestion de viande de porc préparée à domicile ou à l extérieur (collectivité, restaurant). Cependant, le manque de données a rendu impossible le développement d un module estimant la contamination à l extérieur du domicile et le modèle a été construit en fonction des données disponibles. Beaucoup de carences et de lacunes dans les données ont été identifiées. Des extrapolations à partir de données existantes et des avis d experts ont été nécessaires à tous les niveaux du modèle. Le module d élevage a pour but de donner la prévalence de porcs infectés à la sortie de la ferme d engraissement juste avant le transport vers l abattoir. Ce module simule la dynamique de transmission de la contamination par Salmonella des porcs excréteurs, porteurs et susceptibles au sein d une même loge et entre les loges dans la ferme d élevage. Le module de transport et d attente simule l augmentation du nombre de porcs excréteurs dû au stress pendant le transport et le nombre de porcs infectés lors de l attente à l abattoir. Le module abattoir et découpe considère deux types d abattoirs au Royaume-Uni. La variation de la concentration et de la prévalence est simulée aux différentes étapes de l abattoir et de transformation. Le modèle de microbiologie prédictive développé par Oscar (Oscar, 1999) a été utilisé pour simuler l effet de la température et de la durée des différentes étapes après l abattoir sur la concentration en salmonelles. Le résultat final de ce module est la prévalence et le niveau de contamination des produits de viande de porc (viande de découpe, viande hachée et bacon) réfrigérés ou congelés. 41

42 Le module de distribution et de stockage décrit l évolution du nombre de Salmonella par microbiologie prédictive. Comme précédemment, c est le modèle développé par Oscar qui a été utilisé. Le module préparation et consommation considère les viandes de découpe, la viande hachée et le bacon réfrigérés et congelés. Le modèle simule deux voies d'exposition : une cuisson insuffisante de la viande et une contamination croisée avec d autres aliments. Pour chaque produit, la voie d'exposition, les probabilités d'exposition et de dose ingérée ont été estimées. Le modèle estime à 1687 cas par an de salmonelloses au Royaume-Uni attribuables à des produits de porc. Cela représente approximativement 30 % des 6200 cas rapportés par an en Malheureusement le nombre de cas de salmonelloses estimées par le modèle reste problématique à cause du manque de données, particulièrement concernant le nombre de repas pris par semaine et par personne. Cette dernière donnée a été estimée à partir de l opinion des experts travaillant sur le projet et devrait être idéalement remplacée par des données issues d une enquête. Le tableau 2 donne le nombre de cas par an de salmonelloses suite à la consommation de produits de porc au Royaume Uni suivant la voie d exposition. Tableau II: Calcul du nombre de salmonelloses humaines par an au Royaume Uni suivant le type de viande consommée et le type de contamination lors de la préparation au domicile Type de produits Nombre moyen de salmonelloses par an Total Cuisson insuffisante Contamination croisée Viande de découpe Produits de viande hachée Bacon Total Les résultats donnent un risque décroissant pour la viande de porc avec 984 cas par an, la viande hachée avec 701 cas par an et le bacon avec 2 cas par an. Intuitivement, le risque semble plus élevé pour la viande hachée par rapport à la viande de découpe puisque la viande hachée a des niveaux de prévalence plus élevés et que les salmonelles sont dispersées dans l ensemble de la portion. Cependant la taille des portions de viande de découpe était trois fois celle des viandes hachées. 42

43 Concernant les pratiques à domicile, le risque moyen le plus élevé de maladie a été observé via les contaminations croisées (soit 935 cas au Royaume Uni), alors que le manque de cuisson est beaucoup moins fréquent que les contaminations croisées, avec 752 cas au Royaume Uni. Ces résultats peuvent servir aux autorités pour orienter les campagnes de sensibilisation auprès du grand public en vue d améliorer l hygiène dans les cuisines et diminuer le nombre de cas de salmonelloses humaines. Des scénarios ont été utilisés pour mettre en évidence le meilleur moyen de contrôler le nombre de salmonelloses par an. La réduction de la prévalence dans les troupeaux de porcs à la ferme à l'âge de l'abattage serait une mesure efficace pour réduire le risque de salmonellose humaine. Pour les produits de viande hachée et de bacon, la réduction de la prévalence au sein de troupeaux de 25 %, 50 % et 75 % conduit respectivement à une diminution de 25 %, 50 % et 75 % du risque de maladie. Cependant, le résultat est différent pour la viande de découpe de porc, étant donné que la réduction de la prévalence au sein de troupeaux de 25 % conduit à une diminution du risque de maladie d'environ 43 % pour les contaminations croisées, et 50 % pour une cuisson insuffisante. Grâce à ces résultats, des stratégies de contrôle ont pu être ciblées sur les fermes d engraissement de porcs. Mais le modèle n a pas été développé pour déterminer comment diminuer la prévalence au niveau des troupeaux ni pour évaluer la faisabilité de cette mesure de maîtrise. Il faut néanmoins remarquer que, malheureusement, beaucoup de données sont manquantes à tous les niveaux du modèle. Des hypothèses et des opinions d experts ont été utilisées pour pallier au manque de données. Ces données devraient être idéalement remplacées par des données provenant d études validées. Par exemple, le module «préparation et consommation» est surtout affecté par le manque de données. Ainsi, le modèle simule la croissance de Salmonella à partir d un modèle de microbiologie prédictive développé pour le poulet de chair car aucun modèle n a été développé pour la viande de porc. De même, les données sur la préparation et la cuisson des produits de porc étaient limitées. Les données concernant le manque de cuisson et les données de contamination croisée via les mains et les équipements sont difficiles à collecter vu le grand nombre de pratiques différentes. La fréquence de consommation de la viande de porc est également une donnée manquante importante sans laquelle le nombre de cas humains de salmonelloses ne pouvait être estimé avec précision. 43

44 OBJECTIFS DU TRAVAIL 44

45 Suite à la nouvelle législation européenne relative au contrôle des salmonelles et autres agents zoonotiques, des mesures effectives doivent être prises pour détecter et combattre ces agents à tous les stades de la chaîne de production alimentaire. Une des causes des salmonelloses humaines est la contamination par la viande de porc. La contamination et la multiplication de ce germe peuvent survenir à tous les stades de la chaîne alimentaire avec des conséquences plus ou moins importantes au niveau de la santé publique. Le SPF Santé publique, Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement a décidé de financer un projet de recherche afin de développer une AQR concernant la salmonellose chez l'homme suite à la consommation de viande hachée de porc. Pour obtenir le soutien scientifique nécessaire, le SPF santé publique a fait appel à plusieurs institutions regroupées dans un consortium avec leurs expériences et leurs savoir-faire propres. Le but était d obtenir des collaborations entre les différentes institutions afin de permettre les échanges scientifiques et techniques. Les différents partenaires du consortium étaient : Koen Mintiens (Responsable du centre de coordination pour le diagnostique en médecine vétérinaire, centre d étude et de recherches vétérinaires et agrochimiques, coordinateur du pojet), Marc Aerts (Professeur ordinaire, Centre Université de Hasselt), Georges Daube (Professeur, département des sciences des denrées alimentaires, Université de Liège), Lieven De Zutter (Professeur, unité d'enseignement de santé publique vétérinaire et de la sécurité alimentaire, Université de Gand), Lieven Herman (Directeur scientifique, département pour la qualité des produits d origine animale et de la technologie de transformation, Centre de Recherche en Agriculture), Herman Van Oyen (Directeur de la division épidémiologique, Institut Scientifique de Santé Publique). Le service de Microbiologie des Denrées Alimentaires d Origine Animale à la Faculté de Médecine Vétérinaire de l Université de Liège, fort de son expérience dans les denrées alimentaires, était chargé de participer aux travaux suivant : étudier les sources de contamination de la viande de porc à partir de l abattoir jusqu à la préparation au domicile du consommateur, développer, valider et utiliser un modèle d AQR reflétant autant que possible la chaîne de production de viande de porc en Belgique. Afin de déterminer les sources de contamination de viande de porc par Salmonella dans la filière de production de viande de porc, il était nécessaire de : obtenir des statistiques descriptives concernant Salmonella, E. coli et les germes totaux sur l ensemble de la filière porcine à partir de l abattoir au départ des données de surveillances officielles et d entreprises privées afin d avoir une vision globale du taux et du niveau de la contamination de la filière de production ; 45

46 collecter et analyser les facteurs de risques et/ou de protection de contamination des carcasses de porcs par Salmonella dans les abattoirs belges ; collecter et analyser les facteurs de risques et/ou de protection de contamination de la viande de porc par Salmonella dans les ateliers de découpe et de hachages de viande de porc et dans la grande distribution. Les résultats obtenus ont fait l objet de deux publications scientifiques dans des revues internationales (Etude n 1 et 2). A partir des données collectées et des résultats disponibles dans la littérature, un modèle d AQR concernant Salmonella dans la filière de production de viande hachée de porc de l abattoir au consommateur devait être construit en tenant compte des spécificités propres à la chaîne de production en Belgique. Les objectifs de la construction du modèle étaient : de rassembler toutes les données pertinentes pour être le plus proche possible de la réalité de la chaîne de production de viande hachée de porc en Belgique ; d identifier les manques de données à certains points du modèle ; d assurer la modélisation mathématique de l effet des différents processus de la chaîne de production sur la contamination par Salmonella ; de programmer le modèle dans des logiciels permettant des simulations de type Monte Carlo ; d apporter des améliorations aux méthodologies mathématiques et statistiques utilisées ; de valider le modèle en confrontant les résultats générés avec des résultats provenant d études ou de rapports de surveillances officielles. Enfin, le but final de ces recherches était de tester des stratégies d'atténuation du risque par le biais de scénarios afin de trouver des combinaisons d actions le long de la chaîne alimentaire pour diminuer le risque final de salmonellose dans la population belge. L analyse de scénarios avait pour objectif : résumer les différentes actions possibles le long de la chaîne de production par une revue de la littérature ou des actions prises à l étranger ; implanter dans le modèle les différentes actions sélectionnées en vue de diminuer le risque pour le consommateur ; s assurer du comportement du modèle face à des changements de variable ; proposer des options concrètes aux décideurs et aux responsables de la santé pour diminuer le risque de salmonelloses en Belgique ; éliminer les actions dont l efficacité serait réduite. Les résultats de cette partie du travail ont fait l objet d une publication scientifique acceptée dans une revue internationale (Etude n 3). 46

47 PARTIE EXPERIMENTALE 47

48 1 Etude 1 : facteurs de risque de contamination par Salmonella et des germes indicateurs dans les abattoirs de porcs en Belgique Risk factors for Salmonella and hygiene indicators in the ten largest Belgian pig slaughterhouses L. Delhalle, L. De Sadeleer, K. Bollaerts, F. Farnir, C. Saegerman, N. Korsak, J. Dewulf, L. De Zutter, and G. Daube J. of Food Prot., Vol. 71, No. 7, 2008, Pages Afin de collecter des données pertinentes pour réaliser une modélisation des abattoirs belges de porcs, une enquête a été réalisée pour recueillir les résultats des analyses microbiologiques concernant Salmonella, Escherichia coli et les germes totaux sur les carcasses de porc après refroidissement dans les 10 plus grands abattoirs en Belgique au cours de la période 2000 à Les facteurs de risque potentiels de contamination liés aux paramètres de production, des installations techniques et des méthodes de nettoyage/désinfection ont été évalués au cours d enquêtes dans ces abattoirs. Ces variables ont été utilisées dans un premier temps pour une analyse univariée, ensuite dans une analyse multivariée grâce à des modèles de régression logistique mixte pour Salmonella et d'un modèle linéaire mixte pour E. coli et les germes totaux. Les résultats ont révélé une variabilité élevée concernant la contamination par Salmonella parmi les 10 abattoirs, avec une prévalence variant de 2,6 à 34,3%. Les médianes des résultats des analyses microbiologiques pour E. coli et les germes totaux vont respectivement de 0,43 à 1,11 log UFC/cm 2 et de 2,37 à 3,65 log UFC/cm 2. Les résultat des régressions linéaires et logistiques ont révélé que certaines pratiques de travail telles que l'échaudage par vapeur, un second flambage après la flagelleuse et le nettoyage/désinfection de la fendeuse plusieurs fois par jour sont bénéfiques pour la réduction de la contamination par Salmonella, E. coli et les germes totaux. Le changement des crochets des carcasses avant le refroidissement, l utilisation de l'eau comme méthode de nettoyage, et une fréquence plus élevée de désinfection des espaces d attente semblent jouer un rôle protecteur contre la contamination par E. coli. La surveillance des points critiques, l'équipement des abattoirs, les bonnes pratiques de travail et l'efficacité de lavage/désinfection sont les clés pour obtenir de bons résultats microbiologiques. Ces données ont été à la base de la modélisation de l étape d abattage des porcs en Belgique. 48

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58 2 Etude 2 : niveau de contamination des viandes de porc après l abattoir en Belgique par Salmonella et les germes indicateurs Salmonella surveillance and control at post-harvest in the Belgian pork meat chain L. Delhalle, C. Saegerman, F. Farnir, N. Korsak, D. Maes, W. Messens, L. De Sadeleer, L. De Zutter, and G. Daube Food Microbiol., Vol. 26, 2009, Pages Salmonella reste la principale cause de maladie d origine alimentaire en Belgique. Le porc et les produits à base de porc sont reconnus comme l'une des principales sources de salmonelloses humaines. Actuellement, seules quelques études ont porté sur les étapes après l abattoir dans la chaîne de production de viande de porc. L'objectif de cette étude était d'évaluer le niveau de contamination par Salmonella et E. coli de la chaîne de production belge après l abattoir. Escherichia coli a été utilisé comme indicateur de contamination d origine fécale. Les résultats des analyses bactériologiques de sept ateliers de découpe, de quatre ateliers de viande hachée et des quatre plus grands détaillants belges ont été recueillis grâce aux données de surveillances officielles et d'auto-surveillance. La prévalence de Salmonella dans les ateliers de découpe et de viande hachée varie de 0% à 50%. Le sérotype le plus fréquemment isolé était Salmonella Typhimurium. La prévalence de Salmonella dans la viande hachée au niveau de la vente au détail varie de 0,3% à 4,3%. Les concentrations en salmonelles ont été estimées à partir de données semi-quantitatives relatives aux carcasses, aux morceaux de viande et aux viandes hachées à respectivement -3,40 ± 2,04 log UFC/cm ², -2,64 ± 1,76 log UFC/g et -2,35 ± 1,09 log UFC/g. Les dénombrements d'e. coli dans les viandes hachées et les morceaux de découpe varient respectivement de 0,21 ± 0,50 à 1,23 ± 0,89 log UFC/g et de 1,33 ± 0,58 à 2,78 ± 0,43 log UFC/g. Les résultats ont montré que la contamination fécale doit encore être réduite, en particulier dans certains ateliers. Ces données ont servi de base pour la construction du modèle pour les étapes de découpe, de hachage, de stockage et de distribution de viande hachée de porc en Belgique. 58

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