Évaluation préalable finale de Bacillus circulans

Titre officiel: Évaluation préalable finale de la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans

Environnement et Changement climatique Canada

Santé Canada

février 2018

Sommaire

En vertu de l’article 74 b) de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement (1999) (LCPE), la Ministre de l’Environnement et la Ministre de la Santé ont procédé à l’évaluation préalable de la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans.

La souche ATCC 9500 de Bacillus circulans est une bactérie qui a des caractéristiques en commun avec d’autres souches de l’espèce B. circulans. C’est une bactérie productrice d’endospores présentes dans de nombreux milieux. Elle a été isolée dans des sols et l’eau de mer et observée en association avec des plantes et des animaux. B. circulans a des propriétés qui permettent potentiellement de l’utiliser en aquaculture, en biorestauration, en biodégradation, pour le traitement de l’eau ou des eaux usées, pour le nettoyage et le dégraissage des canalisations ainsi que pour la production d’enzymes.

Aucun effet nocif sur l’environnement n’a été attribué à la souche ATCC 9500 de B. circulans. Cependant, dans le contexte d’études expérimentales sur leur potentiel pour un contrôle biologique, certaines souches de B. circulans ont exhibé un potentiel d’effet pathogène sur des insectes et des nématodes lorsqu’elles étaient inoculées directement à ces derniers à forte concentration. Toutefois, l’espèce B. circulans n’est pas considérée être phytopathogène ni zoopathogène et, en dépit de sa large distribution dans l’environnement, il n’existe pas de preuve à l’effet que B. circulans a eu des effets nocifs sur des invertébrés terrestres au niveau de la population.

Aucune infection humaine n’a été attribuée à la souche ATCC 9500 de B. circulans et, en tant qu’espèce, B. circulans n’est pas connue comme étant pathogène pour les humains. En dépit de son ubiquité, il n’a été rapporté que quelques cas d’infection humaine causée par B. circulans, surtout chez des personnes présentant des problèmes de santé préexistants. La souche ATCC 9500 de B. circulans est sensible à différentes classes d’antibiotiques, dont des aminoglycosides, des glycopeptides, des fluoroquinolones de deuxième génération et des céphalosporines de troisième génération, qui peuvent être utilisés pour traiter les rares cas d’infection par cet organisme.

La présente évaluation tient compte des caractéristiques susmentionnées de la souche ATCC 9500 de B. circulans ayant trait aux effets sur l’environnement et la santé humaine dus à son utilisation dans des produits commerciaux ou de consommation et dans des procédés industriels visés par la LCPE, dont les rejets dans l’environnement par des circuits de déchets et l’exposition humaine fortuite dans des milieux de l’environnement. Afin de mettre à jour les renseignements sur les utilisations actuelles de ce microorganisme, le gouvernement a lancé, en vertu de l’article 71 de la LCPE, une enquête pour la collecte obligatoire de renseignements dont l’avis a été publié dans la Partie I de la Gazette du Canada le 3 octobre 2009 (avis en vertu de l’article 71). Les renseignements soumis en réponse à cet avis indiquent que la souche ATCC 9500 de B. circulans a été utilisée dans des produits commerciaux ou de consommation à des fins de biodégradation, de nettoyage et de dégraissage de canalisations, d’entretien de fosses septiques, ainsi que de traitement de déchets et d’eaux usées.

D’après les renseignements disponibles, il est conclu que la souche ATCC 9500 de B. circulans ne satisfait pas aux critères de l’alinéa 64 a) ou 64 b) de la LCPE, car elle ne pénètre pas dans l’environnement en une quantité ou concentration ni dans des conditions qui ont ou peuvent avoir un effet nocif immédiat ou à long terme sur l’environnement ou sa diversité biologique ou qui constituent ou peuvent constituer un danger pour l’environnement essentiel à la vie. Il est aussi conclu que la souche ATCC 9500 de B. circulans ne satisfait pas aux critères de l’alinéa 64 c) de la LCPE, car elle ne pénètre pas dans l’environnement en une quantité ou concentration ni dans des conditions qui constituent ou peuvent constituer un danger au Canada pour la vie ou la santé humaine.

Introduction

En vertu de l’alinéa 74 b) de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement (1999) (LCPE), la Ministre de l’Environnement et du Changement Climatique et la Ministre de la Santé sont tenus de procéder à l’évaluation préalable des organismes vivants inscrits sur la Liste intérieure (LIS) et, en vertu de l’article 105 de cette loi, de déterminer si lesdits organismes présentent ou peuvent présenter un risque pour l’environnement ou la santé humaine (d’après les critères stipulés à l’article 64 de la LCPE)^{Note de bas de page 1} . La souche ATCC 9500 de B. circulans a été inscrite sur la LIS en vertu du paragraphe 25(1) de la LCPE 1988 et en vertu du paragraphe 105(1) de la LCPE 1999, car elle a été fabriquée ou importée au Canada entre le 1^er janvier 1984 et le 31 décembre 1986.

La présente évaluation préalable tient compte des renseignements sur les risques posés tirés du domaine public et de données de recherche non publiées générées par les chercheurs de Santé Canada^{ote de bas de page 2}  et d’Environnement et Changement climatique Canada^{Note de bas de page 3} , ainsi que des commentaires d’examinateurs scientifiques. Les renseignements sur l’exposition proviennent du domaine public et de renseignements soumis en vertu de l’avis en vertu de l’article 71 de la LCPE publié le 3 octobre 2009 dans la Partie I de la Gazette du Canada. Pour obtenir des précisions sur la méthode d’évaluation des risques suivie, veuillez consulter le document intitulé « Cadre d’évaluation scientifique des risques liés aux micro-organismes réglementés en vertu de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement (1999) » (Environnement Canada et Santé Canada 2011).

Dans le présent rapport, les données spécifiques à la souche ATCC 9500 de B. circulans inscrite sur la LIS sont indiquées comme telles. Lorsqu’aucune donnée spécifique à la souche n’était disponible, des données de substitution tirées de recherches bibliographiques ont été utilisées. Lorsqu’il y avait lieu, les recherches bibliographiques sur l’organisme étaient faites en utilisant ses synonymes, ses noms communs et des noms périmés. Dans chaque cas, les organismes de substitution sont identifiés au niveau taxinomique fourni par la source. Les recherches bibliographiques ont été effectuées à l’aide de bases de données de publications scientifiques (SCOPUS, CAB Abstracts et PubMed du NCBI), de recherches sur le Web et de termes-clés de recherche pour l’identification des dangers pour la santé humaine ou l’environnement. Les données relevées jusqu’en octobre 2014 ont été prises en compte pour le présent rapport d’évaluation préalable.

Décisions de juridictions nationales ou internationales

Au niveau national

B. circulans n’est pas inscrit comme organisme associé à une maladie des animaux aquatiques à déclaration ou à désignation obligatoire en vertu de la Loi sur la santé des animaux, du Règlement sur les maladies déclarables ni du Règlement sur la santé des animaux par l’Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA 2014). Il n’est soumis à aucune exigence sur la santé des végétaux des programmes sur les espèces envahissantes et les programmes intérieurs menés en vertu de la Loi et du Règlement sur la protection des végétaux, et ne requiert aucun permis d’importation de la Division de la protection des végétaux (ACIA, communication personnelle).

B. circulans est considérée comme un organisme du groupe de risque 1 pour les humains et les animaux terrestres selon l’Agence de la santé publique du Canada (ASPC, communication personnelle). Les agents biologiques du groupe de risque 1 sont ceux qui pourraient infecter une personne ou un animal, mais qui sont peu susceptibles de le faire. Ces agents biologiques posent un faible risque à la santé des personnes et/ou des animaux et un faible risque pour la santé publique, le bétail et la volaille.

Au niveau international

B. circulans n’est inscrit à titre de pathogène humain dans aucune des bases de données internationales sur les agents pathogènes, compilées par l’American Biological Safety Association (ABSA 2014).

B. circulans est un organisme classé au niveau 1 de biosécurité selon le Center of Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis. Ce niveau convient à des travaux comportant la manipulation d’agents bien caractérisés auxquels on n’associe pas une propension constante à rendre malade des adultes en santé et qui présentent un danger potentiel minimal pour le personnel de laboratoire et l’environnement.

1. Évaluation du danger

1.1 Caractérisation de la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans

1.1.1 Identification taxinomique et historique de la souche

Nom binomial : Bacillus circulans         

Classification taxinomique

Règne : Bactéries

Embranchement : Firmicutes

Classe : Bacilles

Ordre : Bacillales

Famille : Bacillaceae

Genre : Bacille

Espèce : Bacillus circulans Jordan 1890 (listes approuvées de 1980)

Souche ATCC 9500 inscrite sur la LIS

Nom périmé : Bacillus aporrhoeus

Historique de la souche

La souche ATCC 9500 de B. circulans a été isolée par W. H. Fuller (Fuller et Norman 1943). Elle a été initialement ajoutée par N. R. Smith à l’American Type Culture Collection (ATCC 2014) et, par la suite, à la Belgian Co-ordinated Collection of Micro-organisms (avec le numéro d’accès LMG 14421) en 1994 (BCCM 2013). La souche ATCC 9500 de B. circulans a été inscrite dans un certain nombre d’autres souchothèques, comme il est indiqué au Tableau 1-1.

1.1.1.1 Caractéristiques phénotypiques et moléculaires

Le genre Bacillus est vaste, il comprend 11 sous-groupes phylogénétiques et plus de 140 espèces (Mikkola et coll. 2000). La large gamme de niches exploitées par le genre reflète la grande diversité des modes de vie et des adaptations physiologiques parmi les espèces de Bacillus (Murray et coll. 1995).

Les cellules végétatives de B. circulans sont des bâtonnets Gram positif, mobiles, droits, arrondis aux extrémités, parfois légèrement profilés et courbés, avec un diamètre de 0,6 à 0,8 µm. Elles se présentent seules ou en paires, et parfois sous forme de chaînes courtes. Les endospores sont ellipsoïdales et reposent en position terminale ou sous-terminale dans un sporange gonflé (Logan et de Vos 2009). Les dimensions d’une spore sont de 0,5 à 0,7 µm sur 4 à 5 µm (Serraino et coll. 2011). Les protéines cristallines qui se forment autour des spores, telles que celles observées chez Bacillus thuringiensis, n’ont pas été rapportées chez B. circulans (Logan et de Vos 2009).

Le nom « circulans » provient d’une observation à faible grossissement, qui a mis en évidence que l’intérieur des colonies de l’isolat original se déplaçait de façon circulaire (examiné dans Nakamura et Swezey 1983a). Cependant, à peine 13 % des 61 souches de B. circulans observées ont présenté des micro-colonies en rotation et en migration qui s’étendaient (Logan et coll. 1985). La plupart des souches présentant des micro-colonies mobiles et en expansion ont depuis été reclassées et attribuées à certaines espèces de Paenibacillus (examiné dans Gillespie et Hawkey 2006). La capacité de certaines souches à former des colonies mobiles avec ou sans déplacement circulaire dépend aussi de facteurs externes comme la gélose et les concentrations d’éléments nutritifs. Les colonies de B. circulans peuvent aussi se présenter sous la forme d’embranchements noués, mais seulement lorsqu’elles se développent sur des surfaces de gélose dure (Komoto et coll. 2003).

Dans le cas de la souche ATCC 9500 de B. circulans, le rapport d’analyse de l’ATCC décrit des colonies basses convexes présentant des marges irrégulières et une infrastructure allant de finement granulaire à opaque sur une gélose nutritive à 30 °C. La croissance dans un bouillon est légèrement turbide avec une sédimentation moyenne viscide (ATCC 2014). Lors de tests réalisés par Santé Canada, des colonies ont été décrites légèrement grises, translucides, entièrement rondes et plates sur une gélose de soja trypsique à 37 °C. Les tailles des colonies sont indiquées à l’annexe A (tableau A‑2).

B. circulans est capable de produire de l’acide sans gaz à partir d’une très vaste gamme d’hydrates de carbone, à l’exception du D-arabinose, du dulcitol, de l’érythritol, du D-fucose, du L-fucose, du L-sorbose, du D-tagatose et du L-xylose (Logan et de Vos 2009). Cette caractéristique peut être utilisée pour différencier B. circulans de pathogènes humains et de zoopathogènes connus du groupe de B. cereus (B. anthracis, B. cereus et l’agent pathogène des insectes, B. thuringiensis [Rasko et coll. 2005]), tel qu’indiqué dans le tableau 1-2 :

+ = > 85 % de réaction positive; - = 0 à 15 % de réaction positive

La souche type de B. circulans (ATCC 4513) contient de l’acide anteiso-C_15:0 en tant que principal acide gras cellulaire (57,3 %), ainsi que les acides anteiso-C_{15:0 iso} et anteiso-C_17:0 (10,0 et 3,4 % respectivement) (Shida et coll. 1997). L’analyse de la souche ATCC 9500 de B. circulans par des chercheurs de Santé Canada indique que le profil d’acides gras est comparable à celui de la souche type (tel qu’indiqué dans Shida et coll. 1997), en ce sens que l’acide anteiso-C_15:0 est le principal acide gras cellulaire (36,7 à 46,22 %), suivi par l’acide anteiso C_{15:0 iso} et l’acide anteiso _C17:0 (13,0 à 13,8 % et 2,3 à 3,0 % respectivement). L’analyse phylogénétique réalisée par des chercheurs de Santé Canada, basée sur les esters méthyliques d’acide gras en utilisant les bases de données MIDI environnementales et cliniques, a montré que la souche inscrite sur la LIS se rapproche étroitement d’un groupe diversifié de microorganismes non pathogènes, dont Bacillus circulans - GC, sous-groupe A (veuillez consulter l’annexe B, figure B-1, figure B-2 et tableau B‑3). Elle montre aussi que B. circulans s’éloigne des bactéries d’importance clinique comme B. anthracis, B. cereus et les espèces de Kocuria (veuillez consulter l’annexe B, figure B-2 et figure B-3).

L’analyse phylogénétique réalisée par des chercheurs de Santé Canada, basée sur des séquences géniques de l’ARNr 16S (figure 1-1), montre clairement que B. circulans forme un groupe éloigné de pathogènes humains et de zoopathogènes connus (B. anthracis, B. cereus et l’agent pathogène des insectes, B. thuringiensis). Elle révèle aussi que la souche ATCC 9500 inscrite sur la LIS et la souche type ATCC 4513 de B. circulans ont des liens étroits. De même, la séquence génique de l’ARNr 16S de la souche inscrite sur la LIS exhibe le degré d’homologie le plus élevé avec la séquence génique de l’ARNr 16S de la souche type, comparativement aux séquences dans la banque complète de données relatives aux gènes de Microseq® v2.0 (annexe C, tableau C-1).

Figure 1-1 : liens phylogénétiques entre les espèces de Bacillus d’après l’alignement de la région codante de la séquence génique de l’ARN ribosomique 16S

Pendant de nombreuses années, B. circulans était une espèce mal définie, à l’origine traitée comme un complexe plutôt qu’une espèce, dont les membres présentaient une hétérogénéité phénotypique (Logan et de Vos 2009). Nakamura et Swezey (1983a) ont identifié au moins dix groupes d’ADN homologues au sein de ce taxon, qui présentent des profils biochimiques non identiques, suggérant que l’hétérogénéité phénotypique de l’espèce B. circulans n’était pas due à une variabilité inhérente de souches liées génétiquement, mais à une variabilité introduite par l’inclusion de microorganismes non apparentés génétiquement dans cette espèce (Nakamura et Swezey 1983a, Nakamura et Swezey 1983b).

La souche ATCC 9500 inscrite sur la LIS est l’une de neuf souches qui partagent une gamme de pourcentages de guanine et cytosine (% de G+C en mole) de 38,1 à 39 avec la souche type, ATCC 4513. Seulement un petit nombre des 123 souches testées (c.-à-d., 10 des 18 ayant un % de G+C en mole de 37 à 41), y compris la souche ATCC 9500, ont été jugées étroitement apparentées l’une avec l’autre et avec la souche type, et présentaient une quantité minimale de variation phénotypique (Nakamura et Swezey 1983a).

En se basant sur l’analyse phylogénétique des esters méthyliques d’acide gras et de l’ARNr 16S et sur le pourcentage de G+C en mole, la souche type est considérée convenir comme souche de substitution lorsque des données spécifiques à la souche ne sont pas disponibles pour la souche inscrite sur la LIS. Cependant, il est reconnu que les souches étroitement liées peuvent acquérir différentes caractéristiques par transfert horizontal de gènes.

1.1.2 Propriétés biologiques et écologiques

1.1.2.1 Présence naturelle

B. circulans a été isolée dans des milieux tant aquatiques que terrestres et  associé à des animaux et des plantes. L’espèce a été détectée dans de l’eau de mer (Das et coll. 2008), des sources hydrothermales (Boulenouar et coll. 2006), un site de schiste bitumineux (Dragutinovic et coll. 2012), le sol, des eaux d’égout et le système digestif d’insectes (Mukhopadhyay et coll. 2012). Elle a aussi été isolée du système digestif de poissons (Bairagi et coll. 2004, Kaynar et Beyatli 2009, Saha et coll. 2006), du contenu du système digestif de larves et d’abeilles domestiques adultes, ainsi que dans des échantillons de miel, qui font partie des microbiotes normaux de sources apicoles (Gilliam 1997, Alippi et coll. 2006, Reynaldi et coll. 2004), de Scapharca broughtonii à l’état frais (Su et coll. 2010), d’herbe (Logan et coll. 1985) et de la rhizosphère de plantes (Mehta et coll. 2010).

1.1.2.2 Conditions de croissance

B. circulans est une bactérie chimioorganohétérotrophe qui utilise des monosaccharides, des disaccharides, des polysaccharides et des alcools polyhydroxylés comme sources de carbone, d’énergie et d’électrons (Dragutinovic et coll. 2012). Elle est facultativement anaérobie.

La souche type se développe à une température allant de 14 à 45 °C, un pH de 4 à 10 (la valeur optimale étant de 7) et à une teneur de chlorure de sodium de 8 % (NaCl) (Seiler et coll. 2013). L’ATCC suggère de mettre en culture la souche ATCC 9500 de B. circulans à 30 °C (ATCC 2014). Lors de tests réalisés par des chercheurs de Santé Canada, la souche ATCC 9500 de B. circulans a été cultivée à une température allant de 28 à 42 °C dans un bouillon de soja tryptique (BST) et sur une gélose de soja tryptique, mais non dans un milieu liquide avec un supplément de sérum plus représentatif d’un environnement hôte mammalien. Dans le BST, la température optimale de croissance était 37 °C (voir l’Annexe A, tableau A‑1). La souche inscrite sur la LIS a aussi été cultivée dans de l’agar de soja tryptique (voir l’Annexe A, tableau A-2).

La capacité des cellules végétatives de croître dans une large gamme de températures, de pH et avec une concentration de sel de 8 %, ainsi que sur divers substrats, permet à B. circulans de se développer dans diverses niches.

1.1.2.3 Formation de spores

Comme d’autres spores de Bacillus, les spores de B. circulans peuvent résister à des conditions physiques et chimiques environnementales défavorables, telles que la chaleur, y compris les conditions de stérilisation standards de 121 °C pendant 20 minutes (Leifert et coll. 1989, Trick et Lingens 1985), le froid, la dessiccation, le rayonnement, les désinfectants, les antibiotiques et d’autres agents toxiques. En conséquence, elles possèdent une longévité extraordinaire, ce qui les rend ubiquistes et persistantes dans une variété d’environnements différents (Logan et de Vos 2009). Les spores demeurent à l’état dormant pendant de longues périodes et commencent à se développer quand les conditions deviennent appropriées à la croissance végétative.

1.1.2.4 Survie et persistance dans l’environnement

Dans une étude sur la persistance dans le sol, des cellules végétatives de la souche ATCC 9500 de B. circulans ont pu être distinguées d’autres microorganismes dans un microcosme d’échantillon de sol intact, et ont été quantifiées à l’aide de la PCR quantitative ciblant des régions non codantes spécifiques de la souche du génome déterminé à partir du polymorphisme de longueur de fragments amplifiés (AFLP). Dans les premiers 3 cm de sol limoneux-sableux (pH = 5,0 et humidité relative de 22 et 80 %) inoculé avec la souche ATCC 9500 de B. circulans à des densités initiales de ~1 × 10⁶ UFC/g de sol, un déclin de la souche a été observé à partir du 25^e jour jusqu’à des concentrations proches de la limite de détection de ~1 × 10² UFC/g de sol ou inférieures à celle-ci (figure 1-2). Lors d’une deuxième expérience, la concentration de la souche ATCC 9500 de B. circulans a chuté sous la limite de détection au 14^e jour après l’inoculation (données non rapportées) (Providenti et coll. 2009).

Figure 1-2 : persistance de la souche ATCC 9500 de B. circulans dans le sol, basée sur une analyse de PCR quantitative d’ADN extractible du sol (Can. J. Microbiol., 55, p. 1166-1175, avec autorisation de reproduction)

Légende pour la figure 1-2 :

CFU equivalents / g soil = Équivalent UFC par g de sol

Sampling day = Journée d’échantillonnage

Une autre expérience a été réalisée pour confirmer que le déclin rapide observé n’était pas attribuable à un transport vertical de la souche ATCC 9500 de B. circulans vers des couches de sol plus profondes. La PCR quantitative appliquée aux couches de sol de 5 cm provenant du haut (H), du milieu (M) et du bas (B) des échantillons de sol a mis en évidence une dispersion verticale limitée des cellules inoculées à la surface d’une série d’échantillons de sol (figure 1-3). Des échantillons ont été prélevés en fonction du temps, et la limite de détection qualitative de ~1 × 10² UFC par gramme de sol est représentée par une ligne pointillée (Providenti et coll. 2009).

Figure 1-3 : étude du transport vertical dans les microcosmes d’échantillons de sol en utilisant la souche ATCC 9500 de B. circulans (Can. J. Microbiol., 55, p. 1166-1175, avec autorisation de reproduction)

Légendes de la figure 1-3 :

CFU /g soil / layer = UFC/g de sol/couche

T M B = H M B

Post-inoculation sampling day = journée d’échantillonnage après l’inoculation

De la journée d’inoculation au jour 7, la souche ATCC 9500 de B. circulans a été détectée principalement dans la couche supérieure (98 % du total des cellules le jour 0, et 73 % du total des cellules le jour 7). Les cellules ont été détectées dans les couches du milieu et du bas (respectivement 27 et < 0,6 % du total) le jour 7. Au jour 14, les cellules n’ont été détectées que dans la couche du milieu à des concentrations proches de la limite de détection. Le jour 17, le nombre des cellules a chuté en dessous de la limite de détection dans toutes les couches. Les auteurs ont conclu que la tendance à la diminution du nombre de cellules observée lors des études sur la persistance dans le sol semblait plutôt due à la mort des bactéries qu’à leur transport vers des couches plus profondes du sol. Les auteurs ont déclaré que les rapports indiquant une viabilité à long terme des spores de Bacillus étaient associés à des conditions de sécheresse du sol. Ainsi, ils ont attribué la viabilité limitée des cellules végétatives de la souche ATCC 9500 de B. circulans observée lors de ces études à l’hydratation des échantillons de sol, qui étaient arrosés tous les 2 à 3 jours.

De manière générale, les populations microbiennes introduites dans le sol diminuent graduellement, peu importe la source de leur isolement original, en raison de l’hostilité des conditions biotiques ou abiotiques dans le sol (Van Veen et coll. 1997). Les facteurs biotiques incluent la prédation et l’antagonisme, les facteurs abiotiques comprennent le pH, la température et l’humidité inhospitaliers du sol, ainsi que la rareté des éléments nutritifs (Van Veen et coll. 1997). Il est peu probable que de grandes quantités de cellules végétatives persistent dans l’eau ou le sol en raison de la concurrence exercée par d’autres microorganismes (Leung et coll. 1995).

1.1.2  Résistance aux antibiotiques

Des profils de sensibilité aux antibiotiques variables ont été rapportés dans le cadre de cas d’infection par B. circulans (voir la section 1.1.3.2).

La sensibilité de B. circulans aux antibiotiques de plusieurs classes est spécifique de la souche. Ceci s’applique aux cas suivants :

• les antibiotiques de type bêta-lactame, ampicilline et pipéracilline (seules ou en combinaison avec le tazobactam) (Banerjee et coll. 1988, Castagnola et coll. 1997, Gurol et coll. 2007);
• céfazoline, une céphalosporine de première génération (Alebouyeh et coll. 2011, Fontana et coll. 1997);
• clindamycine (Gurol et coll. 2007);
• vancomycine (Banerjee et coll. 1988, Berry et coll. 2004, Castagnola et coll. 1997, Goudswaard et coll. 1995, Krause et coll. 1999, Gurol et coll. 2007).

Il a été démontré que B. circulans VR0709, une souche clinique résistante à la vancomycine, portait le gène vanA. Chez les entérocoques, le gène vanA se trouve généralement sur un transposon (Fontana et coll. 1997), mais chez B. circulans il est situé sur le chromosome (Ligozzi et coll. 1998), ce qui pourrait le rendre plus difficilement transférable à d’autres microorganismes. Aucun autre rapport ayant trait au gène vanA ou à la résistance à la vancomycine chez B. circulans n’a été trouvé dans la littérature scientifique. Étant donné que B. circulans n’agit que rarement comme agent pathogène et qu’il est sensible à un certain nombre d’antibiotiques (Fontana et coll. 1997), sa résistance à la vancomycine ne pose pas de défi thérapeutique majeur (Fontana et coll. 1997, Krčméry Jr et Sefton 2000).

Comme bon nombre de microorganismes, B. circulans est résistante aux antibiotiques qu’il produit et à ceux de la même classe. Certaines souches de B. circulans produisent de la butirosine, un membre de la famille des néomycines des antibiotiques aminoiglycosidiques, et sont résistantes à divers aminoglucosides grâce à l’activité de l’aminoglucoside-phosphotransférase (APH). De même, en tant qu’organisme producteur de circuline, B. circulans est résistante à la circuline ainsi qu’à l’antibiotique polymyxine (Storm et coll. 1977).

La souche ATCC 9500 de B. circulans a fait l’objet de tests avec un certain nombre  d’antibiotiques de plusieurs classes, réalisés  par des chercheurs de Santé Canada (tableau 1-3).

ND = non disponible

^a La méthode de test en milieu liquide BST-MTT a été utilisée pour déterminer les valeurs de CMI (Seligy et Rancourt 1999). Les valeurs correspondent à la concentration minimale inhibitrice (en μg/mL) pour la souche ATCC 9500 de B. circulans cultivée en présence de l’antibiotique pendant 24 h à 37 °C.

^b Critères d’interprétation (CMI μg/mL; CLSI 2010)

^c Critères d’interprétation (CMI μg/mL; EFSA 2008)

1.1.2.6 Caractéristiques pathogènes et toxigènes

Pour qu’un microorganisme soit un agent pathogène microbien efficace, il doit pouvoir adhérer aux surfaces cellulaires de l’hôte, envahir ses tissus et éliminer ses défenses. Lors d’une étude, certains isolats de B. circulans étaient parfois capables d’adhérer aux lignées cellulaires Hep-2 et Caco-2 ou de les envahir, tandis que d’autres en étaient complètement incapables (Rowan et coll. 2001).

L’activité cytotoxique, qui fait référence à l’action destructive d’un microorganisme ou de ses produits et aux dommages structurels et métaboliques ainsi causés aux cellules animales, pourrait faciliter l’invasion et est associé à la virulence (Rowan et coll. 2001, Kim et coll. 1998). Les surnageants de culture acelluaire de deux isolats cliniques et d’un isolat alimentaire de B. circulans associés à une intoxication alimentaire exhibaient une activité cytotoxique sur les lignées cellulaires épithéliales humaines Caco-2 et HEp-2 (Rowan et coll. 2001). L’analyse réalisée par des chercheurs de Santé Canada, qui ont soumis à des tests des cellules végétatives de la souche ATCC 9500 de B. circulans en présence de deux lignées cellulaires différentes (macrophages murins et du côlon humain), n’a montré aucune activité cytotoxique significative.

Les isolats de B. circulans exhibent divers niveaux d’hémolyse (Rowan et coll. 2001). Chez toutes les souches entérotoxigènes, une hémolyse bêta discontinue était apparente suivant l’incubation sur des plaques de gélose au sang de mouton (Phelps et McKillip 2002). Cependant, l’analyse de la souche de B. circulans inscrite sur la LIS par des chercheurs de Santé Canada n’a révélé aucune activité hémolytique.

La lécithinase est une enzyme bactérienne qui accroît la virulence en déstabilisant les membranes cellulaires de l’hôte (Todar 2012). Phelps et McKillip (2002) ont montré que toutes les souches de B. circulans testées avaient produit de la lécithinase sur une gélose au jaune d’œuf et à la polymyxine B, suggérant qu’il est également probable que l’enzyme soit produite par la souche ATCC 9500 inscrite sur la LIS.

Il a été rapporté que des souches de B. circulans associées à une intoxication alimentaire produisaient des toxines (Beattie et Williams 1999), dont certaines similaires à l’entérotoxine hémolysine BL (HBL) de B. cereus (Rowan et coll. 2001) et à l’entérotoxine non hémolytique (Nhe) (Phelps et McKillip 2002). En utilisant la PCR, il a été possible d’identifier la toxine diarrhéique BceT et les gènes Nhe dans des isolats alimentaires (Phelps et McKillip 2002) et le complexe de la toxine HBL n’a été identifié que dans des isolats cliniques de B. circulans (Rowan et coll. 2001, Phelps et McKillip 2002). Ces derniers résultats sont en accord avec la détection de l’entérotoxine HBL sécrétée dans des surnageants de culture de l’une des souches cliniques, en utilisant une épreuve d’agglutination passive inversée au latex (APIL) (Rowan et coll. 2001). D’après l’analyse indépendante de Santé Canada, la souche ATCC 9500 de B. circulans était négative pour les toxines HBL et Nhe en utilisant la trousse d’entérotoxine Cereus de Duopath^MC (Merck Millipore) et négative pour l’entérotoxine diarrhéique de Bacillus en utilisant l’immuno-épreuve visuelle pour les pathogènes et les toxines Tecra^MC 3M^MC.

1.1.2.7 Transfert horizontal de gènes

Comme d’autres bactéries, la souche ATCC 9500 de B. circulans peut acquérir des gènes de virulence par transfert horizontal de gènes. Cependant, à l’exception d’un seul rapport citant la présence chez B. circulans de l’un des deux plasmides de virulence de B. anthracis (Luna et coll. 2006), le transfert horizontal de déterminants de virulence chez B. circulans n’a pas été observé. Des tests indépendants réalisés par des chercheurs de Santé Canada n’ont pas permis de détecter de plasmides de B. anthracis dans la souche ATCC 9500.

Avec l’exception probable de la lécithinase, la souche ATCC 9500 de B. circulans ne semble pas posséder les gènes de virulence qui pourraient être transmis à d’autres bactéries dans l’environnement. Étant donné que la lécithinase est déjà très répandue, le transfert horizontal potentiel de l’activité de la lécithinase de la souche ATCC 9500 à d’autres bactéries n’est pas considérée représenter un danger supplémentaire.

1.1.3 Effets

1.1.3.1 Environnement

1.1.3.1.1 Plantes

La bactérie B. circulans a été isolée dans le sol de la rhizosphère de Halophila ovalis, d’un type de plante marine, apparemment à titre de membre du microbiote normal où ses propriétés de solubilisation du phosphate pourraient être bénéfiques pour la plante en lui procurant un avantage nutritionnel (Ghosh et coll. 2012). Une recherche bibliographique exhaustive n’a pas permis de trouver d’autres rapports citant B. circulans en association avec des plantes aquatiques.

B. circulans peut avoir un effet bénéfique sur les plantes terrestres, car cette bactérie exerce une activité antimicrobienne sur des champignons phytopathogènes grâce à l’activité des enzymes glucanolytiques, chitinolytiques et protéolytiques. Les champignons touchés incluent Verticillium dahliae, Phytophthora cactorum, Rhizoctonia solani et Sclerotinia sclerotiorum (Berg et coll. 2002). B. circulans inhibe aussi la croissance mycélienne chez Fusarium oxysporum. Le traitement des semis de sorgho avec B. circulans (3 × 10⁹ UFC par pot) a permis de réduire de 95,83 % le pourridié et la pourriture du collet causés par F. oxysporum dans des plants de sorgho de 4 semaines (Idris et coll. 2007). B. circulans WL-12 est capable de sécréter plusieurs chitinases (Al, A2, Bl, B2, C et D) (examiné dans Mustafa A Alam et coll. 1995) et, lorsqu’elle est cultivée dans un milieu contenant des parois cellulaires de Pyricularia oryzae (l’agent pathogène de la pyriculariose du riz), elle produit de la β-1,3-glucanase, des β-1,6-glucanases et de la chitinase qui ont causé une lyse sélective des parois cellulaires de P. oryzae (Tanaka et Watanabe 1995). Il a aussi été démontré qu’une autre souche de B. circulans produisait des chitinases, avait une activité antibactérienne sur des bactéries tant Gram positif que Gram négatif, ainsi qu’une certaine activité antifongique sur des champignons unicellulaires (valeur de la CIM allant de 0,5 à 2 µg/mL, pour tous les organismes testés) (Abada et coll. 2014).

B. circulans produit aussi une xylanase (BcX) ayant des propriétés d’hypersensibilisation potentielles chez des plantes. Cependant, le traitement in vitro des cellules de tabac (Nicotiana tabacum cv. Xanthi) cultivées en suspension avec BcX n’a induit chez elles aucune hypersensibilité (Yano et coll. 1998).

Une étude en serre a montré que le filtrat de culture de B. circulans réduisait de 40,7 % le nombre moyen de lésions causées par le virus de la mosaïque de la tomate (ToMV) sur les feuilles de plants de tomate infectés (Lycopersicon esculentum) (Megahed et coll. 2013).

Les études suivantes ont montré que B. circulans stimulait la croissance végétale.

• L’inoculation de semences plantées de trèfle des prés (Trifolium pretense) avec B. circulans, à une concentration de 3,44 × 10¹⁰ UFC par pot, n’a produit aucun effet négatif sur l’émergence des semis ni sur la longueur ou la masse sèche des pousses ou des racines. Il a plutôt été observé que la longueur des racines et la masse des pousses des plantes traitées avec B. circulans étaient significativement supérieures à celles des plantes témoins (Chitty 2005).
• La souche MTCC 8983 de B. circulans a solubilisé efficacement le phosphate inorganique d’un bouillon de Pikovskaya, produisant 957,3 mg/L de phosphate soluble in vitro dans les 72 heures. Elle a aussi produit des substances qui protègent les plantes, telles que l’acide indole 3-acétique (jusqu’à 15,13 µg/mL) et des sidérophores, et a inhibé la croissance du champignon phytopathogène Dematophora necatrix de 46,57 % (Mehta et coll. 2010).
• Dans une enceinte protégée par un filet, soixante jours après avoir inoculé des semences de tomate avec B. circulans CB7, des augmentations remarquables de la germination des semences (22,32 %), de la longueur des pousses (15,91 %), de la longueur des racines (25,10 %), du poids sec des pousses (52,92 %), du poids sec des racines (31,4 %) et de la teneur en azote (18,75 %), en potassium (57,69 %) et en phosphore (22,22 %) de la biomasse des pousses ont été observées, comparativement à ceux de témoins. Des niveaux significativement plus élevés d’azote, de phosphore et de potassium ont aussi été observés dans le sol des plantes traitées comparativement à celui des témoins. La solubilisation du phosphate, la production d’auxine, de 1-aminocyclopropane-1-carboxylate désaminase, de sidérophores, l’activité de la nitrogénase et l’antagonisme de D. necatrix ont contribué à stimuler la croissance végétale (Mehta et coll. 2014).
• L’inoculation de le blé (Triticum aestivum L.) avec B. circulans a significativement amélioré la colonisation des racines par le champignon mycorhizien à vésicules et arbuscules (VAM), le rendement en grain et en paille (2,261 g/pot par rapport à 2,060 g/pot) et l’absorption de l’azote (1,720 mg/pot par rapport à 1,330 mg/pot) et du phosphore (0,471 mg/pot par rapport à 0,371 mg/pot), comparativement à des témoins (Singh et Kapoor 1999).

En tant que contaminant, B. circulans peut avoir des effets nocifs sur les cultures de tissus végétaux (Leary et coll. 1986, Trick et Lingens 1985). Les études de culture de tissus et en serre suggèrent que B. circulans puisse être pathogène pour des dattiers : B. circulans isolée du tissu d’un cœur sain, du méristème de bourgeons végétatifs, du primordium de pousses, de la bractée d’une jeune branche et de frondes matures a été utilisée pour inoculer des œilletons sains de différents cultivars de dattiers et a causé des effets nocifs. À une concentration de 10⁵ UFC par cal de palmier, B. circulans a causé une nécrose et une pourriture molle visqueuse et destructrice dans les cultures de tissus (Leary et coll. 1986). À une concentration de 10⁶ UFC par plante, la majorité des semis de serre ont exhibé une nécrose qui est descendue le long du cotylédon, suivie d’un flétrissement (étude en serre, Leary et Chun 1989).

Étant donné l’hétérogénéité existant au sein de l’espèce B. circulans, on ignore jusqu’à quel point les propriétés observées dans d’autres souches de B. circulans le sont dans celle inscrite sur la LIS. Cependant, la prise en compte de tous les effets attribués à l’espèce permet une compréhension du spectre des caractéristiques qui pourraient être attribuées à la souche inscrite sur la LIS (tant bénéfiques que nocives).

1.1.3.1.2 Invertébrés  

Les invertébrés aquatiques Daphnia magna et Artemia ont été utilisés avec succès comme vecteurs vivants pour la transmission probiotique de B. circulans à des poissons dans le cadre d’un processus nommé bioencapsulation (Faramarzi et coll. 2012a, Faramarzi et coll. 2012b, Sahandi et coll. 2012). Aucun effet nocif sur les invertébrés bioencapsulés n’a été rapporté pendant la durée de l’étude (jusqu’à quatre semaines).

B. circulans isolée de la larve d’un moustique (Culex quinquefasciatus) a tué des larves de trois espèces de moustiques d’importance médicale. Comparativement à l’entomopathogène très virulent (souche 2362 de B. sphaericus), B. circulans était moins toxique pour C. quinquefasciatus (concentration létale médiane [CL₅₀] de 854 par rapport à 17 947 spores/mL), et pour l’anophèle (Anopheles gambiae) (CL₅₀ de 2 268 par rapport à 14 447 spores/mL). Cependant, lors de tests avec le moustique de la fièvre jaune (Aedes aegypti), B. circulans s’est avéré 107 fois plus toxique que la souche 2362 de B. sphaericus (CL₅₀ de 13 739 par rapport à 1,47 × 10⁶ spores/mL) et aussi pathogène qu’un autre pathogène larvicide B. thuringiensis var. israelensis (données non indiquées) (Darriet et Hougard 2002).

Singer et coll. (1997) ont aussi étudié les effets toxicologiques de B. circulans sur des invertébrés aquatiques. En dépit de faiblesses méthodologiques, cette étude a clairement montré une forte activité molluscicide de la souche 42G1 de B. circulans chez la larve véligère au stade D de de la moule zébrée (Dreissena polymorpha), comparativement à quatre autres espèces de Bacillus, dont deux souches de Bacillus alvei. Lors de même étude, B. circulans a exhibé une activité biologique considérablement inférieure chez des escargots d’eau douce adultes (Biomphalaria glabrata), qui était comparable aux activités de deux souches de B. alvei et de la souche unique de Bacillus brevis testées.

Une recherche bibliographique exhaustive n’a pas permis de trouver d’autres rapports sur la souche inscrite sur la LIS ni sur d’autres souches de B. circulans en association avec des invertébrés aquatiques.

Des effets nocifs de B. circulans sur les invertébrés terrestres ont été observés dans le contexte d’études de contrôle biologique.

• Une épreuve expérimentale à laquelle ont été soumises des larves de taupin (Agriotes lineatus) au troisième stade larvaire, avec une pomme de terre trempée dans une suspension de la souche Ar1 de B. circulans à une concentration de 1,8 × 10⁹ UFC en tant que source alimentaire, a provoqué une mortalité de 100 % dans les dix jours (Danismazoglu et coll. 2012). Il a été montré qu’une autre souche de B. circulans tuait le plus souvent la larve d’un papillon de la famille des pyralidés (Locastra muscosalis) au quatrième stade larvaire (Sharma et coll. 2006).
• La souche Ar1 de B. circulans appliquée à la mineuse des feuilles de noisetier (Anoplus roboris) adulte a produit une mortalité de 33 % dans les huit jours (Demir et coll. 2002).
• Une activité nématicide a été observée dans le cadre d’une expérience en serre avec des plants de tomate infestés par Meloidogyne incognita (auxquels on avait déjà inoculé 1 000 nématodes J2 vivants par pot). La souche KSB2 de B. circulans appliquée à une concentration de 2 × 10⁸ UFC par pot a réduit les populations de nématodes de façon significative : 67,4 % moins de juvéniles éclos par racine, 57,1 % moins de femelles par racine et 79,3 % moins de juvéniles par kg de sol ont été observés comparativement aux individus de référence négatifs, 30 jours après l’application de B. circulans. D’autres réductions, respectivement de 41,3,  41,25 et 57,8 %, ont été observées à 60 jours après l’inoculation (El-Hadad et coll. 2011).
• Une activité nématicide contre le nématode parasite du mouton, Haemonchus contortus, a aussi été observée. L’inoculation d’environ 2 × 10⁸ UFC/mL de B. circulans dans des matières fécales de mouton infestées a permis de réduire de façon significative le nombre de larves dans les fèces traitées (80,9 %, p > 0,05) comparativement à un témoin négatif (Sinott et coll. 2012). De même, lors d’une autre étude, l’administration orale d’une suspension de spores de B. circulans à des agneaux infestés par H. contortus, à une concentration de 2 × 10⁹ UFC/jour pendant une période de 5 jours, a permis de réduire de façon significative (~87 %, p < 0,05) le développement des larves chez les animaux traités (Sinott et coll. 2014).

B. circulans peut être bénéfique pour les abeilles domestiques. La bactérie a été isolée du miel (Alippi et Reynaldi 2004, Reynaldi et coll. 2004), du pollen recueilli sur les pattes (Gilliam 1979) et du système digestif d’ouvrières saines chez l’abeille domestique (examiné dans Gilliam 1979 et Gilliam 1997), où elle peut jouer un rôle dans la production et la préservation du pollen des abeilles. Elle inhibe aussi la croissance mycélienne d’Ascosphaera apis, le champignon qui cause l’ascosphérose chez la larve de l’abeille domestique (examiné dans Reynaldi et coll. 2004). B. circulans pourrait nuire indirectement à d’autres espèces d’abeilles. Il a été suggéré que la bactérie pourrait nuire aux populations d’abeilles coupeuses de feuilles de luzerne (Megachile rotundata) en raison de son interférence avec le développement de la larve en gâtant les provisions de la cellule-nid (Goerzen 1991).

Des chercheurs d’Environnement et Changement climatique Canada ont étudié des effets chez des collemboles nivicoles. Des collemboles nivicoles (Folsomia candida) adultes ont été soumis à des tests avec la souche inscrite sur la LIS (28 jours d’incubation en présence de 2,45 × 10⁹ UFC de la souche ATCC 9500 de B. circulans par bocal). Ces tests n’ont pas entraîné de réduction significative du nombre d’adultes qui ont survécu ni du nombre total de juvéniles produits dans chaque unité testée, comparativement à des témoins négatifs (Chitty 2005).

1.1.3.1.3 Vertébrés  

Il existe plusieurs rapports citant l’isolement de B. circulans à partir de la flore habituelle du système digestif de différentes espèces de poisson comme le rohu (d’après le résumé de Ghosh et coll. 2002), le tilapia et la carpe herbivore (souches non indiquées) (Saha et coll. 2006), où la bactérie peut avoir un effet probiotique, comme cela a été observé lors des études suivantes sur l’alimentation.

• Un supplément alimentaire pour animaux comportant la souche PB7 de B. circulans (isolée de l’intestin de Catla catla), à une concentration de 2 × 10⁵ cellules par 100 g de nourriture, est à l’origine d’un rendement de croissance significativement supérieur chez des alevins d’un an de C. catla en termes de gain de poids vif, de vitesse de croissance spécifique et de rapport d’efficacité des protéines. Les poissons ayant reçu une alimentation avec le supplément de B. circulans ont nettement mieux survécu au test avec le pathogène du poisson (Aeromonas hydrophila) que les témoins (survie de 96,66 % par rapport à 6,66 %) (Bandyopadhyay et Das Mohapatra 2009).
• Une formulation probiotique (comportant B. circulans et deux autres bacilles), bioencapsulée dans Daphnia magna offerte à des larves de l’esturgeon (Acipencer percicus⁾ a permis de réduire de façon significative l’excrétion d’ammoniac et d’urée, d’augmenter la rétention des protéines et d’améliorer la résistance aux facteurs de stress, dont un pH, une salinité, une température ou une teneur en ammoniac extrême. Comparativement à des témoins, un pourcentage beaucoup plus élevé des poissons traités ont survécu (Faramarzi et coll. 2012b).
• D’autres études ont révélé des effets positifs significatifs chez la carpe (Cyprinus carpio) (Jafaryan et coll. 2011), la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) (Jafarian et coll. 2009), la carpe argentée (Hypophthalmichthys molitrix) (Adineh et coll. 2011) et la carpe herbivore (Ctenopharyngodon idella) (Sahandi et coll. 2012). Aucun effet nocif associé à la consommation de formulations probiotiques n’a été rapporté dans une quelconque de ces études.

Une recherche bibliographique exhaustive n’a pas permis de trouver d’autres rapports sur la souche inscrite sur la LIS ou d’autres souches de B. circulans associées à des vertébrés aquatiques.

Lors d’une étude par voie orale,  des souris (ICR, mâles et femelles, n = 5/sexe) ont reçu une simple inoculation soit du milieu de culture (groupe témoin) soit de bactéries B. circulans vivantes (souche inconnue; 7,0 × 10⁸ UFC/animal). Aucune mort, aucun signe clinique ni aucune réduction du poids corporel n’a été signalé durant la période d’observation de 14 jours (examiné dans FSANZ).

Étant donné l’hétérogénéité existant  au sein de l’espèce B. circulans, on ignore jusqu’à quel point les propriétés observées dans d’autres souches de B. circulans se retrouvent dans la souche ATCC 9500 de B. circulans. Cependant, la prise en compte de tous les effets attribués à l’espèce permet une compréhension du spectre des caractéristiques qui pourraient être attribuées à la souche inscrite sur la LIS (tant bénéfiques que nocives).

1.1.3.2 Humains

À l’exception de B. cereus, les infections causées par Bacillus chez les humains sont rares. Ces infections sont diverses et ont tendance à être observées chez des personnes immunodéprimées (Pennington et coll. 1976) ou en association avec des implants médicaux (Banerjee et coll. 1988) ou un traumatisme récent (Logan et coll. 1985). Peu de cas d’infection par B. circulans ont été rapportés, la plupart d’entre eux répondant à un traitement antimicrobien.

• Une bactériémie causée par B. circulans a été rapportée chez des patients atteints de cancer et qui souffrent de plusieurs problèmes de santé (Banerjee et coll. 1988).
• La souche RIGLD BC1 de B. circulans a été isolée du sang dans un cas de bactériémie chez une personne immunodéprimée atteinte de néphropathie en phase terminale. En dépit du traitement antimicrobien, le patient est décédé (Alebouyeh et coll. 2011).
• B. circulans a été citée comme cause possible d’infection dans un cas de méningite fatale chez un enfant (Boyette et Rights 1952). Cependant, l’identification de B. circulans comme l’agent infectieux n’a pas été complètement validée.
• B. circulans a été citée comme agent à l’origine d’infections associées à l’utilisation de sondes à demeure (Berry et coll. 2004, Fontana et coll. 1997, Roncoroni et coll. 1985). Dans d’autres cas, des sondes étaient soupçonnées être la voie d’entrée de B. circulans dans les organes du patient, comme dans un cas de cholécystite (Khatib et coll. 1995) et un cas d’infection paracardiaque après une greffe de cellules souches (Gurol et coll. 2007). Une contamination pendant une intervention chirurgicale comportant la greffe d’une valvule cardiaque mécanique a été associée à une endocardite chez un patient ayant des antécédents de remplacement de valvule cardiaque (Krause et coll. 1999).
• B. circulans a été isolée comme étant l’agent putatif dans des infections de plaie chez une patiente atteinte d’un carcinome ovarien malin après une hystérectomie abdominale totale (Logan et coll. 1985), dans un cas de cellulite du doigt chez une personne n’ayant pas d’autres problèmes de santé et ayant été mordue par une autre personne (Goudswaard et coll. 1995) et dans un cas d’endocardite chez une personne immunodéprimée (Gatermann et coll. 1991).
• B. circulans a été isolée dans au moins 13 cas d’endophtalmie après une chirurgie de la cataracte ou la pose d’un implant intraoculaire dans un hôpital au Canada en 1993 (CDC 1996). Dans la plupart des cas rapportés, les infections ont été attribuées à l’utilisation de solutions contaminées pendant l’intervention chirurgicale. Dans la majorité de ces cas, une vitrectomie a été pratiquée.

Étant donné l’hétérogénéité existant au sein de l’espèce B. circulans, on ignore jusqu’à quel point les propriétés observées chez d’autres souches de B. circulans se retrouvent dans la souche ATCC 9500 de B. circulans. Cependant, la prise en compte de tous les effets attribués à l’espèce permet une compréhension du spectre des caractéristiques qui pourraient être attribuées à la souche inscrite sur la LIS (tant bénéfiques que nocives).

1.2 Gravité du danger

1.2.1 Environnement

Le danger potentiel de la souche ATCC 9500 de B. circulans pour l’environnement est évalué faible étant donné qu’il n’existe pas de preuve suggérant, en dépit de sa vaste distribution dans l’environnement, que B. circulans est pathogène pour des plantes terrestres ou aquatiques ou des vertébrés au niveau de la population dans l’environnement. À l’inverse, il existe des preuves suggérant que B. circulans a des effets bénéfiques en tant que probiotique chez des poissons et comme rhizobactérie stimulant la croissance de plantes.

Les renseignements tirés de la littérature scientifique indiquent que certaines autres souches de B. circulans pourraient avoir un potentiel pathogène chez des invertébrés aquatiques ou terrestres. Cependant, les effets ont surtout été observés chez des insectes, des mollusques et des nématodes nuisibles traités directement avec des concentrations élevées de B. circulans dans le cadre d’études expérimentales sur le potentiel de la bactérie en matière de contrôle biologique.

Bien qu’il existe un manque de données spécifiques sur la pathogénicité/toxicité de la souche inscrite sur la LIS pour les invertébrés, la gravité globale du danger pour l’environnement que représente la souche ATCC 9500 de B. circulans est estimée faible étant donné les preuves à l’effet que cette souche ne possède pas de caractéristiques de virulence connues, d’après les études in vitro réalisées par des chercheurs de Santé Canada et le fait que la souche inscrite sur la LIS a été rejetée dans l’environnement canadien sans qu’aucun effet nocif n’ait été rapporté.

1.2.2 Santé humaine

Le potentiel de danger pour les humains de la souche ATCC 9500 de B. circulans est évalué faible car, en dépit de sa vaste distribution et de son historique d’utilisation dans les produits commerciaux ou de consommation, seuls quelques cas d’infection causée par B. circulans ont été rapportés. De plus, ces cas se limitent à des personnes prédisposées à une infection en raison de leur immunité compromise ou d’une maladie invalidante ou sont principalement associés à la pose d’implants médicaux contaminés ou à des défaillances des pratiques chirurgicales aseptiques. Dans la plupart des cas, un traitement antimicrobien a donné une réponse positive.

Aucune infection humaine n’a été spécifiquement attribuée à la souche ATCC 9500 de B. circulans inscrite sur la LIS. Lors de tests réalisés par des chercheurs de Santé Canada, aucune cytotoxicité ni aucune activité hémolytique n’a été observée in vitro pour la souche ATCC 9500 de B. circulans. Pour les cas improbables d’infection causée par la souche ATCC 9500 de B. circulans, il existe des traitements aux antibiotiques disponibles.

Les dangers liés à l’utilisation des microorganismes en milieu de travail devraient être classés en vertu du Système d’information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)^{Note de bas de page 4} .

2. Évaluation de l’exposition

2.1 Sources d’exposition

La présente évaluation tient compte de l’exposition à la souche ATCC 9500 de B. circulans due à son utilisation dans des produits commerciaux ou de consommation ou à son utilisation dans des procédés industriels au Canada.

La souche ATCC 9500 de B. circulans a été inscrite sur la LIS en 1997, car elle a été fabriquée ou importée au Canada à des fins d’utilisation dans des produits commerciaux ou de consommation entre le 1^er janvier 1984 et le 31 décembre 1986.

Des réponses à un questionnaire facultatif, envoyé en 2007 à un sous-groupe d’entreprises clés de biotechnologie au Canada, combinées à des renseignements obtenus d’autres programmes fédéraux réglementaires ou non réglementaires indiquent que jusqu’à 14 650 kg de produits contenant potentiellement la souche ATCC 9500 de B. circulans et que d’autres produits contenant jusqu’à un total de 1,35 × 10¹⁵ UFC de cette souche (formulation et concentration inconnues dans les deux cas) ont été importés ou fabriqués au Canada en 2006.

Le gouvernement a procédé à une collecte obligatoire de renseignements en vertu d’un avis publié dans la Partie I de la Gazette du Canada le 3 octobre 2009 en vertu de l’article 71 de la LCPE (avis en vertu de l’article 71). Cet avis en vertu de l’article 71 s’appliquait à toute personne qui, au cours de l’année civile 2008, avait fabriqué ou importé la souche ATCC 9500 de B. circulans, seule ou dans un mélange ou un produit. Les réponses ont indiqué qu’environ 153 kg de produits contenant la souche ATCC 9500 de B. circulans avaient été importés au Canada en 2008 à des fins commerciales ou de consommation.

La souche ATCC 9500 de B. circulans a des propriétés qui lui donnent un intérêt commercial pour diverses utilisations. Une recherche dans le domaine public a permis d’identifier les applications commerciales, industrielles et de consommation suivantes pour d’autres souches de B. circulans d’origine naturelle.

La bactérie B. circulans est principalement utilisée comme organisme pour la production d’une variété d’enzymes (p. ex. β-amylases, β-galactosidase, cellulases, chitinases, cyclodextrine, glucanotransférases, protéases, xylanases et alginase) et de substances chimiques spéciales. En voici des exemples.

• Industries alimentaire, pharmaceutique et des cosmétiques (Comité scientifique de la Commission européenne 1997, Katase et coll. 2012, Napier 1978, CIPO Patent 1025383, Qi et Zimmermann 2005).
• Aquaculture (Saha et coll. 2006).
• Biorestauration et déchets biologiques (Patil et Chaudhari 2013).
• Blanchiment de la pâte à papier (examiné dans Dhillon et Khanna 2000, Dhillon et coll. 2000).
• Biodégradation des plumes et des poils d’animaux (Subba Rao et coll. 2009).
• Traitement du cuir (Subba Rao et coll. 2009).
• Formulations de détergent (Benkiar et coll. 2013).
• Traitement des eaux d’égout et des eaux usées, en particulier pour la souche inscrite sur la LIS (Bianchi et coll. 2009).

En dépit de l’intérêt pour la souche ATCC 9500 de B. circulans pour la production d’enzymes alimentaires, aucune enzyme obtenue grâce à cet organisme source n’a encore été approuvée au Canada.

B. circulans est aussi utilisée pour la production de composés antimicrobiens (Das et coll. 2008, Dion et coll. 1972, Epand et Vogel 1999, Fujikawa et coll. 1965, Hayashi et coll. 1968, Murao et coll. 1974, Sogn 1976).

B. circulans pourrait potentiellement être utilisée pour coloniser un milieu particulier et jouer un rôle spécifique in situ dans les cas suivants :

• dégradation de composés organiques, dont le fluoranthène et des hydrocarbures chlorés (Kafilzadeh et coll. 2013);
  • lixiviation de minéraux et biosorption de métaux lourds (Dragutinovic et coll. 2012, Groudev 1987, Khanafari et coll. 2008, Pradhan et coll. 2006, Yilmaz 2003);
• composant d’une préparation bactérienne à des fins agricoles (brevet des États‑Unis 5733355);
• test de performance de milieux, de colorants, de réactifs et de trousses d’identification et évaluation de procédures bactériologiques (Product Sheet A-1 2014);
• organisme de contrôle pour des procédures microbiologiques de diagnostic (Product Sheet A-2 2014);
• digesteur de déchets et produit pour détruire des odeurs à des fins d’utilisation dans des bacs à graisse, des canalisations, des postes de remontée, des fosses septiques, des toilettes portatives et sur des surfaces odorantes (Product Sheet B 2014);
• restauration de l’eau de bassins (Product Sheet C 2011);
• probiotique dans des aliments pour l’aquaculture (Product Sheet D 2014).

Une augmentation récente du nombre de publications portant sur cet organisme reflète l’intérêt commercial grandissant porté à B. circulans.

2.2 Caractérisation de l’exposition

2.2.1 Environnement

En se basant sur les réponses à l’avis émis en vertu de l’article 71, l’exposition à la souche ATCC 9500 de B. circulans dans l’environnement devrait être d’un niveau moyen.

L’importance de l’exposition des espèces de l’environnement et de l’écosystème canadien à la souche ATCC 9500 de B. circulans dépendra de la nature de son utilisation et de sa persistance et de sa survie dans l’environnement où elle est rejetée.

Il a été montré qu’une concentration de la souche ATCC 9500 de B. circulans de ~1 × 10⁴ UFC/g introduite dans un sol chutait à un niveau proche de la limite de détection de ~1 × 10² UFC/g de sol, ou à un niveau inférieur à celle-ci, après seulement 25 jours (Providenti et coll. 2009). Il est peu probable que de grandes quantités de cellules végétatives persistent dans l’eau ou le sol en raison de la concurrence pour les éléments nutritifs (Leung et coll. 1995) et de la microbiostase, qui est un effet inhibiteur du sol, entraînant un déclin rapide des populations de bactéries introduites (van Veen et coll. 1997).

Les spores de la souche ATCC 9500 de B. circulans résistent mieux à des conditions défavorables que les cellules végétatives. Dans des conditions de sécheresse, les spores de la souche ATCC 9500 de B. circulans sont susceptibles de persister et de s’accumuler dans l’environnement.

Dans les écosystèmes aquatiques, l’exposition à la souche ATCC 9500 de B. circulans devrait être la plus importante pour les organismes vivant à proximité d’une application directe, comme le traitement de l’eau et aux endroits où des effluents d’eaux usées sont rejetés suite au nettoyage ou au dégraissage de canalisations de système de traitement de l’eau. L’importance de l’exposition dépendra du mode d’application, du volume et de la concentration des produits appliqués et de la proximité des espèces aquatiques au point de rejet.

De même, l’exposition des écosystèmes terrestres à la souche ATCC 9500 de B. circulans devrait être la plus importante dans l’environnement aux alentours de sites d’application directe, comme ceux de biodégradation ou de biorestauration de contaminants du sol. L’importance de l’exposition dépendra du mode d’application, du volume et de la concentration des produits appliqués et de la proximité des espèces terrestres au point de rejet. Les spores pourraient être transportées dans l’atmosphère à partir de sols récemment traités avec la souche ATCC 9500 de B. circulans et pourraient être inhalées par des espèces de l’environnement, ce qui élargirait la zone où des espèces terrestres pourraient être exposées.

L’exposition due à un rejet de la souche ATCC 9500 de B. circulans par des installations de production d’enzymes est possible, mais elle devrait être limitée en suivant de bons procédés de production. L’exposition d’espèces de l’environnement à des microorganismes sur à un rejet par une installation devrait être limitée.

2.2.2 Humains

En se basant sur la large gamme d’utilisations rapportées lors de l’enquête en vertu de l’article 71, l’exposition des humains à la souche ATCC 9500 de B. circulans devrait être d’un niveau moyen.

L’exposition des humains à la souche ATCC 9500 de B. circulans devrait être la plus importante lors de l’utilisation directe de produits de consommation contenant des spores ou des cellules viables de cette souche. La manipulation et l’application de tels produits devraient conduire à une exposition directe à des gouttelettes d’aérosol  ou des spores en suspension dans l’air par voie cutanée ou par inhalation.  L’ingestion fortuite suite à une utilisation près de surfaces de préparation alimentaire, ou près de ces dernières, ou après un contact avec les yeux, constitue une voie d’exposition secondaire possible.

Les humains peuvent également être exposés en tant que tierces personnes pendant l’application commerciale de produits de nettoyage, de traitement de l’eau, de biodégradation ou de produits agricoles. Le degré d’exposition fortuite dépendra du mode d’application, du volume appliqué et de la proximité des tierces personnes au lieu de l’application. En général, l’exposition devrait être faible pour de telles applications.

L’exposition indirecte dans l’environnement à la souche ATCC 9500 de B. circulans suite à son utilisation pour le traitement de l’eau et d’eaux usées, la restauration de systèmes d’eau fermés ou à circulation lente, le nettoyage et le dégraissage de canalisations d’égout ou l’élimination de déchets provenant de la production d’enzymes devrait également se produire à proximité de tels sites, mais elle devrait être moins importante que l’exposition directe due à l’utilisation de cet organisme dans des produits de consommation.

Au cas où la souche ATCC 9500 de B. circulans entrerait  dans les systèmes de traitement de l’eau potable suite à un rejet par des applications prévues ou potentielles, les procédés de traitement de l’eau potable (p. ex., coagulation, floculation, ozonisation, filtration et chloration) devraient éliminer efficacement ces microorganismes et, donc, limiter leur ingestion.

Le rejet de la souche ATCC 9500 de B. circulans par des installations de production d’enzymes ou de produits chimiques pourrait survenir, mais devrait toutefois être limité en suivant de bonnes pratiques de production, dans le cadre desquelles des mesures devraient être prises pour réduire au minimum la probabilité de rejet de microorganismes.

La croissance sur le marché des produits « plus verts » à base de microorganismes peut contribuer à une augmentation de l’exposition humaine à la souche de B. circulans inscrite sur la LIS, qui a des applications potentielles dans ces produits.

3. Caractérisation des risques

Dans la présente évaluation, le risque est caractérisé selon un paradigme pour lequel un danger et l’exposition à ce danger sont tous deux requis pour qu’il y ait un risque. La conclusion de l’évaluation des risques est basée sur le danger et sur ce qui est connu de l’exposition due aux utilisations actuelles.

Le danger que représente la souche ATCC 9500 de B. circulans a été estimé faible globalement pour l’environnement et pour la santé humaine. L’exposition environnementale et humaine à la souche ATCC 9500 de B. circulans est estimée être de niveau moyen, car des produits importés ont été déclarés lors de l’enquête menée en vertu de l’article 71. Néanmoins, en se basant sur l’estimation de faible danger, les risques associés aux niveaux actuels d’exposition à cet organisme sont estimés faibles.

La détermination du risque présenté par des utilisations actuelles est suivie par la prise en compte du danger estimé présenté par de futures expositions prévisibles (découlant de nouvelles utilisations). La souche ATCC 9500 de B. circulans a des propriétés utiles qui la rendent intéressante à des fins d’utilisation dans d’autres processus industriels ou des produits commerciaux ou de consommation. Si ces utilisations potentielles à des fins commerciales, industrielles ou de consommation de la souche ATCC 9500 de B. circulans devait se matérialiser, le niveau d’exposition humaine et environnementale à ces souches pourrait augmenter. Toutefois, le risque posé par ces utilisations potentielles envisageables de la souche ATCC 9500 de B. circulans demeure faible étant donné qu’il n’existe pas de preuves d’effets nocifs pour la santé humaine ou l’environnement au niveau de la population pour les espèces y vivant, en dépit des utilisations industrielles, environnementales et commerciales potentielles de la souche ATCC 9500 de B. circulans.

4. Conclusion

Compte tenu de tous les éléments de preuve contenus dans la présente évaluation préalable, il est conclu que la souche ATCC 9500 de B. circulans ne pénètre pas dans l’environnement en une quantité ou concentration ni dans des conditions qui :

• ont ou peuvent avoir un effet nocif immédiat ou à long terme sur l’environnement ou sa diversité biologique;
• constituent ou peuvent constituer un danger pour l’environnement essentiel à la vie;
• constituent ou peuvent constituer un danger au Canada pour la vie ou la santé humaine.

Il est conclu que la souche ATCC 9500 de B. circulans ne satisfait à aucun des critères de l’article 64 de la LCPE.

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Annexes

Annexe A : Croissance de la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans à différentes températures

+ = densité optique (DO) > 0,2; ~ = DO < 0,2; ± = DO < 0,1; x = DO < 0,05

Annexe B : Caractéristiques de la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans – Analyse des esters méthyliques d’acides gras (EMAG)

* Les données générées par la Direction générale de la santé environnementale et de la sécurité des consommateurs de Santé Canada donnent la meilleure correspondance entre l’échantillon et les bases de données MIDI environnementales et cliniques et l’indice de similarité du profil d’acides gras (moyenne de l’ensemble des correspondances) ainsi que le nombre de correspondances (nombre de correspondances/nombre total de tests entre parenthèses). Pour obtenir les méthodes et des détails supplémentaires, consultez le site www.midilabs.com/fatty-acid-analysis. En règle générale, les échantillons qui se regroupent au sein d’une distance euclidienne de 2,5, 6 et 10 sont ceux qui proviennent respectivement de la même souche, de la même sous-espèce et de la même espèce.

Figure B-1 : liens dans la base de données environnementale pour la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans

 

Figure B-2 : liens dans la base de données clinique pour la souche ATCC 9500 de Bacillus circulans

Figure B-3 : liens dans la base de données sur le bioterrorisme pour Bacillus circulans

Annexe C : Analyse séquentielle génique de l’ARNr 16S de la souche de Bacillus circulans inscrite sur la LIS

¹ Les données sur la séquence génique de l’ARN ribosomique 16S ont été générées par la Direction générale de la santé environnementale et de la sécurité des consommateurs de Santé Canada.

Les séquences géniques de l’ARNr 16S de la souche de B. circulans inscrite sur la LIS ont été comparées aux données de la banque Microseq® Full Gene Library v2.0 Sequence Match.

Annexe D : Sensibilité aux antibiotiques de Bacillus circulans

^a Les renseignements disponibles portent sur la souche type.