Statistique Bayésienne et Monte-Carlo de Second Ordre pour l’évaluation des risques microbiologiques. Le cas de Listeria monocytogenes dans les produits de IVème gamme.

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Crépet, Amélie (2007) Statistique Bayésienne et Monte-Carlo de Second Ordre pour l’évaluation des risques microbiologiques. Le cas de Listeria monocytogenes dans les produits de IVème gamme. Doctorat Mathématiques appliquées et applications des mathématiques, INRA? UR 1204 Méthodologie d'analyse et de risques alimentaires, AgroParistech 2007AGPT0042 p.222.

Plein texte disponible en tant que : - Thèse_Amélie_Crépet.pdf ( 2833 Kb )

Licence: CC NC ND 2.0

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Résumé

Listeria monocytogenes par sa présence dans les végétaux et sa capacité à se développer à de faibles températures représente un danger pour les consommateurs de salades de IVème gamme. L'objectif de ces travaux est de construire un modèle d'évaluation des risques de listériose par consommation de ce produit. Nous opérons en deux temps : estimation des paramètres d'entrée du modèle par inférence bayésienne puis, à partir des distributions obtenues, simulation de l'exposition et du risque par méthodes de Monte-Carlo de second ordre. Ces techniques permettent de propager séparément la variabilité et l'incertitude le long de la chaîne alimentaire. En particulier, un modèle d'estimation de la distribution de la contamination microbiologique d'un aliment, tenant compte des faibles concentrations est développé. L'effet sur le risque de différents scénarios comme le plafonnement de la croissance de L. monocytogenes ou l'élimination du chlore du procédé industriel est évalué.

Table des Matières

Remerciements 1

Comités de pilotage et de thèse 3

Table des matières 4

Table des …gures 9

Liste des tableaux 11

Liste d’acronymes et abbréviations 14

1 Chapitre introductif 15

1.1 Introduction - 15

1.2 Justi…cation du sujet - 18

1.2.1 Un danger avéré - 18

1.2.2 Nécessité d’évaluer l’exposition à L. monocytogenes et de caractériser

les risques de listériose par consommation de salade de IVeme gamme 21

1.3 Enjeux scienti…ques - 23

1.3.1 Construire un modèle d’évaluation de l’exposition à L. monocytogenes

et de caractérisation des risques de listériose par consommation de

salade de IVeme gamme - 23

1.3.2 Intégrer dans l’évaluation des risques alimentaires des méthodes sta-

tistiques permettant de prendre en compte séparément la variabilité et

l’incertitude - 25

1.4 Organisation du manuscript - 35

4

TABLE DES MATIÈRES 5

2 Estimation de la contamination 38

2.1 Introduction - 38

2.2 La méthode du "nombre le plus probable" dans le cas de dilutions en série . 41

2.2.1 Principe de la méthode des dilutions - 41

2.2.2 Estimation de la concentration en micro-organismes - 41

2.3 Structure des données de contamination microbiologique et notations - 43

2.4 Méthode d’estimation et génération de valeurs de log-concentration - 45

2.4.1 Modèle de mélange de deux lois normales - 46

2.4.2 Méthode d’estimation des paramètres et des hyperparamètres du modèle 47

2.4.3 Formalisation bayésienne du modèle - 49

2.4.4 Génération de valeurs de log-concentration - 51

2.5 Application à Listeria monocytogenes dans les produits végétaux - 53

2.5.1 Description des données - 53

2.5.2 Réalisation et contrôle de la convergence - 54

2.5.3 Résultats - 56

2.6 Discussion - 57

3 Estimation des paramètres de croissance 62

3.1 Introduction - 62

3.2 Rappel sur les modèles de croissance bactérienne - 65

3.2.1 Modèle primaire de croissance - 66

3.2.2 Modèle secondaire de croissance - 67

3.3 Description des données - 71

3.4 Estimation des distributions des paramètres de croissance - 79

3.4.1 Le modèle M1 - 79

3.4.2 Le modèle M2 : introduction d’une structure hiérarchique - 82

3.5 Validation - 86

3.5.1 Comparaison entre les valeurs observées et les valeurs prédites - 86

3.5.2 Utilisation d’un critère d’adéquation - 86

3.5.3 Sélection de modèles : le Critère d’Information de Déviance (DIC) . 89

3.6 Réalisation pratique et contrôle de la convergence - 89

3.7 Résultats - 90

3.7.1 Statistiques des distributions a posteriori des paramètres des di¤érents

modèles - 90

TABLE DES MATIÈRES 6

3.7.2 Résultats de la validation - 93

3.7.3 Résultats de la sélection de modèles par le Critère d’Information de

Déviance - 97

3.8 Discussion - 98

4 Simulations de la contamination 101

4.1 Introduction - 101

4.2 Procédé de fabrication et circuit logistique des salades de IVeme gamme . . . 103

4.3 Modèle de simulation de la contamination des sachets à l’instant de la consom-

mation - 106

4.3.1 Etapes du modèle - 106

4.3.2 Modèle d’estimation de la contamination de la matière première . . . 108

4.3.3 Méthode d’estimation de la réduction en micro-organismes au cours

du lavage à l’eau chlorée et du lavage à l’eau non chlorée - 109

4.3.4 Modèle de simulation de la croissance de L. monocytogenes dans chaque

étape du circuit logistique - 110

4.4 Nature et origine des données - 112

4.4.1 Contamination de la matière première - 112

4.4.2 Réduction en micro-organismes au cours du lavage à l’eau chlorée et

du lavage à l’eau non chlorée - 113

4.4.3 Durées et températures des di¤érentes étapes du circuit logistique des

salades en sachet - 115

4.5 Distributions des paramètres du modèle - 118

4.5.1 Distribution des paramètres du modèle de contamination de la matière

première - 118

4.5.2 Distribution de la réduction en micro-organismes au cours du lavage à

l’eau chlorée et du lavage à l’eau non chlorée - 118

4.5.3 Distribution de la quantité de salades contenues dans les sachets . . . 119

4.5.4 Distributions des durées et des températures de chaque étape du circuit

logistique - 120

4.6 Réalisation des simulations - 126

4.7 Résultats - 128

4.7.1 Contamination de la matière première entrant dans l’usine - 128

TABLE DES MATIÈRES 7

4.7.2 Contamination de la matière première après lavage à l’eau chlorée et

à l’eau non chlorée - 129

4.7.3 Contamination à la sortie de la chaîne de fabrication - 130

4.7.4 Contamination à chaque étape du circuit logistique - 131

4.7.5 Test de vieillissement - 133

4.7.6 Scénarios pour le paramètre ymax - 134

4.8 Discussion - 135

4.8.1 Di¢cultés de la reproduction d’un procédé de fabrication et d’un cir-

cuit logistique - 136

4.8.2 De l’in‡uence du volume de données sur le niveau d’incertitude : exemple

des données de contamination - 138

4.8.3 E¤et du chlore sur la contamination des salades de IVeme gamme . . 139

4.8.4 Peut-on valider le modèle ? - 139

5 Evaluation de l’exposition et des risques 148

5.1 Introduction - 148

5.2 Les données de consommation disponibles en France - 150

5.2.1 L’enquête individuelle nationale sur les consommations alimentaires

(INCA) - 151

5.2.2 Le panel Sécodip - 153

5.3 Utilisation de l’enquête INCA et du panel Sécodip - 154

5.3.1 Statistiques de la consommation de salade - 154

5.3.2 Proportion de salades en sachet consommées par rapport aux salades

non transformées - 158

5.3.3 Poids de redressement de la population INCA - 159

5.4 Evaluation de l’exposition - 160

5.4.1 Dé…nition de l’exposition - 160

5.4.2 Evaluation de l’exposition à partir des sachets de salade - 160

5.4.3 Evaluation de l’exposition par simulation de la croissance des bactéries

directement dans les quantités consommées - 162

5.5 Caractérisation des dangers - 162

5.6 Caractérisation des risques - 164

5.6.1 Risque individuel par acte de consommation - 164

5.6.2 Risque individuel annuel - 165

TABLE DES MATIÈRES 8

5.6.3 Nombre de cas annuel de listériose du à la consommation de salade en

sachet - 165

5.7 Résultats - 166

5.7.1 Exposition estimée à L. monocytogenes par consommation de quantités

de salades de IVeme gamme contaminées - 167

5.7.2 Risque estimé de listériose par acte de consommation de salade de

IVeme gamme - 168

5.7.3 Risque estimé de listériose annuel - 169

5.7.4 Nombre estimé de cas de listériose en France par consommation de

salade de IVeme gamme - 175

5.8 Discussion - 175

5.8.1 Intérêt d’utiliser les données individuelles de consommation et les ca-

ractéristiques socio-démographiques des individus - 176

5.8.2 Une estimation du risque de listériose par consommation de salade de

IVeme gamme relativement élevé - 177

5.8.3 Un nombre de cas de listériose plausible ? - 179

6 Discussion générale 183

6.1 Limites des travaux et pistes de recherche - 183

6.2 Statistique et évaluation des risques : un dispositif complexe - 184

6.2.1 Pluridisciplinarité scienti…que - 185

6.2.2 Collaboration avec l’industrie - 186

6.2.3 Communication avec les gestionnaires - 186

Bibliographie - 187

Annexes 207

Statistiques de consultation

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