Isolement bactérien et fongique des masques faciaux sous le COVID

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 11361 (2022) Citer cet article

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La pandémie de COVID-19 a conduit les gens à porter quotidiennement des masques faciaux en public. Bien que l'efficacité des masques faciaux contre la transmission virale ait été largement étudiée, il y a eu peu de rapports sur les problèmes d'hygiène potentiels dus aux bactéries et champignons attachés aux masques faciaux. Notre objectif était (1) de quantifier et d'identifier les bactéries et les champignons attachés aux masques, et (2) d'étudier si les microbes attachés au masque pouvaient être associés aux types et à l'utilisation des masques et aux modes de vie individuels. Nous avons interrogé 109 volontaires sur l'utilisation de leurs masques et leur mode de vie, et avons cultivé des bactéries et des champignons sur le visage ou sur l'extérieur de leurs masques. Les nombres de colonies bactériennes étaient plus grands sur le côté face que sur le côté extérieur; les nombres de colonies fongiques étaient moins nombreux sur la face frontale que sur la face externe. Une utilisation plus longue du masque a augmenté de manière significative le nombre de colonies fongiques mais pas le nombre de colonies bactériennes. Bien que la plupart des microbes identifiés soient non pathogènes chez l'homme ; Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus et Cladosporium, nous avons trouvé plusieurs microbes pathogènes ; Bacillus cereus, Staphylococcus saprophyticus, Aspergillus et Microsporum. Nous n'avons également trouvé aucune association de microbes attachés au masque avec les méthodes de transport ou le gargarisme. Nous proposons que les personnes immunodéprimées évitent l'utilisation répétée de masques pour prévenir les infections microbiennes.

La propagation mondiale rapide du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) qui en résulte ont conduit à des efforts urgents pour prévenir la transmission virale. La méthode la plus traditionnelle et la plus raisonnable pour prévenir les infections respiratoires consiste à porter des masques faciaux ; plusieurs groupes de recherche ont démontré son efficacité contre la transmission virale respiratoire avant la pandémie de COVID-191,2. Pendant la pandémie de COVID-19, de plus en plus de preuves ont soutenu l'efficacité du port de masques faciaux contre le SRAS-CoV-2 et les gouttelettes3,4. Cependant, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) affirme que les masques faciaux ne sont efficaces que lorsqu'ils sont utilisés avec l'hygiène des mains, l'utilisation et l'élimination appropriées des masques5.

Trois types de masques faciaux sont disponibles dans le commerce pour la vie quotidienne au Japon : (1) masques non tissés, (2) en polyuréthane et (3) masques en gaze ou en tissu (Fig. 1a, b). Les masques non tissés sont couramment utilisés dans le monde entier pour prévenir les infections par gouttelettes par la plupart des microbes respiratoires, y compris le SRAS-CoV-2 (Fig. 1c). Des masques en polyuréthane ont été utilisés pour se protéger contre le rhume des foins, en particulier dans les pays asiatiques. Les masques en polyuréthane étant faciles à respirer et lavables, les masques sont devenus populaires et ont été réutilisés plusieurs fois pendant la pandémie de COVID-19. Bien que les masques de gaze soient moins populaires, les masques peuvent être lavés, réutilisés et prévenir efficacement les infections. Ainsi, le gouvernement japonais a distribué des masques de gaze à tous les citoyens en raison de la pénurie de masques non tissés au début de la pandémie de COVID-19.

Types de masques faciaux et tailles des microbes. (a) Images macroscopiques et microscopiques de trois types différents de masques faciaux disponibles dans le commerce. Les masques non tissés ont trois couches : la taille des pores des couches externe et interne est identique (50 à 150 µm) ; la taille des pores de la couche médiane (considérée comme un filtre) est plus petite (5–30 µm). Les images microscopiques ont été prises par le microscope Olympus CX33 avec la caméra CCD DP22 (barre = 500 µm). (b) Taille des pores, épaisseur, couche et utilisation prévue de trois types de masques. La taille des pores des masques faciaux selon les instructions des fabricants a été confirmée à l'aide des images microscopiques présentées en (a) (panneaux de droite). ( c ) La taille standard des microbes et des particules (panneau de gauche) et leurs comparaisons avec la taille des pores (5 µm) du filtre moyen des masques non tissés (schéma de droite).

Bien que l'efficacité des masques faciaux contre la transmission virale ait été largement étudiée3,4, les problèmes d'hygiène liés à l'utilisation des masques restent flous. L'utilisation standard des masques est constituée de masques non tissés jetables. Dans certains cas, cependant, les gens peuvent utiliser des masques non tissés à plusieurs reprises ou utiliser différents types de masques dans différentes situations en fonction de leurs cultures socio-économiques. Par exemple, au Japon, la pénurie de masques non tissés a conduit à l'utilisation répétée de masques non tissés jetables et à l'utilisation d'autres types de masques faciaux, tels que les masques faits à la main et les masques en polyuréthane6. Même après la résolution de la pénurie de masques, certaines personnes ont utilisé à plusieurs reprises des masques jetables non tissés ou d'autres types de masques faciaux.

Parmi les agents pathogènes environnementaux, les virus ne peuvent pas se répliquer sans infecter les cellules hôtes ; la plupart des bactéries et des champignons peuvent survivre et se développer sur divers matériaux en fonction des conditions. Les bactéries et les champignons sont largement présents à la surface des matériaux utilisés dans notre vie quotidienne (par exemple, les billets de banque et dans les systèmes de transport en commun), où nous pouvons détecter des bactéries et des champignons pathogènes7,8,9,10. Bien que quelques études aient rapporté une contamination bactérienne ou virale sur les masques dans des contextes expérimentaux et cliniques11,12,13, il n'y a eu aucune étude sur quoi et combien de bactéries et de champignons adhèrent aux masques utilisés quotidiennement dans les bases communautaires ; c'est le problème d'hygiène négligé dans le cadre de la pandémie de COVID-19. Étant donné que les masques peuvent être une source directe d'infection des voies respiratoires, du tube digestif et de la peau, il est crucial de maintenir leur hygiène pour prévenir les infections bactériennes et fongiques qui peuvent aggraver le COVID-19. Ainsi, dans cette étude, suite à une enquête auprès de 109 volontaires sur leur utilisation de masques et leurs modes de vie, nous avons cherché à quantifier et identifier les bactéries et champignons attachés aux masques faciaux en cultivant des microbes isolés des masques.

Bien que le nombre de patients atteints de COVID-19 ait été relativement faible au Japon pendant la période d'étude, la plupart des gens portaient des masques faciaux dans les lieux publics et tous les participants à l'enquête portaient des masques faciaux. Premièrement, nous avons recueilli des informations sur les types de masques et la durée d'utilisation du masque auprès de 109 participants : 63 hommes (58 %) et 46 femmes (42 %). La majorité (78 % au total) des participants utilisaient des masques non tissés (Fig. 2a) ; le pourcentage d'utilisateurs de masques non tissés était significativement plus élevé que celui des autres utilisateurs de type de masque (P < 0,001, la plupart d'entre eux étaient des utilisateurs de masques en polyuréthane sauf quelques utilisateurs de masques en gaze ou en tissu). En ce qui concerne la durée d'utilisation du masque, nous avons constaté que 75 % des utilisateurs de masques non tissés portaient les masques pendant une seule journée. En revanche, 58 % des autres utilisateurs de type de masque ont porté le même masque pendant deux jours ou plus (Fig. 2b). Cela peut être dû au fait que d'autres types de masques, y compris les masques en polyuréthane, en gaze et en tissu, sont conçus lavables pour un usage répété ; les utilisateurs ont généralement lavé et réutilisé leurs masques plusieurs fois. En revanche, nous n'avons trouvé aucune différence significative entre les sexes concernant les types de masques et la durée d'utilisation (Fig. 2a, c).

Résultats de l'enquête sur l'utilisation du masque et le nombre de colonies de microbes sur le côté face et le côté extérieur des masques faciaux. (a) Utilisation de masques non tissés et d'autres types de masques (autres) parmi les participants masculins et féminins (n = 109). La plupart des "autres" étaient des masques en polyuréthane, à l'exception de quelques masques en gaze ou en tissu. (b) Durée d'utilisation en non-tissé, autres types de masques, et total (non-tissé et autres confondus). Le pourcentage des "autres" portant le même masque pendant deux jours ou plus (58%) était significativement plus élevé que celui des utilisateurs de masque non tissé (25%, P < 0,001). (c) Durée d'utilisation du masque dans chaque sexe (pas de différence significative). ( d, e ) Les bactéries ( d ) et les champignons ( e ) sur les masques côté face et côté extérieur ont été cultivés séparément après avoir pressé chaque surface de masque sur des plaques de gélose. Comptages de colonies microbiennes/plaque (panneaux de gauche) ; dans les boîtes à moustaches, les croix, les barres et les points indiquent respectivement la moyenne, la médiane et les valeurs aberrantes. Le nombre de colonies microbiennes sur le côté face (panneaux du milieu) et sur le côté extérieur (panneaux de droite) a été comparé en fonction des types de masques et de la durée d'utilisation du masque. Moyenne + erreur standard de la moyenne (SEM). Le test t apparié et le test t de Student ont été utilisés pour les analyses statistiques. *P < 0,05 ; **P < 0,001.

Les microbes sur les masques ont été cultivés en pressant le côté face et le côté extérieur des masques sur des plaques de gélose (deux plaques par participant : le côté face et le côté extérieur). Nous avons incubé les plaques de gélose pendant 18 heures (h) et 5 jours pour la propagation bactérienne et fongique, respectivement, et effectué le comptage des colonies.

Bactéries (Fig. 2d) : Nous avons observé des colonies bactériennes dans 99 % des échantillons sur le côté face et 94 % sur le côté extérieur ; aucune colonie n'a été observée dans un échantillon du côté face et six échantillons du côté extérieur. Le nombre de colonies du côté face et du côté extérieur était de 168,6 ± 24,7 et 36,0 ± 7,0 [moyenne ± erreur standard de la moyenne (SEM)], respectivement. Nous avons comparé le nombre de colonies entre le côté face et le côté extérieur de chaque individu et avons constaté que le nombre moyen de colonies était 13,4 fois plus élevé sur le côté face des masques (test t apparié, P < 0,001). Pour évaluer l'influence des types de masques et de la durée d'utilisation du masque, nous avons comparé le nombre de colonies parmi ceux qui ont utilisé le masque pendant un jour (3 à 6 h), deux jours et plus en fonction des types de masque [non tissé, autres, et tous (non-tissés et autres confondus)]. Nous n'avons trouvé aucune différence significative dans le nombre de colonies entre les différents types de masques, quelle que soit la durée d'utilisation.

Champignons (Fig. 2e) : Nous avons observé des colonies de champignons dans 79 % des échantillons sur le côté face et 95 % sur le côté extérieur. Le nombre de colonies de champignons était inférieur à celui des bactéries et le nombre de colonies sur le côté face et le côté extérieur était de 4,6 ± 1,9 et 6,1 ± 1,9 (moyenne ± SEM), respectivement. Contrairement aux colonies bactériennes, le nombre de colonies fongiques chez chaque individu était 2,4 fois plus élevé du côté extérieur que du côté face (test t apparié, P < 0,05). Lorsque les participants ont utilisé les mêmes masques pendant plus de deux jours, le nombre de colonies fongiques a augmenté sur le côté extérieur des masques, par rapport à l'utilisation d'une journée. Il n'y avait aucune différence statistique dans le nombre de colonies entre les utilisateurs de masques non tissés et "autres", à l'exception du nombre de colonies fongiques de la face extérieure des masques après une journée d'utilisation.

Étant donné que les femelles maquillent préférentiellement leur visage, nous avons examiné si le nombre de colonies bactériennes et fongiques pouvait être différent entre les mâles et les femelles. Seuls les nombres de colonies bactériennes dans les échantillons côté face des utilisateurs d'un jour étaient significativement différents, inférieurs chez les femmes (Fig. S1).

Nous avons déterminé si les modes de vie individuels pouvaient affecter le nombre de microbes sur les masques provenant de l'hôte (c'est-à-dire l'homme) ou de l'environnement. L'un des facteurs environnementaux qui semblaient affecter les niveaux de microbes sur les masques est le transport pour se rendre au travail (Fig. 3a). Ici, nous avons classé en trois systèmes de transport : (1) les transports publics, y compris les trains et les bus ; (2) les véhicules privés tels que les voitures et les camions ; et (3) la marche, les vélos et les motos. Nous n'avons trouvé aucune différence dans le nombre de colonies bactériennes ou fongiques des deux côtés des masques entre les trois systèmes de transport.

Modes de vie et colonies microbiennes : transport, gargarisme et consommation de natto. (a) Nous avons classé trois systèmes de transport pour faire la navette : (1) transports en commun : trains et/ou bus ; (2) véhicules privés : voitures et camions ; et (3) marche/vélo : marche, vélos et motos. Nous n'avons trouvé aucune différence dans le nombre de colonies bactériennes et fongiques entre les trois catégories de transport sur le côté face ou le côté extérieur des masques. (b) Le nombre de colonies microbiennes et l'habitude de se gargariser. Le graphique circulaire a montré le pourcentage de fréquence de gargarisme des participants ; 67% des participants se gargarisaient au moins une fois par jour. Nous n'avons trouvé aucune différence dans le nombre de colonies bactériennes ou fongiques parmi les participants, quelle que soit la fréquence des gargarismes. (c) Consommation de natto et colonies de Bacillus subtilis. Le natto est un aliment japonais traditionnel à base de soja fermenté avec B. subtilis qui forme de grandes colonies blanches sur des plaques de gélose. Selon l'enquête, 9 % et 27 % des participants ont mangé du natto quotidiennement et hebdomadairement, respectivement ; 19% (21 sur 109) des participants ont mangé du natto pendant la période expérimentale. Les participants qui mangeaient du natto avaient un pourcentage significativement plus élevé de colonies de B. subtilis que ceux qui ne mangeaient pas de natto.

Ensuite, nous avons évalué deux habitudes populaires au Japon : le gargarisme et la consommation de natto. Le gargarisme (également connu sous le nom de lavage de la bouche/de la gorge) est une coutume japonaise dont on pense qu'elle prévient les infections respiratoires14. Parmi les participants, 67 % se gargarisaient au moins une fois par jour et se gargarisaient généralement lorsqu'ils rentraient chez eux. Cependant, il n'y avait aucune différence dans le nombre de colonies bactériennes ou fongiques parmi les participants, quel que soit le gargarisme (Fig. 3b).

Le natto est un aliment fermenté traditionnel japonais qui est collant lorsqu'il est mangé et s'accroche à la bouche et aux baguettes (Fig. 3c). Le natto est fabriqué en faisant fermenter du soja avec la bactérie sporulée Bacillus subtilis, qui peut survivre à des conditions sèches. Comme prévu, dans cette étude, nous avons observé les grandes colonies blanches formées par B. subtilis. Selon le questionnaire, 9 % et 27 % des participants ont consommé du natto quotidiennement et hebdomadairement, respectivement ; 19% des participants ont mangé du natto pendant la période expérimentale. Les participants qui ont mangé du natto avaient une incidence significativement plus élevée de grandes colonies blanches de B. subtilis des deux côtés des masques que ceux qui n'en ont pas mangé.

Dans les cultures bactériennes, nous avons observé une variété de colonies sur les plaques de gélose (Fig. 4a). Nous avons classé morphologiquement les colonies en quatre grandes formes de colonies et les autres formes : (1) petite blanche, (2) grande blanche, (3) petite jaune, (4) moyenne blanche, et les autres formes, y compris moyennes à grandes avec du jaune ou rose, en fonction de la taille de la colonie (petite < 2 mm, moyenne 2–10 mm et grande 10 mm <), de la couleur et des fréquences (Fig. 4a, b). La fréquence des colonies a été calculée selon deux formules : (I) incidence des colonies = nombre de plaques contenant la colonie d'intérêt/nombre total de plaques (n = 109) × 100 ; et (II) % total = nombre de colonies d'intérêt/nombre total de colonies dans chaque plaque × 100 (alors, la moyenne du % total de toutes les plaques a été calculée). Comme le montre la figure 4a, la plupart des participants avaient plus d'une forme de colonie. La dominance des quatre formes de colonies en ce qui concerne l'incidence des colonies et le pourcentage total moyen de chaque colonie était globalement similaire du côté face et du côté extérieur (Fig. 4b). Les petites colonies blanches ont été observées le plus fréquemment, avec une incidence et un % total dépassant respectivement 80 % et 70 %.

Morphologies et identification des colonies bactériennes. (a) Nous avons observé une variété de colonies sur les plaques de gélose et classé les colonies en quatre formes de colonies principales, morphologiquement. Des bactéries représentatives composées de chaque colonie ont été visualisées avec leurs images de coloration de Gram. (b) Principales formes de colonies, bactéries identifiées et fréquences (incidence et % total). (c) Bactéries identifiées, leur localisation et leur pathogénicité chez l'homme.

Pour déterminer davantage les bactéries composant chaque colonie, nous avons effectué une coloration de Gram et un séquençage de l'ARN ribosomique 16S (ARNr). Le séquençage de l'ARNr 16S a montré que les petites colonies blanches étaient principalement constituées de Staphylococcus epidermidis et/ou de S. aureus ; la principale espèce de bactérie formant les petites colonies jaunes était S. aureus. Les grandes colonies blanches étaient les deuxièmes les plus observées et consistaient en B. subtilis, un composant du natto (comme le montre la figure 3c). Les colonies blanches moyennes consistaient en B. cereus et B. simplex; B. cereus n'a été identifié que sur le côté extérieur des masques. Parmi les colonies, nous avons également identifié d'autres espèces bactériennes par séquençage de l'ARNr 16S (Fig. 4c). Bien que la plupart des bactéries identifiées soient non pathogènes, il existe plusieurs bactéries pathogènes potentielles chez l'homme comme suit : S. aureus (bactérie commensale, mais sa prolifération peut provoquer diverses maladies) ; B. cereus (bactérie intestinale, provoquant une intoxication alimentaire); Staphylococcus saprophyticus (infection des voies urinaires); et Pseudomonas luteola (agent pathogène opportuniste)15,16,17.

Après avoir quantifié les colonies fongiques, nous les avons encore incubées pendant 2 jours supplémentaires à 37 ° C pour induire la formation de spores. Ensuite, en utilisant la coloration au lactophénol bleu coton, nous avons identifié les champignons sur les masques en fonction de la morphologie macroscopique de la colonie ainsi que de la morphologie des hyphes et des spores au microscope. Bien que nous n'ayons pas pu identifier certains champignons en raison du manque de formation de spores, nous avons identifié 13 genres de champignons (Fig. 5). Parmi eux, plus de 20% des participants avaient les quatre genres fongiques, à savoir Cladosporium, Fonsecaea, Mucor et Trichophyton, en commun de part et d'autre des masques. Ces trois derniers sont potentiellement pathogènes chez l'homme (Fig. 5).

Identification des colonies fongiques. Nous avons identifié les champignons par la morphologie macroscopique de la colonie ainsi que par la morphologie microscopique des hyphes et des spores. Dix images fongiques représentatives ont été montrées. Les barres blanches et jaunes mesurent respectivement 10 mm et 5 mm. Les champignons identifiés, l'incidence dans cette étude, la localisation et la pathogénicité ont été répertoriés.

Dans cette étude, nous avons démontré les associations entre plusieurs facteurs et les contaminations microbiennes des masques faciaux couramment utilisés dans le monde pendant la pandémie de COVID-19. Bien que certaines de nos découvertes correspondent à ce que nous avions prévu, il y a eu plusieurs découvertes imprévues, qui doivent être traitées comme des problèmes d'hygiène essentiels. Dans le tableau 1, nous avons résumé les principaux résultats et montré les résultats avec des différences statistiques en gras (P < 0,05). Le nombre de colonies de masques faciaux était plus élevé chez les bactéries que chez les champignons ; le nombre de colonies bactériennes et fongiques était plus élevé sur le côté face et le côté extérieur, respectivement. La plus longue durée d'utilisation du masque était corrélée à l'augmentation du nombre de colonies fongiques, mais pas du nombre de colonies bactériennes. Nous avons également constaté que les masques non tissés avaient moins de champignons que les autres types de masques sur le côté extérieur. Bien que le nombre de colonies bactériennes soit comparable dans tous les types de masques, celui du côté du visage était plus faible chez les femmes que chez les hommes.

Nous avons en outre effectué une analyse des caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC) pour voir les associations entre les données obtenues dans cette étude présentées dans le tableau 2, où l'aire sous la courbe (AUC) indiquait des associations positives et négatives (Figs. 2e, S1). Le genre Cladosporium, le champignon le plus fréquemment détecté dans cette étude, a été plus fréquemment détecté chez les femelles (58 % de femelles et 29 % de mâles). B. subtilis a été plus fréquemment détecté sur les masques utilisés par les participants qui mangeaient du natto au moins une fois par mois. En revanche, les systèmes de transport n'étaient pas associés au nombre de colonies de bactéries ou de champignons. Ces résultats étaient cohérents avec nos conclusions sur la figure 3, où ni l'utilisation des transports en commun ni le gargarisme n'ont modifié le nombre de colonies bactériennes ou fongiques. En revanche, la consommation de natto augmente fortement le nombre de colonies de B. subtilis sur les masques. Bien que B. subtilis se multiplie rapidement et forme des colonies suffisamment grandes pour surpasser les autres colonies bactériennes, la présence de B. subtilis n'a pas affecté le nombre de S. epidermidis, la bactérie la plus fréquemment détectée dans cette étude. Le nombre de colonies de milieu blanc semblait être affecté négativement par la présence de B. subtilis (AUC = 0,65). Ceci est cohérent avec le rapport précédent18 selon lequel B. subtilis a inhibé la croissance de B. simplex, qui était un composant majeur d'une colonie blanche de taille moyenne dans l'étude actuelle.

La plupart des champignons isolés dans cette étude étaient des agents pathogènes opportunistes plutôt que pathogènes (Fig. 5), bien qu'il faille conseiller aux hôtes immunodéprimés de porter quotidiennement des masques non tissés. Nous avons détecté B. cereus, un agent pathogène d'origine alimentaire, sur la face extérieure des masques chez 5 % des participants (Fig. 4c), ce qui suggère que B. cereus pourrait adhérer aux masques faciaux à travers les mains à partir des matières fécales. Un lavage intensif des mains est recommandé, car le lavage des mains est efficace pour réduire l'incidence de la diarrhée19.

Bien que nous ayons prévu que le nombre de colonies bactériennes pourrait augmenter en raison de la durée d'utilisation du masque, ce n'était pas le cas. Les besoins en humidité des bactéries peuvent expliquer cela20,21. Pendant que nous portons un masque facial, l'humidité sous l'espace du masque devient d'environ 80 %, dans laquelle les bactéries peuvent survivre et se développer22,23. En revanche, lorsqu'un masque usagé n'est pas porté pendant une longue période, en particulier la nuit, il sèche pendant la nuit et les bactéries présentes sur le masque risquent de mourir en raison des conditions sèches. D'autre part, comme les champignons et leurs spores résistent au dessèchement, ils peuvent survivre dans des conditions où les masques se dessèchent. Cela explique pourquoi les champignons ont tendance à s'accumuler et à augmenter avec l'utilisation prolongée du masque. Lorsque nous avons comparé le nombre de colonies microbiennes entre les types de masques, il n'y avait aucune différence substantielle dans le nombre de colonies microbiennes entre les non-tissés et les autres types de masques. Ces résultats suggèrent que le nombre plus élevé de colonies fongiques sur le côté extérieur des masques serait dû à la durée d'utilisation du masque, mais pas aux types de masque. En ce qui concerne les masques lavables/réutilisables (« autres types » de masques dans l'étude actuelle), la méthode de nettoyage appropriée pour les masques en coton a été recommandée pour réduire la charge microbienne sur les masques12. Cependant, dans les expériences actuelles, nous n'avons pas trouvé de différences significatives dans le nombre de colonies bactériennes ou fongiques sur les masques basés sur le lavage (Fig. S2). Cela pourrait s'expliquer par le manque d'informations sur la méthode de nettoyage appropriée pour la plupart des utilisateurs de masques (c.-à-d. Faire bouillir à 100 °C, laver à 60 °C ou repasser avec un fer à vapeur) pour désinfecter les masques.

Il y avait quelques études faisant état d'un isolement microbien sur les masques ; un groupe belge a étudié le nombre de colonies bactériennes sur les masques faciaux dans des environnements expérimentaux, où 13 volontaires ont porté des masques en coton et chirurgicaux pendant 4 h12. Les auteurs ont récolté des bactéries en vortexant les masques (sans séparation dans les couches face-côté et côté extérieur) avec du PBS et ont cultivé les bactéries sur des plaques de gélose pour infusion cœur-cervelle (BHI) et bouillon de lysogénie (LB). Ils ont constaté que le nombre de colonies bactériennes était plus élevé dans les masques en coton que dans les masques chirurgicaux et que les principaux genres bactériens des masques chirurgicaux étaient Staphylococcus et Streptococcus. Notre étude a également détecté des Staphylococcus, mais pas des Streptococcus qui ne peuvent pas se développer sur la plaque BHI.

Le nombre de colonies bactériennes sur les masques faciaux était plus élevé chez les hommes que chez les femmes parmi les utilisateurs quotidiens (Fig. S1). Nous soupçonnions que la différence pourrait être associée à un soin du visage plus intensif chez les femmes que chez les hommes. Ainsi, nous avons effectué une analyse en composantes principales (ACP), en utilisant les données d'enquête basées sur une routine quotidienne de soins de la peau du visage (trois catégories : 1. méthode de lavage du visage, 2. utilisation de lotion/écran solaire et 3. utilisation de fond de teint) ainsi que comptage des colonies bactériennes et fongiques des masques portés pendant 4 h (Fig. S3a). La proportion de variance de la composante principale (CP) 1 était de 44 % ; Les valeurs de PC1 reflétaient des soins du visage plus intensifs. Ici, le nombre de colonies bactériennes et trois catégories de soins de la peau ont respectivement contribué négativement et positivement aux valeurs PC1. Cela suggère que des soins de la peau du visage plus intensifs peuvent réduire les bactéries sur les masques faciaux. Parmi les trois catégories de soins de la peau de l'enquête, nous avons testé si l'utilisation du fond de teint pouvait affecter le nombre de colonies bactériennes. Nous avons recruté des volontaires et leur avons demandé de porter le masque pendant 4h avec du fond de teint appliqué uniquement sur la moitié gauche de leur visage. Nous n'avons trouvé aucune différence dans le nombre de colonies bactériennes entre les moitiés gauche et droite des masques faciaux (Fig. S3b). De plus, ni l'utilisation de lotion/écran solaire ni la méthode de lavage du visage n'ont diminué statistiquement le nombre de colonies bactériennes en elles-mêmes (données non présentées). Bien que nous n'ayons pas examiné d'autres facteurs pouvant contribuer à la différence entre les sexes dans le nombre de colonies bactériennes, les facteurs potentiels comprennent la température faciale plus élevée chez les hommes24 et la différence entre les sexes en matière de sueur et de sébum25.

Il y avait plusieurs limites dans cette étude. Premièrement, l'enquête sur les masques faciaux dans cette étude n'était pas exhaustive et la taille de l'échantillon était petite. Bien que les masques faciaux aient été classés en trois types principaux, ils peuvent être subdivisés en fonction de l'épaisseur, du revêtement en tissu et d'autres facteurs susceptibles d'affecter la croissance microbienne. Dans des contextes expérimentaux, le nombre et la composition des colonies bactériennes différaient entre les masques chirurgicaux et en coton après 4 heures de port12. Deuxièmement, dans toutes les expériences, puisque les masques faciaux étaient mis et enlevés à mains nues, il y avait une possibilité que des microbes sur les mains puissent être transférés aux masques faciaux. Ici, nous avons intentionnellement demandé aux participants de ne pas porter de gants pendant la période expérimentale, puisque nos objectifs étaient d'examiner les bactéries et les champignons sur les masques faciaux dans nos modes de vie normaux. Les colonies microbiennes détectées à partir de nouveaux masques non tissés manipulés à mains nues étaient négligeables (moyenne de 6,5 colonies bactériennes et aucune colonie fongique, données non présentées). Enfin, il existe un argument selon lequel les masques faciaux doivent être soigneusement lavés avec un bouillon détergent pour une meilleure isolation des microbes sur les masques26. Dans cette étude, cependant, nous avons décidé de collecter des microbes sur les masques faciaux en les pressant simplement sur des plaques de gélose. Bien que cette méthode puisse laisser des microbes importants sur les matériaux du masque, nous pensons que les microbes facilement détachables sont plus pertinents pour les infections respiratoires.

Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur un problème d'hygiène nouvellement apparu dans les modes de vie actuels de port de masques faciaux pendant la pandémie de COVID-19. Ces résultats fourniront de nouvelles informations sur l'utilisation des masques faciaux pour prévenir les infections pathogènes potentielles.

Un masque non tissé était composé de trois couches, dont chacune a été découpée aux ciseaux et séparée manuellement. Un masque de gaze était composé de plusieurs couches, dont l'une était séparée manuellement. Nous avons placé directement un masque en polyuréthane (sans préparation d'échantillon) ou chaque couche des masques non tissés et de gaze sur la platine du microscope du microscope CX33 (Olympus, Tokyo, Japon) et imagé à l'aide d'un objectif 10 × avec la caméra CCD DP22 ( Olympe).

Cette étude a été menée entre septembre et octobre 2020. Les participants étaient 109 étudiants en médecine, 63 hommes (âgés de 22,4 ± 0,4) et 46 femmes (âgés de 21,2 ± 0,3, aucune différence significative entre les sexes) à la faculté de médecine de l'Université Kindai, Osaka, Japon . Tous les protocoles expérimentaux ont été approuvés par le Comité institutionnel de biosécurité de l'Université de Kindai et exécutés par les directives institutionnelles. Le consentement éclairé a été obtenu de tous les participants. L'enquête auprès des participants était la suivante : âge, sexe, type de masque, durée d'utilisation du masque, transport, habitude de se gargariser et habitude de consommation de natto. Nous avons confirmé qu'aucun participant n'avait été traité avec des médicaments antimicrobiens pendant les périodes expérimentales.

Pour isoler et cultiver les microbes adhérant aux masques faciaux, le côté face et le côté extérieur des masques faciaux ont été pressés sur des plaques de gélose (8,6 cm de diamètre, 58 cm2 de surface), séparément, qui ont été recouvertes des couvercles immédiatement pour éviter les contaminations. Les conditions de culture étaient les suivantes : pour les cultures bactériennes, plaques de gélose BHI (Eiken Chemical Co., LTD, Tochigi, Japon) ou Soybean-casein digest bouillon with lécithine et polysorbate 80 (SCDLP) plaques de gélose (Eiken Chemical Co., LTD ,) ont été utilisés et incubés à 37 °C en condition aérobie pendant 18 h. Nous avons trouvé des nombres et une morphologie de colonies similaires entre les plaques de gélose BHI et SCDLP. Ceci est cohérent avec les résultats précédents rapportés par Delanghe et al., où le nombre de colonies bactériennes provenant d'échantillons de masques chirurgicaux était comparable entre les plaques de gélose BHI et LB12. Ainsi, dans toutes les expériences ultérieures, nous avons décidé d'utiliser des plaques de gélose BHI, qui sont largement utilisées comme milieu de croissance à usage général. Dans l'incubation plus longue (> 2 jours), la bactérie à croissance rapide B. subtilis a dépassé les autres bactéries, ce qui a entraîné la difficulté de détecter les bactéries à croissance lente. Pour les cultures fongiques, des plaques de gélose au dextrose Sabouraud (Nissui Pharmaceutical Co., LTD, Tokyo, Japon) ont été utilisées et incubées à 25 ° C dans des conditions aérobies pendant 5 jours. Après l'incubation primaire, nous avons évalué la morphologie de la colonie et effectué le comptage des colonies. Bien que nous ayons testé la présence de microbes sur la couche intermédiaire (couche filtrante), nous n'avons détecté qu'un petit nombre de colonies bactériennes et fongiques (moyenne ± SEM : colonies bactériennes, 6,3 ± 4,9 ; et colonies fongiques, 1,0 ± 0,5). Ainsi, nous avons décidé de nous concentrer sur les colonies microbiennes du côté face et du côté extérieur des masques dans cette étude.

Bactéries : nous avons collecté 94 colonies à partir des plaques cultivées, isolé l'ADN et effectué le séquençage de l'ARN ribosomique 16S (ARNr) par le MiSeq (Illumina, San Diego, CA) au Center for Oral Microbiota Analysis (Takamatsu, Japon). Nous avons également préparé des frottis bactériens sur des lames de verre pour la coloration de Gram (Fujifilm Wako, Osaka, Japon) et pris les images microscopiques à l'aide du microscope CX33 avec la caméra CCD DP22.

Champignons : nous avons sélectionné des plaques de gélose représentatives contenant différents types de colonies fongiques de toutes les plaques de culture. Nous avons ensuite incubé les plaques de culture à 37 ° C pendant 2 jours pour induire la formation de spores, coloré les champignons avec du bleu de coton lactophénol (Muto pure chemical Co., LTD, Tokyo, Japon) et les avons identifiés en fonction de la morphologie de leur colonie et au microscope37 .

Nous avons effectué une PCA à l'aide des logiciels RStudio (version 1.4.1106) et Exploratory (Exploratory, Inc., CA). Pour les analyses statistiques, nous avons effectué le test t apparié, le test t de Student et le test χ2. Pour déterminer les corrélations entre les données obtenues dans cette étude, nous avons effectué une analyse ROC pour évaluer l'association entre les facteurs et les résultats en calculant l'AUC. L'AUC proche de 1 indique une forte association, et moins de 0,5 indique aucune association.

Les ensembles de données générés et/ou analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Nous sommes reconnaissants aux étudiants en médecine de 2e année de la faculté de médecine de l'Université de Kindai qui ont servi de volontaires pour les expériences sur les masques. Nous remercions Mme Namie Sakiyama pour son excellente assistance technique.

Société japonaise pour la promotion des subventions scientifiques pour la recherche scientifique-KAKENHI, 20K07455 (IT), 18K07379 (AMP), 21K07287 (AMP). Projet de soutien de l'Université All-Kindai contre le COVID-19 (AMP, IT). Programme de recherche sur les maladies infectieuses émergentes et réémergentes de l'Agence japonaise pour la recherche et le développement médicaux (AMED) sous le numéro de subvention 19fk0108168s0101 (IT).

Département de microbiologie, Faculté de médecine de l'Université de Kindai, 377-2 Ohnohigashi, Osakasayama, Osaka, 589-8511, Japon

Parc Ah-Mee, Sundar Khadka, Fumitaka Sato, Seiichi Omura, Mitsugu Fujita, Kazuki Hashiwaki et Ikuo Tsunoda

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Correspondance avec Ah-Mee Park.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Park, AM., Khadka, S., Sato, F. et al. Isolement bactérien et fongique des masques faciaux dans le cadre de la pandémie COVID-19. Sci Rep 12, 11361 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15409-x

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Reçu : 01 mars 2022

Accepté : 23 juin 2022

Publié: 18 juillet 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-15409-x

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