Effects of microwave (2.45 GHz) irradiation on some biological characters of Salmonella typhimurium

The present study was carried out to evaluate the effects of sub-lethal doses of microwave radiation on some biological characteristics in Salmonella typhimurium. The aim was to show the relationship between this treatment and the development of radiotolerance in this pathogen because there is a need for more information on physiological responses of pathogens to sub-lethal doses of microwave radiation. So, the bacterial strain was treated with a dose of 3600 J (40-s exposure with power P = 90 W) to cause cellular damage. The results have shown that the exposure of bacteria to microwaves resulted in a significant inhibition of cellular growth. This treatment has notably increased the effectiveness of the most tested antibiotics by the amelioration or the appearance of sensitivity in exposed bacteria. Gas chromatography (GC) analysis was performed to demonstrate the modification of the fatty acids (FA) composition. Results obtained have shown that this treatment had a significant effect on the FA content with an increase of unsaturated FA percentage. The acquisition of sensitivity to the sodium deoxycholate and the significant increase in the amount of extracellular proteins in exposed bacteria has confirmed the weakening of the bacterial membrane by microwaves. This study represents one of the few demonstrating the modifications on the bacterial membrane as a cellular response to survive the non-ionising radiation stress.

RésuméCette étude a été réalisée pour évaluer les effets d’une irradiation aux micro-ondes avec des doses sub-létales sur certains caractères biologiques chez Salmonella typhimurium. Le but était de montrer la relation entre ce traitement et le développement d’une radiotolérance chez cette bactérie, puisque le besoin d’avoir plus d’informations sur les réponses physiologiques des agents pathogènes à des doses sub-létales de rayonnement micro-ondes est de plus en plus demandé. Ainsi, la souche bactérienne a été traitée avec une dose de 3600 J (40 s d’exposition avec une puissance p = 90 W) pour causer des dommages cellulaires. Les résultats ont montré que l’exposition des bactéries aux micro-ondes a entraîné une inhibition significative de la croissance cellulaire. Une irradiation aux micro-ondes a augmenté remarquablement l’efficacité de la plupart des antibiotiques testés par une amélioration ou l’apparition d’une sensibilité chez la bactérie traitée. Par ailleurs, l’analyse par chromatographie en phase gazeuse de la composition membranaire en acides gras a montré que les micro-ondes ont induit des modifications significatives de la composition lipidique, se traduisant par une augmentation considérable du degré d’insaturation. La fragilisation de la membrane bactérienne induite par les micro-ondes est aussi confirmée par l’acquisition de la sensibilité vis-à-vis du désoxycholate de sodium. Les résultats obtenus ont montré aussi que l’application des micro-ondes a entraîné une augmentation significative de la quantité des protéines extracellulaires relarguées chez la bactérie exposée par rapport à la bactérie témoin. Cette étude représente l’une des recherches qui démontre les modifications de la membrane bactérienne comme une réponse cellulaire au stress induit par un rayonnement non ionisant.