Analyse par génomique comparée de Carnobacterium maltaromaticum : étude de la diversité et de l’adaptation à différents environnements

Comparative genomic analysis of Carnobacterium maltaromaticum : Study of diversity and adaptation to different environments

• Auteur / Autrice : Christelle Iskandar
• Direction : Anne-Marie Junelles, Catherine Cailliez-Grimal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés biotechnologiques et alimentaires
• Date : Soutenance le 14/12/2015
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des biomolécules (Vandoeuvre-les-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Dousset
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Borges, Véronique Delcenserie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Dousset, Marie-Christine Champomier-Vergès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité génétique

Bactéries Gram positives

Lactobacillaceae

Génomique comparative

Mots clés libres

Carnobacterium maltaromaticum

Diversité

Adaptation

Comparaison génomique

Lactose

Carnobacterium maltaromaticum

Diversity

Adaptation

Comparison genomics

Lactose

Résumé

Carnobacterium est un genre bactérien présent dans une grande diversité d’environnements et de produits alimentaires. L’objectif de ce travail est d’approfondir les connaissances sur C. maltaromaticum (C. m) par une étude génomique. Neuf génomes de Carnobacterium, dont 5 de C. m, ont été analysés. C. m DSM20342 MX5 possède un génome de 3,85 Mbp, le plus grand génome parmi les LAB connus. Les souches de C. m et C. divergens présenteraient une surface cellulaire caractérisée par une grande diversité moléculaire. Les propriétés de surface qui en découlent seraient à relier à la capacité de ces deux espèces à coloniser différents habitats. Les souches de C. m isolées de différents produits laitiers se caractérisent par une grande diversité génomique. Afin de caractériser le niveau de diversité, les gènes impliqués dans les voies d’utilisation du lactose (voie Tagatose-6Phosphate, gènes lac) et du galactose (voie Leloir, gènes gal) ont été caractérisés au sein du genre Carnobacterium et recherchés par PCR chez 42 souches de C. m. Les deux voies sont organisées différemment chez les différentes souches de C. m. L’analyse au niveau de la population révèle une dissémination des deux voies au sein des 4 lignées de cette population et suggère que les gènes lac et gal ont évolué selon un schéma complexe, reflet du haut niveau de diversité génétique de la population. La recherche de ces gènes au sein des 237 génomes de LAB indique qu’ils présentent un niveau de diversité élevé parmi les différents genres bactériens constituant le groupe des LAB, avec une dominance de la présence de la voie de Leloir. Ce niveau de diversité génétique est retrouvé à l’échelle de l’espèce chez C. m.

Carnobacterium bacteria are present in a wide variety of environments and foods. The objective of this thesis is to deepen the knowledge on C. maltaromaticum (C. m) by a comparative genomic approach. Nine Carnobacterium genomes, including 5 C. m, available on the platform MicroScope were analyzed and compared. C. m DSM20342 MX5 is the largest genome among LAB. Detailed analysis the presence of a high molecular diversity of cell surface proteins in C. m and C. divergens, while the three other Carnobacterium species present only few proteins on their surfaces. This can be related to the ability of these two species to colonize different habitats. Furthermore, C. m strains isolated from various dairy products are characterized by a large genomic diversity. In order to characterize this diversity, genes involved in lactose (Tagatose-6Phosphate pathway, lac genes) and galactose (Leloir pathway, gal genes) metabolic pathways were identified within Carnobacterium genus and detected by PCR in 42 C. m strains. Both pathways are present and organized differently in the C. m strains. The analysis of these genes at the population level shows a spread of the two pathways within the 4 lineages of this population and suggest that the lac and gal genes have evolved in a complex pattern, which reflects the high level of genetic diversity of the population. These genes were characterized in 237 LAB genome and exhibit a high degree of diversity among the different bacterial genera of the LAB group, with a dominance of the presence of the Leloir pathway. This level of genetic diversity is found at the species level for C. m.