Caractérisation du contenu protéomique et des propriétés immunomodulatrices des vésicules extracellulaires secrétées par la bactérie probiotique Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA129

Characterization of the proteomic content and immunomodulatory properties of the extracellular vesicles derived from the probiotic Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA129

• Auteur / Autrice : Vinicius De rezende rodovalho
• Direction : Vasco Ariston Carvalho Azevedo, Éric Guédon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 25/05/2021
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest en cotutelle avec Universidade federal de Minas Gerais
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et technologie du lait et de l'œuf
• Jury : Président / Présidente : Aristóteles Góes-Neto
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Rieu-Guigon, Sophie Jan, Anderson Miyoshi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Bonin, Philippe Langella

Mots clés

Mots clés libres

Vésicules membranaires

Probiotique

Bactéries propioniques

Immunomodulation

Membrane vesicles

Probiotic

Propionibacteria

Immunomodulation

Résumé

Les vésicules extracellulaires (VEs) sont des nanoparticules sphériques impliquées dans la communication intercellulaire et l'échange de molécules, telles que les protéines. Plusieurs organismes produisent des VEs, y compris les bactéries probiotiques. Propionibacterium freudenreichii est une bactérie à Gram positif qui a émergé comme probiotique en raison de propriëtës bënëfiques comme l'immunomodulation. Certaines de ces ont été attribuées à des facteurs exposés à la surface ou sécrétés par la bactérie. Par conséquent, nous avons cherché à savoir si P. freudenreichii produisait des VEs qui pourraient médier ses propriétés bénéfiques. La bactérie a été cultivée dans un milieu ultrafiltrat de lait ou extrait de levure-lactate,et les surnageants de culture concentrés ont ensuite été purifiés par chromatographie d'exclusion de taille ou ultracentrifugation en gradient de et densité. Des nanoparticules sphériques ont été obtenues, confirmant la production de VEs. L'analyse du contenu protéique des VEs et de l’interactomique a indiqué des rôles immunomodulateurs potentiels, qui ont été confirmés par des modèles cellulaires en mesurant la libération d'IL-8 et l’activité du facteur NF-xB. De plus, les propriétés et l’acti\lité propriétés des VEs variaient selon le milieu de culture et la méthode de purification. Dans l'ensemble, ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes de l’effet probiotique chez P. freudenreichii et montrent le potentiel de développement de nouveaux systèmes de livraison nanotechnologiques, avec un impact potentiellement important en santé humaine.

Extracellular vesicles (EVs) are spherical nanoparticles involved in the intercellular exchange of molecules, such as proteins. Several organisms produce EVs, including probiotic bacteria. Propionibacterium freudenreichii is a Gram-positive bacterium that emerged as a probiotic due to notable beneficial properties, including immunomodulation. Some of these properties have been attributed to factors exposed on the surface or secreted by the bacterium. Therefore, we investigated wether P. freudenreichii produced EVs that could mediate its beneficial properties. The bacteria were cultured in milk ultrafiltrate or yeast extract-lactate medium,and the concentrated culture supernatants were then purified by size exclusion chromatography or density gradient ultracentrifugation. Spherical nanoparticles were obtained, confirming the production of EVs by the bacterium. Analysis of the EVs protein content and interactomics indicated potential immunomodulatory roles, which was confirmed by cell culture assays measuring IL-8 release and NF-KB activity. Additionally, the properties and activity of EVs varied depending on the culture medium and the purification method. Overall, these results contribute to the understanding of the mechanisms of the probiotic effect in P. freudenreichii and show the potential for the development of novel nanotechnological delivery systems, with a potentially significant impact on human health.