Développement d’une méthodologie preuve de concept pour la recherche et la détermination des fonctionnalités des flores microbiennes et des aliments fermentés

Development of a proof-of-concept methodology for the research and the determination of the functionalities of the microbial diversity and fermented foods

• Auteur / Autrice : Guillaume Cardin
• Direction : Laurent Rios, Stéphanie Bornes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie - Santé
• Date : Soutenance le 10/09/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité mixte de recherche sur le fromage (Aurillac ; 2017-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Chalard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Romain Jouve
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Joseph, Sophie Landaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement -- Prévention

Stress oxydatif

Caenorhabditis elegans

Microorganismes

Fromage au lait cru

Mots clés libres

Fromage au lait cru

Microorganismes

Métabolite naturel bioactif

Caenorhabditis elegans

Longévité

Stress oxydatif

Raw-milk cheese

Microorganisms

Natural bioactive metabolite

Caenorhabditis elegans

Longevity

Oxidative stress

Résumé

Depuis toujours, l’Homme a eu recours à la nature pour subvenir à ses besoins. Aujourd’hui encore, le secteur de la santé (animale et humaine) s’intéresse aux ressources naturelles pour découvrir des principes actifs originaux permettant de développer de nouveaux traitements. Ce secteur est notamment à la recherche de nouvelles molécules pouvant lutter contre les processus biologiques impliqués dans les affections liées au vieillissement, qui induisent une problématique de santé publique. Bien que la bioressource végétale ait été la plus étudiée pour ses propriétés pharmacologiques, d’autres ressources naturelles restent à explorer, telle que la bioressource microbienne. Les microorganismes non pathogènes, notamment ceux régulièrement consommés au travers des aliments et boissons fermentés, représentent une source intéressante de métabolites potentiellement actifs sur ces processus. Parmi ces aliments, le fromage au lait cru présente un fort potentiel grâce à la richesse de sa biodiversité microbienne. Une stratégie innovante a été développée au cours de cette thèse pour rechercher des métabolites bioactifs dans un caillé lactique caprin. Cette stratégie a permis l’obtention de plusieurs extraits de fromage, à l’aide d’une méthode d’extraction dont l’efficacité a été validée. Le criblage de l’effet des extraits sur le vieillissement a ensuite été réalisé à l’aide de modèles biologiques in vitro et in vivo. Leurs impacts sur la longévité du modèle Caenorhabditis elegans et sur sa survie sur un milieu oxydant ont notamment été évalués. Plusieurs des extraits (fromage lyophilisé, extrait apolaire, 3 extraits aqueux différents) ont par ailleurs montré des effets bénéfiques au cours de ces expériences. Les voies biologiques impliquées dans l’action des extraits ont également pu être identifiées (voie DAF-2/ILR et voie p38 MAPK). En parallèle, deux extraits (extrait apolaire et un des extraits aqueux) ont induit une diminution de la production de radicaux libres dans un modèle de leucocytes humains. Enfin, l’étude de la composition des extraits ayant présenté des résultats bénéfiques a débuté, avec pour objectif de cibler, parmi toutes les molécules les composant, celles pouvant être porteuses de l’activité biologique. L’ensemble des résultats obtenus est prometteur, et encourage à poursuivre les études de la composition des extraits issus du fromage ainsi que de leurs activités biologiques, notamment sur des modèles plus spécifiques du vieillissement.

Natural products have always been a successful source of new drugs. Nowadays, the health sector (animal and human) is still looking for new compounds from natural resources, especially those which can exhibit a beneficial effect on the biological processes involved in the age-related affections (which have become a public health issue). The plants have already been investigating for this application. However, other natural resources, such as the microbial diversity, remain unexplored for the bioactivity of their compounds. The non-pathogenic microorganisms, especially those that can be found in fermented foods and drinks, could be considered as an interesting and innovative source of new metabolites that could exhibit beneficial effects. Among those fermented foods, the raw-milk cheese appears to have a great potential, as a source of new compounds, due to its rich microbial diversity. An innovative strategy was developed in this thesis with the aim of discovering new bioactive metabolites in a raw goat milk cheese. Several cheese extracts were obtained via an extraction method, which efficacity has been validated. The effect of the extracts on aging has been determined on in vitro and on in vivo models. Their impacts on the longevity of the nematode Caenorhabditis elegans, and on its survival on an oxidative medium have been evaluated. Some extracts (freeze-dried cheese, apolar extract and three aqueous extracts) have demonstrated beneficials effects during these experiments. Moreover, two signalling pathways (DAF-2/ILR pathway and p38 MAPK pathway) were identified to be involved in the mechanisms of action of the extracts. In parallel, two extracts (apolar extract and an aqueous extract) demonstrated a capacity to reduce the ROS production in human leukocytes. Finally, the study of the chemical composition of the bioactive extracts has begun, with the aim of determining the compounds that could be responsible of the biological activity and deserve to be isolated and studied. All the results obtained during this thesis are promising. The study of the chemical composition of the extracts will be pursued, as well as the study of their biological activity, especially on other in vitro and in vivo models more specific to aging.