Diversité des bactéries halophiles dans l'écosystème fromager et étude de leurs impacts fonctionnels

Diversity of halophilic bacteria in the cheese ecosystem and the study of their functional impacts

• Auteur / Autrice : Caroline Kothe
• Direction : Pierre Renault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 01/04/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Jury : Président / Présidente : Michel-Yves Mistou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel-Yves Mistou, Monique Zagorec, Nathalie Desmasures, Françoise Irlinger, Jean-Louis Hatte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monique Zagorec, Nathalie Desmasures

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéobactéries gamma

Fromage à pâte molle

Séquençage à haut débit

Métagénomique

Halobactéries

Mots clés libres

Halophiles

Halotolérants

Génomique

Métagénomique

Séquençage haut débit

Potentiel fonctionnel

Halophilic

Halotolerant

Genomic

Metagenomic

High-Throughput sequencing

Functional potential

Résumé

Les bactéries halophiles et halotolérantes sont généralement isolées dans des environnements naturels, bien qu'elles soient également présentes dans les aliments, comme les croûtes de fromage et les fruits de mer. Cependant, les études sur leurs fonctions écologiques et technologiques dans le fromage sont encore peu développées. Afin de combler le manque de données dans la littérature sur ce sujet, nous avons utilisé des approches culturales, génomiques et métagénomiques pour déconstruire ces écosystèmes dans les croûtes de fromages. L’approche culturale, assistée par le développement de stratégies ciblées pour faciliter l’isolement des espèces sous-dominantes, nous a permis d'isoler des représentants de 28 espèces, dont quatre nouvelles espèces d’Halomonas et deux de Psychrobacter. À partir d’un mapping avec les génomes des espèces halophiles disponibles comme références sur plus de 100 métagénomes de croûtes de fromages, nous avons montré que les gamma-protéobactéries, principalement des genres Halomonas, Psychrobacter et Pseudoalteromonas, sont abondantes dans une grande variété de fromages à pâte molle et croûte lavée. Comme ce fait suggère que ces microorganismes pourraient exercer un rôle technologique dans les aliments, nous avons évalué, en parallèle avec des souches issues d’autres environnements, leurs capacités à produire des composés aromatiques et des pigments dans un modèle de fromage synthétique. Ces expériences ont montré que ces gamma-protéobactéries pourraient avoir un impact technologique en plus de leur rôle écologique. Les résultats obtenus dans ce travail devraient stimuler le développement d’études fonctionnelles de cette flore tolérante au sel dans l’écosystème fromager.

Halophilic and halotolerant bacteria are usually isolated in natural environments, although they are also present in foods such as cheese rinds and seafood. However, studies on their ecological and technological functions in cheese are still underdeveloped. In order to fill the data gap in the literature on this subject, we have used cultural, genomic and metagenomic approaches to deconstruct these ecosystems in cheese rinds. The cultural approach, assisted by the development of targeted strategies to facilitate the isolation of sub-dominant species, allowed us to isolate representatives of 28 species, including four new species of Halomonas and two of Psychrobacter. Based on a mapping with the genomes of halophilic species available as reference on more than 100 cheese rind metagenomes, we showed that gamma-proteobacteria, mainly from the genera Halomonas, Psychrobacter and Pseudoalteromonas, are abundant in a wide variety of soft and washed-rind cheeses. Since this fact suggests that these microorganisms could play a technological role in foods, we evaluated, in parallel with strains from other environments, their ability to produce aromatic compounds and pigments in a synthetic cheese model. These experiments showed that these Gammaproteobacteria could have a technological impact in addition to their ecological role. The results obtained in this work should stimulate the development of functional studies of this salt-tolerant flora in the cheese ecosystem.