Thèse soutenue

Propagation de communautés bactériennes : modelage, stabilisation et sélection pour la biopréservation

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Auteur / Autrice : Alexis Dijamentiuk
Direction : Frédéric BorgesCécile Mangavel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie biotechnologique et alimentaire
Date : Soutenance le 18/07/2023
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des biomolécules (Vandoeuvre-les-Nancy)
Jury : Président / Présidente : Nathalie Desmasures
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Borges, Cécile Mangavel, Marie-Christine Champomier-Vergès, Christophe Chassard
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Champomier-Vergès, Christophe Chassard

Résumé

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Les découvertes récentes sur les communautés microbiennes, ou microbiotes, ont révélé un potentiel biotechnologique considérable dans divers domaines. Ils sont considérés comme essentiels pour accélérer l'innovation dans les systèmes de production alimentaire. Toutefois, les procédés existants ne sont pas adaptés à la culture des microbiotes. La difficulté que représente la culture de microbiotes a notamment pour origine la capacité des microorganismes à interagir par compétition, qui peut conduire à la réduction indésirable de la biodiversité au sein du réacteur de culture. Ce phénomène peut aboutir à l'obtention de communautés qui ne présentent pas les fonctionnalités souhaitées. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence de la propagation de microbiotes en condition contrôlée sur leur structure et leur fonction. Les travaux de cette thèse ont permis de développer et de déterminer la performance d'un procédé excluant la compétition microbienne pour la culture de communautés bactériennes. La stratégie choisie repose sur le micro-confinement et la ségrégation spatiale des bactéries au sein d'un bouillon de culture structuré en émulsion inverse. Après avoir étudié l'effet de la culture en émulsion inverse sur la croissance de bactéries individuelles, les travaux ont comparé son effet sur la dynamique de communautés propagées selon un régime séquentiel, ou backslopping, avec celui exercé par un système classique non-émulsionné. Les résultats ont montré que l'utilisation d'une émulsion inverse conduit à la génération de nouvelles structures de communautés au cours de la propagation, et que l'utilisation de la culture classique conduit à leur stabilisation. Les comportements différents issus de ces deux systèmes de culture en font des outils complémentaires pour le modelage et la propagation de communautés microbiennes. Enfin, l'effet de la propagation sur la variabilité fonctionnelle de communautés a été étudiée dans un contexte de biopréservation. Le criblage de microbiotes de laits crus propagés a montré qu'ils se différenciaient en termes de robustesse et de reproductibilité de leur activité anti-Listeria, justifiant de tenir compte de la variabilité fonctionnelle des communautés pour leur sélection dans un contexte d'ingénierie de microbiotes.