Biogenèse et rôles des vésicules membranaires de Lacticaseibacillus casei BL23

Biogenesis and roles of Lacticaseibacillus casei BL23 membrane vesicles

• Auteur / Autrice : David Da Silva Barreira
• Direction : Aurélie Rieu-Guigon, Jean Guzzo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 10/02/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Le henaff-Le marrec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Rieu-Guigon, Jean Guzzo, Laurent Beney
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Le Loir, Romain Briandet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Probiotiques

Peroxydation lipidique

Produits laitiers

Bacilles

Lactobacillus casei

Mots clés libres

Vesicules membranaires

Probiotiques

Prophages

Biofilms

Membrane vesicles

Probiotics

Prophages

Biofilms

Résumé

Les bactéries à Gram positif de l’espèce Lacticaseibacillus casei (anciennement appelée Lactobacillus casei) sont des bacilles fermentaires présents dans les produits laitiers qui sont connues pour leurs propriétés anti-inflammatoires et leurs effets bénéfiques dans la lutte contre les pathogènes. Comme tous les organismes vivants, L. casei produit des nanostructures de 20 à 400 nm de diamètre délimitées par une membrane lipidique appelées vésicules membranaires (MVs). Les MVs ont été décrites comme pouvant contenir divers constituants cellulaires et exercer de multiples fonctions. Toutefois, malgré l’intérêt croissant accordé aux MVs de bactéries à Gram positif ces 10 dernières années, les mécanismes de biogenèse et les rôles exercés par ces vésicules restent encore peu caractérisés. Dans ce contexte, ce projet de thèse a pour objectifs (i) de caractériser les MVs libérées par la souche BL23 de L. casei, (ii) d’identifier les mécanismes de biogenèse et enfin (iii) d’étudier les rôles exercés par ces MVs. Dans ce travail, nous avons mis en évidence la production de MVs par L. casei BL23 grâce à des analyses de microscopie électronique, puis la taille et la composition protéique des MVs purifiées ont été étudiées. Sur la base des résultats de caractérisation, le rôle des prophages de L. casei BL23 dans la biogenèse des MVs a été examiné par une approche de mutagenèse dirigée. L’ensemble de nos résultats suggèrent une contribution du prophage PLE2 dans la production des MVs par L. casei BL23 en l’absence ou en présence de stress génotoxiques. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une activité antibiofilm des MVs de L. casei BL23 sur un panel de bactéries pathogènes et de bactéries d’altération. Ainsi, ces résultats ouvrent la voie à l’utilisation de MVs de L. casei dans la lutte contre la formation de biofilms bactériens.

Gram-positive bacteria of the species Lacticaseibacillus casei (formerly known as Lactobacillus casei) are fermentative bacilli found in dairy products that are known for their anti-inflammatory properties and beneficial effects against pathogens. Like all living organisms, L. casei produces nanostructures of 20 to 400 nm in diameter bounded by a lipid membrane called membrane vesicles (MVs). MVs have been shown to contain various cellular constituents and exert multiple functions. However, despite the growing interest in Gram-positive MVs over the past 10 years, the mechanisms of biogenesis and the roles played by these vesicles remain poorly characterized. In this context, the objectives of this thesis project are (i) to characterize the MVs released by the L. casei strain BL23, (ii) to identify the biogenesis mechanisms and finally (iii) to study the roles played by these MVs. In this work, we demonstrated the production of MVs by L. casei BL23 using electron microscopy, then the size and protein composition of the purified MVs were examined. Based on the characterization results, the contribution of L. casei BL23 prophages to the biogenesis of MVs was investigated by a site-directed mutagenesis approach. Our results suggest a contribution of the PLE2 prophage in the production of MVs by L. casei BL23 in the absence or presence of genotoxic stress. Furthermore, we also showed that the MVs of L. casei BL23 exhibited an antibiofilm activity against several pathogenic and spoilage bacteria. These results pave the way for the use of MVs of L. casei BL23 to fight against the formation of bacterial biofilms.