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Hervé-Jiménez, Luciana (2008) Une nouvelle vision de la proto-coopération entre Streptococcus thermophilus et Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus par des approches post-génomiques. Doctorat Biologie, Biochimie Bactérienne, INRA, UR477, AgroParistech 2008AGPT0034 p.229.
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Résumé
S. thermophilus et L. bulgaricus sont les bactéries lactiques utilisées dans la fabrication du yaourt. En milieu laitier, cette association est appelée proto-coopération lorsqu’elle est bénéfique au développement de chacune des espèces. Même si quelques facteurs nutritionnels impliqués dans cette coopération ont été identifiés, ce phénomène reste encore peu connu au niveau moléculaire. Notre objectif est d’identifier plus amplement les bases moléculaires de cette association, d’évaluer la nature et l’étendue des échanges bactériens et d’estimer si des phénomènes de régulation interviennent entre les deux espèces.
Nous avons sélectionné le couple de souches, S. thermophilus LMG18311 et L. bulgaricus ATCC11842, dont les génomes sont séquencés, pour lequel nous avons observé un effet proto-coopératif. En utilisant des analyses protéomique et transcriptomique, nous avons comparé la croissance en lait de S. thermophilus en présence (co-culture) ou en absence (monoculture) de L. bulgaricus et à deux stades de croissance différents.
Nous avons obtenu la variation de 88 différents gènes ou protéines (4.6% des CDS) de S. thermophilus qui variaient en présence de L. bulgaricus. Notamment des variations concernant les métabolismes azoté, des purines et du fer. De plus, la co-culture conduit à des changements de régulation chez S. thermophilus avec la variation d’un régulateur de réponse, homologue au régulateur de réponse CovR des streptocoques. Cette étude révèle des échanges nutritionnels inattendus et des relations de régulation entre St. thermophilus et Lb. bulgaricus offrant de nouvelles pistes pour la compréhension du comportement proto-coopératif entre ces deux bactéries.
| Type d'EPrint: | Thèse (Doctorat) |
|---|---|
| Directeur de Thèse: | Monnet, Véronique et Maguin, Emmanuelle |
| Date: | 29 Mai 2008 |
| Jury de Thèse: | Loubiere, Pascal et Pichereau, Vianney et Zourari, Athéna et Spinnler, Eric |
| Ecole Doctorale: | ED 435 AGRICULTURE, ALIMENTATION, BIOLOGIE, ENVIRONNEMENTS ET SANTE |
| Discipline: | Biologie |
| Fonds: | AgroParistech |
| Institution: | AgroParistech |
| Laboratoire: | Biochimie Bactérienne, INRA, UR477 |
| Sujets: | 7. Sciences de la vie et ingénierie du vivant |
| Mots-clés libres: | Streptococcus thermophilus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Interaction bactérienne, Proto-coopération, Transcriptomique, Proteomics, Protéomique |
| Code ID: | 4080 |
| Déposé par : | Luciana Hervé-Jiménez |
| Déposé le : | 12 Février 2009 |
Table des Matières
1. LES ASSOCIATIONS BACTERIENNES - 3
1.1. LES BACTERIES VIVENT DANS DES ECOSYSTEMES - 3
1.2. L’ASSOCIATION ENTRE S. THERMOPHILUS ET L. BULGARICUS : UNE PROTO-COOPERATION - 12
2. LES DEUX BACTERIES LACTIQUES DU YAOURT:
S. THERMOPHILUS ET L. BULGARICUS - 16
2.1. LES BACTERIES LACTIQUES : DES BACTERIES IMPLIQUEES DANS LES ALIMENTS FERMENTES - 16
2.1.1. Caractéristiques générales des bactéries lactiques - 16
2.1.2. Utilisation industrielle des bactéries lactiques - 16
2.2. CLASSIFICATION ET TAXONOMIE - 17
2.3. LES STREPTOCOQUES : PAS UNIQUEMENT DES ESPECES PATHOGENES - 22
2.3.1. Streptococcus thermophilus: un streptocoque atypique - 23
2.3.2. Génome de S. thermophilus - 24
2.4. LES LACTOBACILLES : UN GENRE REPRESENTATIF DE LA DIVERSITE DES BL - 25
2.4.1. L. bulgaricus fait partie du groupe acidophilus - 27
2.4.2. Génome de L. bulgaricus : un lactobacille adapté au lait - 28
3. METABOLISME ET REGULATION CHEZ S. THERMOPHILUS ET L.
BULGARICUS - 29
3.1. LE METABOLISME CARBONE ET SA REGULATION : UNE PREFERENCE MARQUEE POUR LE LACTOSE 29
3.1.1. Sucres et transport - 29
3.1.1.1. Le lactose - 30
3.1.1.2. Les autres sucres - 31
3.1.2. Métabolisme carboné central - 31
3.1.3. Utilisation du pyruvate - 34
3.1.4. Régulation du métabolisme carboné - 36
3.2. LE METABOLISME AZOTE ET SA REGULATION - 37
3.2.1. Exigences en acides aminés - 38
3.2.2. Système protéolytique - 39
3.2.2.1. Protéases de paroi - 39
3.2.2.2. Les peptidases - 41
3.2.2.3. Systèmes de transport - 42
ii
3.2.3. Biosynthèse des acides aminés - 43
3.2.3.1. Biosynthèse des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) chez S. thermophilus - 44
3.2.3.2. Biosynthèse de la méthionine et de la cystéine chez S. thermophilus - 46
3.3. BIOSYNTHESE DES BASES PURIQUES - 48
3.3.1. Biosynthèse de purines de novo - 49
3.3.2. Régulation - 52
3.3.3. Voies de transport de purines - 53
3.4. ADAPTATION DE S. THERMOPHILUS ET L. BULGARICUS AUX CHANGEMENTS ENVIRONNEMENTAUX :
IMPLICATION DE SYSTEMES DE REGULATION TRANSCRIPTIONNNELLE - 55
3.4.1. Les facteurs s - 56
3.4.2. Les protéines Spx - 57
3.4.3. Les régulateurs transcriptionnels - 57
3.4.3.1. Les régulateurs Rgg - 59
3.4.4. Les systèmes à deux composants - 60
3.5. LA REPONSE AU STRESS OXYDANT - 61
3.5.1. L’oxygène et les ROS - 61
3.5.2. Réponse au stress oxydant chez S. thermophilus et L. bulgaricus - 62
3.5.2.1. Réponse au stress oxydant chez S. thermophilus - 63
3.5.2.2. Réponse au stress oxydant chez L. bulgaricus - 65
3.5.3. Perception du stress oxydant et mécanismes de réponse globale chez S. thermophilus et L.
bulgaricus…… - 66
3.5.3.1. Les systèmes « senseurs de peroxyde » - 66
3.5.3.2. Les systèmes à deux composants - 66
3.5.3.3. Les régulateurs Rgg - 67
RESULTATS EXPERIMENTAUX - 68
1. CHAPITRE I : CHOIX DU COUPLE DE SOUCHES ET DU MILIEU DE
CULTURE ET CARACTERISTIQUES DE CROISSANCE - 71
1.1. CONTEXTE ET OBJECTIFS - 71
1.2. MATERIELS ET METHODES - 73
1.2.1. Milieux de culture - 73
1.2.2. Paramètres technologiques - 73
1.3. RESULTATS - 76
1.3.1. Croissance en MFT supplémenté - 76
1.3.1.1. Courbes d’acidification: temps de latence, vitesse moyenne d’acidification et vitesse
d’acidification… - 76
1.3.1.2. Dénombrement final en MFT supplémenté - 76
1.3.2. Post-acidification en MFT supplémenté - 78
iii
1.3.3. Dosage d’arômes - 78
1.3.4. Croissance en lait Marguerite® - 80
1.3.4.1. Courbes d’acidification : temps de latence, vitesse moyenne d’acidification et vitesse
d’acidification…………… - 80
1.3.4.2. Dénombrement final - 80
1.3.5. Post-acidification en lait Marguerite® : - 82
1.3.6. Dosage d’arômes en lait Marguerite® - 82
1.4. CHOIX DU COUPLE ET DU MILIEU : DISCUSSION ET CONCLUSION - 84
1.4.1. Conclusion - 88
2. CHAPITRE II : ANALYSES POST-GENOMIQUES - 89
2.1. CONTEXTE ET OBJECTIFS - 89
2.2. CARACTERISTIQUES DE CROISSANCE DU COUPLE S. THERMOPHILUS LMG18311 ET L. BULGARICUS
ATCC11842 EN LAIT MARGUERITE
®
- 91
2.3. MATERIELS ET METHODES COMPLEMENTAIRES - 93
2.3.1. Transcriptomique - 93
2.3.2. Protéomique - 97
2.3.2.1. Problème de L. bulgaricus - 97
2.4. RESULTATS - 101
2.4.1. Comparaison des modifications observées en mono- et co-cultures entre 2h30 et 5h30 de
fermentation… - 101
2.4.2. Etude de la physiologie de S. thermophilus LMG 18311 lors de sa croissance dans le lait
(Publication n°1) - 105
2.4.3. Analyse post-génomique de Streptococcus thermophilus co-cultivée avec Lactobacillus
delbrueckii ssp. bulgaricus dans le lait : une nouvelle vision de cette association bactérienne (Publication
n°2)…………… - 147
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