Compréhension du fonctionnement d’espèces microbiennes cibles dans des matrices alimentaires et origine de leur diversité génétique. – GENOFERMENT

Les industries agroalimentaires sont un secteur majeur de notre économie. Les aliments fermentés (fromages, salaisons) présentent environ 30% en volume et consituent un héritage culturel et gastronomique de grande valeur. Dans un contexte de mondialisation des réglementations, l'avenir de ces aliments fermentés est plus que jamais lié à une maîtrise complète des microorganismes mis en œuvre : innocuité des souches, résistance au stress technologique, maîtrise des qualités organoleptiques attendues, maîtrise de la biodiversité de l'ensemble de ces propriétés. Les écosystèmes microbiens associés aux produits fermentés sont complexes, avec plusieurs espèces en interaction, entre elles et avec la matrice. La littérature est abondante en description de l'impact d'une souche par rapport à une autre en termes de qualités organoleptiques ou en termes de sécurité, soulignant l'extrême souche dépendance de ces caractéristiques. Les criblages in vitro ne sont presque jamais extrapolables aux matrices alimentaires complexes, démontrant bien que des facteurs intrinsèques (composition de la matrice, interactions microbiennes) vont moduler l'expression génique in situ. Pour être compris et maîtrisé, le comportement microbien doit aussi être exploré directement dans l'aliment.
Les technologies récentes à haut débit, transcriptomique et protéomique à l'échelle d'un génome entier ont été appliquées à des organismes modèles, parfois en milieux complexes, mais principalement à des espèces pathogènes. De telles approches en microbiologie alimentaire sont extrêmement limitées.
Notre projet repose sur le séquençage en cours de nombreux génomes de bactéries alimentaires, et sur les résultats montrant la faisabilité de l'extraction d'ARN à partir d'une matrice alimentaire. Deux objectifs majeurs : i) l'exploration de la diversité génétique et fonctionnelle par des approches de génomiques et post génomiques comparatives et ii) le développement de méthodes permettant d'analyser la dynamique d'expression d'espèces cibles (transcriptome et protéome) en conditions technologiques et sous interactions microbiennes. L'expression génique sera explorée dans des matrices alimentaires modèles parfaitement contrôlée en termes de composition et de contamination.
Trois espèces cibles sont retenues : Lactococcus lactis, Lactobacillus sakei and Staphylococcus xylosus, qui sont respectivement très utilisées dans les produits laitiers et dans les produits carnés fermentés, S. xylosus étant utilisé dans les deux. Le génome a été séquencé et annoté pour L. sakei et L. lactis, et les premières puces à ADN sont disponibles. Le séquençage de S. xylosus est en cours. Le projet est compsoé de cinq « workpackage ». Les méthodes utilisées sont: la fabrication de matrices alimentaires modèles, et leur analyse biochimique, des méthodes transcriptomiques (extraction d'ARNm, puces à ADN, RT-PCR), protéomiques (électrophorèse 2D, spectrométrie de masse), génomiques (PFGE, « long range » PCR, hybridation soustractive, séquençage), bioinformatique et statistiques. Les douze équipes impliquées sont particulièrement complémentaires. Les résultats attendus sont à la fois des méthodes extrapolables et des connaissances. En termes de méthodes : i) des matrices fromages et salaisons modèles contrôlées, ii) des puces à DNA pour S. xylosus et des puces complétées de nouvelles séquences pour L. lactis et L. sakei; ii) des méthodes efficaces d'extraction d'ARNm à partir d'une matrice alimentaire solide ; iii) des protocoles complets pour suivre l'expression génique et le protéome bactérien dans un aliment fermenté. En termes de connaissances, les résultats attendus pour les trois espèces cibles sont : i) les bases moléculaires de la biodiversité des propriétés technologiques d'intérêt et des facteurs de risque ; ii) les dynamiques d'expression bactérienne, y compris protéomique, en réponse à des conditions technologiques et iii) la mise en évidence d'interactions in situ entre microorga