Interactions moléculaires entre les bactéries lactiques du vin, leurs bactériophages, et les polyphénols – WINE

Les bactériophages (phages) qui infectent les bactéries lactiques (BL) utilisent divers mécanismes de reconnaissance de l’hôte. Toutefois, notre connaissance des interactions phage-BL est incomplète. Etudier les mécanismes moléculaires de ces interactions est important pour comprendre la biologie des phages et pour développer des applications industrielles et en santé publique, les BL étant des microorganismes essentiels des procédés de fermentation alimentaire et du microbiote intestinal. Les phages infectant les BL Lactococcus lactis et Streptococcus thermophilus sont très étudiés car ils sont à l’origine de défauts de fermentation et de pertes économiques importantes dans l’industrie laitière. Bien que les phages infectant les BL associées à la fermentation de végétaux représentent également une menace pour la production de produits de qualité, les interactions avec leurs hôtes sont peu décrites. C’est notamment le cas dans le domaine emblématique de la vinification qui repose très largement sur la BL Oenococcus oeni. Récemment, nous avons montré que des phages modèles d’O. oeni possèdent des machineries de reconnaissance de l’hôte diverses et différentes de celles de phages lactococcaux et streptococcaux. Aussi, nous avons observé que certains des composés phénoliques (CP) présents dans le vin inhibent l’infection d’O. oeni. Ces composés, qui sont similaires d’un point de vue stérique aux récepteurs saccharidiques de l’hôte, pourraient se lier aux sites de liaison des récepteurs et ainsi bloquer la reconnaissance phage-hôte. Ces composés pourraient également induire des modifications de la composition saccharidique de la paroi bactérienne, constituant ainsi un autre moyen de bloquer l’infection.
Notre objectif est d’élucider les interactions entre la BL du vin O. oeni, ses phages, et les CP, aux niveaux biochimique et structural. Nous étudierons trois phages modèles qui infectent la même souche d’O. oeni via des machineries de reconnaissance de l’hôte distinctes et différemment affectées par les CP. Nous utiliserons des approches complémentaires de biologie structurale, biochimie et microbiologie afin de 1) déterminer la variété structurale et fonctionnelle de ces machineries de reconnaissance de l’hôte en combinant cryo-microscopie électronique, cristallographie aux rayons X, analyses biophysiques d’interactions protéine-ligand, et tests d’adsorption cellulaire, 2) d’explorer les interactions entre ces phages et diverses souches d’O. oeni et déterminer l’impact de CP majoritaires du vin sur ces interactions en combinant des analyses phénotypiques (caractérisation de mutants résistants aux phages, tests d’adsorption cellulaire et de plage de lyse) et génomiques, et 3) cartographier les récepteurs saccharidiques spécifiques de chacun de ces phages et analyser l’effet des CP sur la synthèse de ces récepteurs en combinant des analyses d’expression de gènes, de la composition biochimique de la paroi bactérienne, et de la structure chimique des sucres de surface.
Etudier les interactions au niveau moléculaire entre la BL du vin O. oeni et ses phages, en tant que système modèle des interactions entres les BL des végétaux et leurs phages, approfondira nos connaissances sur la biologie et la structure des phages, ainsi que sur l’inhibition des interactions phage-LB par les CP. Nos travaux pourront avoir avec des retombées dans l’industrie du vin et d’autres produits issus de la fermentation de végétaux, afin de limiter l’impact des phages sur la production de produits fermentés. Actuellement, la consommation d’aliments et boissons issus de la fermentation de végétaux est en plein essor du fait de la popularité des régimes alimentaires végétarien et végétalien dans les pays occidentaux. Enfin, étudier le rôle des CP sur les interactions phage-BL permettra de mieux comprendre la dynamique du microbiote intestinal, et de développer des outils anti-bactériens importants en médecine et en agriculture.