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Vision intégrée des bactéries lactiques : de la souche à l’écosystème alimentaire

L’analyse de la biodiversité de l’espèce bactérienne Lactococcus lactis a permis de mettre en évidence de nouvelles potentialités d’utilisation de cette bactérie. En particulier, les capacités métaboliques de dégradation de sucres végétaux rencontrées chez certaines souches, ouvrent des perspectives intéressantes de création de nouveau aliments fermentés à base de végétaux, en accord avec une alimentation saine et durable.

 

Les bactéries lactiques, et plus particulièrement les lactocoques, jouent un rôle prépondérant dans la fermentation de nombreux produits laitiers. Cependant, les souches classiquement utilisées dans l’industrie ne représentent qu’une faible partie de la biodiversité que l’on peut trouver dans cette espèce. C’est ce réservoir, encore trop faiblement exploré, que notre équipe a souhaité développer, forte de ses acquis sur les bactéries lactiques. Son exploitation s’inscrit parfaitement dans l’un des 4 chantiers prioritaires de l’INRA : assurer des systèmes alimentaires sains et durables.

 

Possédant une expertise reconnue en physiologie des bactéries lactiques, l’équipe a choisi de développer les activités qui visent à décrire et comprendre la diversité génétique et phénotypique de l’espèce lactis (Passerini et al, 2010, 2013, Dhaisne et al 2013, Laroute et al 2016). Le projet BLami (Syndifrais/CNIEL 2013-2016) a notamment permis de montrer la forte diversité des souches de Lactococcus lactis dans leur potentiel probiotique. Aujourd’hui cette avancée dans le domaine nous a permis de mettre en place une démarche raisonnée de sélection de souches ou consortia microbiens pour répondre le mieux aux attentes sociétales (qualité du produit fini, durabilité du procédé alimentaire, etc.). Dans tous les cas, il s’agit de comprendre comment les bactéries lactiques peuvent s’adapter à un environnement donné, le modifier et dialoguer avec d’autres membres de l’écosystème, qu’ils appartiennent à la même espèce ou à des espèces différentes. Plusieurs projets ont été mis en place dans ce sens. Le projet ROCAFLORA (2015-2018) a permis de construire un ferment d’acidification adapté à la fabrication de fromages de chèvre AOP ROCAMADOUR et d’étudier sa robustesse et sa dynamique au cours des différents repiquages, pratique utilisée lors de cette fabrication artisanale. L’étude de cette diversité a identifié les capacités de certaines souches à métaboliser les sucres végétaux. Le projet MILLup découle de ces travaux et vise à construire de nouveaux aliments à partir d’un substrat mixte lait-légumineuse fermenté par un consortium de bactéries lactiques. Le côté novateur de ce projet est lié à la conception raisonnée de ces consortia. Les outils puissants associés aux approches « omiques » devraient nous permettre de comprendre le dialogue entre les différentes souches au cœur du consortium.

 

L’identification de nouvelles fonctionnalités microbiennes et  la construction raisonnée de consortia pour la maîtrise de leur fonctionnement est un point clé dans le domaine de l’alimentation durable et du développement de l’aliment santé. La modélisation du fonctionnement de ces écosystèmes, devrait permettre de poser des règles de construction de consortia répondant à des fonctionnalités particulières (nouveaux aliments, valeur nutritive de l’aliment ou effet santé).

 

Valorisation :

Ces activités ont donné lieu, en plus des publications citées ci-dessous, à l’obtention de plusieurs types de contrats sur les systèmes alimentaires durables: ROCAFLORA en 2015 (contrat Région Midi-Pyrénées Laboratoires-Entreprises), MILLup en 2016 (AIC dans le programme AMMAC-MODALTUB) et BIOSPIR en 2016 (contrat FEDER-Région). Les activités centrées sur l’aliment-santé ont donné lieu en 2013 au projet BLami (Syndifrais/CNIEL). Ces contrats ont été mis en place grâce à une vraie synergie entre différents laboratoires (STLO, EI Purpan, TOXALIM) et devraient constituer des preuves de concept permettant de proposer des projets d’envergures sur le tryptique « microorganismes-aliment-santé »

 

Références bibliographiques :

-Passerini D, Beltramo C, Coddeville M, Quentin Y, Ritzenthaler P, Daveran-Mingot M-L & Le Bourgeois P (2010) Genes but not genomes reveal bacterial domestication of Lactococcus lactis. PloS One 5: e15306

-Passerini D, Laroute V, Coddeville M, Le Bourgeois P, Loubière P, Ritzenthaler P, Cocaign-Bousquet M & Daveran-Mingot M-L (2013) New insights into Lactococcus lactis diacetyl- and acetoin-producing strains isolated from diverse origins. Int. J. Food Microbiol. 160: 329–336

-Dhaisne A, Guellerin M, Laroute V, Laguerre S, Cocaign-Bousquet M, Le Bourgeois P, Loubiere P. 2013. Genotypic and phenotypic analysis of dairy Lactococcus lactis biodiversity in milk: volatile organic compounds as discriminating markers Appl Environ Microbiol. Aug;79(15):4643-52.

-Laroute V., Yasaro C., Narin W., Mazzoli R., Pessione E., Cocaign-Bousquet M., Loubière P. (2016) GABA production in  Lactococcus lactis is enhanced by arginine and co-addition of malate. Front Microbiol. In press

 

 

Contact : Muriel Cocaign-Bousquet, DR INRA.   (cocaign@insa-toulouse.fr)