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UMR Procédés Alimentaires et Microbiologiques

Procédés Microbiologiques et Biotechnologiques ( PMB )

Mots clés : Microorganismes, aliments, procédés fermentaires, enzymes, arômes, perturbations environnementales, cinétique, membrane, réponses génomiques et cellulaires, conservation, décontamination

Objectifs et thèmes de recherche principaux : 

L’équipe PMB est constituée d’enseignants-chercheurs et autres personnels de différentes disciplines : biologie, microbiologie, virologie, enzymologie, biologie moléculaire et cellulaire, biophysique, génie des procédés microbiologique, informatique, automatique et mathématiques appliquées. Ces compétences sont mise en œuvre pour améliorer la qualité de l’alimentation en élaborant de nouveaux produits et/ou procédés mettant en œuvre des microorganismes sélectionnés ou des procédés innovants de stabilisation et destruction de flores pathogènes ou d’altération.

De ce fait, tous les secteurs des filières agroalimentaires sont concernés par nos recherches qui visent soit à optimiser la production et conservation des microorganismes d’intérêt (ferments, probiotiques, flores biotechnologiques) et optimiser leur mise en œuvre dans les procédés fermentaires ou biotechnologiques, ou à l’opposé détruire les microorganismes d’altération et/ou pathogènes (bactéries, levures, virus, spores microbiennes) indésirables dans ces filières.

Pour répondre à ces objectifs, l’activité de recherche est centrée sur la maîtrise de l’activité et de la fonctionnalité de microorganismes (bactéries, probiotiques, levures, champignons filamenteux, spores) soumis à différents types de perturbations environnementales physicochimiques et biologiques d’amplitude et de cinétique variées, perturbations rencontrées dans les milieux, les ambiances, les matrices alimentaires, ou dans les hôtes supérieurs (microbiote animaux et humains).

Intérêt pour l’industrie : 

Pour les applications industrielles visées par ces recherches de bases, le laboratoire PMB réalise de nombreux contrats de recherche avec des entreprises (confidentiels) en partenariat avec Welience, filiale de transfert de l’Université de Bourgogne SATT –Grand EST

Les applications des thèmes de recherche développés dans l’équipe PMB permettent à moyen terme :

•  d’orienter la physiologie cellulaire dans le cas de produits fermentés et d’améliorer leurs qualités (sensorielles, conservation…)

•  d'améliorer d’une part la fonctionnalité et la conservation de différents types de microorganismes sous formes sèche, lyophilisée, ou congelées, et d’autre part développer des nouveaux procédés plus durable (réduction de la consommation d’énergie)

•  d'optimiser la destruction de microorganismes au cours de traitements technologiques (séchage, pasteurisation, stérilisation, haute pression) tout en préservant les propriétés nutritionnelles et sensorielles des aliments (technologies douces combinées) ; il s’agit d’améliorer des procédés existants, mais aussi de concevoir des nouveaux procédés.

La base de ces travaux repose sur des études de base du comportement des microorganismes :

•  mécanismes des réponses cellulaires (réponses passives biophysiques et adaptatives génomiques) des microorganismes soumis à des perturbations contrôlées des paramètres physiques et leur cinétique et modalité d’application (pression isostatique, température, pression osmotique…) ou chimiques (potentiel Redox, pH, acides phénols ou autres composés chimiques…). simples ou couplées.

•  mécanismes de réponse aux stress « extrêmes » induisant seulement une réponse passive (transfert de masse et/ou de chaleur) mais aussi de stress d’intensité intermédiaire provoquant simultanément des réponses adaptatives (expression de gènes), et passives (membrane plasmique, flux…).


Les recherches menées par l’équipe PMB mettent en œuvre des outils et des stratégies performants adaptés à l’approche pluridisciplinaire

  • Microscopie confocale, spectrale et biphotonique (plateau Dymacell)
  • Spectrophotométrie (IRTF, Fluorescence), cytométrie de flux,
  • Equipement de biologie moléculaire et cellulaire Génétique inverse, mutagenèse par transposition, délétion et expression de gènes, construction et criblage de banque d’ADN génomique et banques de mutants aléatoire par transposition ou chimique
  • Biochimie des mécanismes de régulation, physiologie microbienne et interactions entre les microorganismes
  • Equipements de fermentation pilotés du stade laboratoire au stade pilote (Welience)
  • Laboratoire P2 pour recherche sur pathogènes (manipulation de microorganismes pathogènes de classe 2 (Listeria, Salmonella ...)  
  • Laboratoire de manipulation des norovirus et autre virus (Site Faculté de Médecine)
  • Salles de cultures et laboratoire d’anaérobie stricts
  • Système d’application très haute pression sur cultures microbiennes


Pour ses travaux de recherche, l’équipe PMB s'appuie notamment sur les moyens techniques du site Agrosup de la plateforme DImaCell (Dispositif régional d'Imagerie Cellulaire) qui est adossée à l’équipe et à l’UMR mais aussi ls équipement de fermentation pilote liquide et solide de Welience –SATT Grand-Est


Exemples de projets de recherche contractualisée des dernières années :

DOPEOS

- BlacHP : Bactéries lactiques combinées avec hautes pressions pour un procédé durable de stabilisation des produits carnés réfrigérés. (ANR)

- Probiotique : Sélection et intégration d’une souche probiotique fonctionnelle dans une matrice sèche. (FUI)

- Neotok : Mise au point d’une méthode de séchage et de conservation d’un protozoaire vivant à action antigénique atténuée à des fins vaccinales. (FUI)

- SpiceClean : Destruction des formes microbiennes résistantes contenues dans des poudres alimentaires par l’application de hautes pressions gazeuses (azote 4 000 bars). (ANR)

- Homeoepith : Etude des mécanismes de l’homéostasie et de la rupture de l’épithélium intestinal en présence de bactéries commensales ou pathogènes. Construction d’une banque de mutants par transposon-STM de Lactobacillus casei et criblage phénotypique de cette banque pour identifier les gènes nécessaire à la colonisation du tube digestif (ERC Programme européen)

- Transaronat : Développement de procédés enzymatiques et microbiens de production de composés d’arômes naturels, avec l’objectif d’un transfert technologique vers une petite entreprise. (ANR)

- Food-Redox : Maîtrise des flores pathogènes et d’altération des produits alimentaires grâce à une utilisation raisonnée du potentiel d’oxydoréduction. (ANR)


Pour les applications industrielles résultantes des recherches de bases, le laboratoire PMB réalise de nombreux contrats de recherche avec des entreprises (confidentiels) en partenariat avec Welience, filiale de transfert de l’Université de Bourgogne SATT –Grand EST

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