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UMR Procédés Alimentaires et Microbiologiques

Equipe PMB > Thème de recherche > realisations marquantes > Utilisation des bactéries fibrolytiques

Utilisation des bactéries fibrolytiques comme microorganismes d’intérêt chez le cheval

Les bactéries fibrolytiques impliquées dans la dégradation des polysaccharides constitutifs des parois végétales (cellulose, hémicelluloses et pectines) ont un rôle clé de voûte dans le gros intestin du cheval (Julliand et Grimm, 2016). Grâce à la dégradation et à la fermentation des polysaccharides en acides gras à chaîne courte (AGCC), elles contribuent à fournir de l’énergie à l’hôte qui les héberge et jouent un rôle central dans des processus biochimiques et physiologiques impactant la santé de l’hôte. Nous avons montré que ces bactéries sont très sensibles aux perturbations environnementales en particulier liées au régime alimentaire (Medina et al, 2002 ; Respondek et al, 2008 ; Philippeau et al, 2015). Cependant les mécanismes expliquant cette sensibilité au niveau cellulaire et moléculaires ne sont pas élucidés. Malgré leur rôle clé en nutrition, bien-être et santé du cheval (Destrez et al, 2015), ces bactéries fibrolytiques ont en effet fait l’objet de très peu d’études jusqu’à aujourd’hui, surtout parce qu’elles sont très sensibles à l’oxygène. Cette caractéristique complique leur étude et la mise en œuvre de leur production et de leur utilisation à grande échelle. Deux nouvelles souches bactériennes cellulolytiques viennent d’être isolées et sont à l’étude.



Medina, B., ID. Girard, E. Jacotot and V. Julliand. 2002. Effect of a preparation of Saccharomyces cerevisiae on microbial profiles and fermentation patterns in the large intestine of horses fed a high fiber or a high starch diet. Journal of Animal Science, 80: 2600-2609.
Respondek, F., AG. Goachet and V. Julliand. 2008. Effects of dietary short-chain fructo-oligosaccharides on the intestinal microflora of horses subjected to a sudden change in diet. Journal of Animal Science, 86(2): 316-323.
Destrez A, Grimm P, Cézilly F, and V. Julliand, 2015. Changes of the hindgut microbiota due to high-starch diet can be associated with behavioral stress response in horses. Physiology and Behavior. Jun 3; 149:159-164
Philippeau, C., Sadet-Bourgeteau, S., Varloud, M., and V. Julliand, 2015. Impact of barley form on equine total tract fibre digestibility and colonic microbiota. Animal, 9(12), 1943-1948.
Julliand V. and P. Grimm, 2016. The microbiome of the horse hindgut: history and current knowledge. Journal of Animal Science. Acceptée

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  • Equipe PMB > Thème de recherche > realisations marquantes > Utilisation des microorganismes

    Utilisation des microorganismes comme vecteurs naturels de molécules d’intérêt

    L’objectif est d’optimiser les conditions de cultures afin d’intégrer dans des microorganismes (levures S. cerevisiae et Y. lipolytica et spore de Bacillus subtilis) des molécules d’intérêt nutritionnel (Pham-Hoang, et al., 2013). Les travaux ont été menés sur des caroténoïdes, sur des polyphénols, des anthocyanines et sur des composés aromatiques. Les études ont permis de comprendre les facteurs influant sur l'entrée des molécules dans les levures, utilisées comme cellules vectrices (Da Silva Pedrini et al., 2014). Ces travaux sont à l’origine de la création d’une start-up, Natencaps, par un des chercheurs de PMB (Y Waché).

    Pham-Hoang B.N., Romero-Guido C., Phan-Thi H., Waché Y., 2013. Encapsulation in a natural, pre-formed, multi-component and complex capsule : yeast cells. App. Microbiol. Biotechnol. 97(15) 6635-6645

    Da Silva Pedrini M., Dupont S., De Anchieta Câmara A., Beney L., Gervais P., 2014. Osmoporation : a simple way to internalize hydrophilic molecules into yeast. Appl Microbiol biotechnol 98(3) 1271 – 1280

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  • Equipe PMB > Thème de recherche > realisations marquantes > Effets mortels de la déshydratation

    Effets mortels de la déshydratation et des fluctuations hydriques sur les levures, les bactéries et les virus

    La déshydratation est une perturbation naturelle et technologique majeure qui met en jeu la survie et l’intégrité des systèmes biologiques. La maîtrise de ses effets sur les cellules est nécessaire au développement de technologies de conservation sans recours au froid. Nos travaux ont permis d’identifier les causes de la mortalité cellulaire induite par le séchage : La transition entre un environnement liquide et un environnement gazeux est destructrice pour les cellules car elle entraîne simultanément une contrainte structurale (liée à la disparition de l’eau cellulaire) et un stress oxydatif intense (dû au dysfonctionnement des enzymes intracellulaires et aux espèces réactives issues de l’oxygène) (Lemetais et al., 2012; Dupont et al., 2014,). Nous avons également démontré que certaines molécules biologiques sont essentielles à l’anhydrobiose, aptitude de certains organismes à résister au séchage. Ainsi, chez Saccharomyces cerevisiae, la progression dans la voie de synthèse de l’ergostérol permet une résistance croissante de la levure au séchage. Ce phénomène s’explique par la maturation biochimique des stérols qui confère une résistance mécanique et une résistance à l’oxydation de la membrane des levures (Dupont et al., 2012). D’autres travaux consacrés aux effets des fluctuations de l’hydratation ont porté sur la persistance du norovirus (responsable des gastroentérites virales) en fonction de l’humidité de l’environnement. Les résultats obtenus ont permis d’établir, pour la première fois, une corrélation entre l’humidité absolue de l’air et l’infectiosité de ce virus (Colas de la Noue et al., 2014).

    Dupont S., Lemetais G., Ferreira T., Cayot P., Gervais P., Beney L. 2012. Ergosterol biosynthesis : a fungal pathway for life on land? Evolution.66 (9), 2961-2968 

    Lemetais G., Dupont S., Beney L., Gervais P., 2012. Air-Drying kinetics affect yeast membrane organization and survival. Appl. Microbiol. Biot.96 (2) , 471-480 

    Colas de la Noue A., Estienney M., Aho S., Perrier-Cornet J.M., de Rougemont A., Pothier P., Gervais P., and Belliot G. 2014. Absolute humidity influences the seasonal persistence and infectivity of human Norovirus. Applied and environmental microbiology. doi:10.1128/AEM.01871-14

    Dupont S., Rapoport A., Gervais P., Beney L. 2014. Survival kit of Saccharomyces cerevisiae for anhydrobiosis. Applied Microbiology and Biotechnology. 98(2014) 8821-8834

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  • Equipe PMB > Thème de recherche > realisations marquantes > La membrane sporale interne

    La membrane sporale interne comme constituant clé de la résistance des spores bactérienne

    Les spores bactériennes constituent une des formes les plus résistantes du monde vivant. La structure unique et particulière de la spore permet en effet à la bactérie qui la génère de préserver les molécules essentielles à sa revivification (ADN, protéines, enzymes) en conditions externes drastiques. Malgré le développement de nombreuses techniques analytiques, les conditions qui permettent cette préservation de la matière biologique restent mal connues. Nos travaux récents ont permis de mieux connaître l’état et les propriétés de la membrane interne, élément clé de la perméabilité sporale (Loison et al., 2013). Cette compréhension globale permet d’envisager la réalisation d’une structure « modèle » reproduisant la spore et pouvant constituer la base d’un procédé d’« encapsulation » de molécules sensibles afin de les protéger efficacement des conditions externes. La connaissance structurale de la spore permet par ailleurs de progresser sur le plan de leur destruction et de proposer de nouvelles technologie de stérilisation (Colas de la Noue et al., 2012, Moussa et al., 2013).

    Loison P., A. Hosny N., Gervais P., Champion D., K. Kuimova M., Perrier-Cornet JM. 2013. Direct Investigation of viscosity of an atypical inner membrane of Bacillus spores: a molecular rotor/FLIM study. BBA Biomembranes 1828(11) 2436-2443

    Moussa M., Espinasse V., Perrier-Cornet J.M., Gervais P., 2013. Can pressure-induced cell inactivation be related to cell volume compression. A case study for Saccharomyces cerevisiae. Food Res. Int. 54 (2013)738-744

    Colas de la Noue A., Espinasse V., Perrier-Cornet J-M., Gervais P. 2012. High gas pressure : An innovative method for the inactivation of dried bacterial spores. Biotechnol. Bioeng.

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  • Equipe PMB > Thème de recherche > realisations marquantes > Le rôle clé de la membrane plasmique

    Le rôle clé de la membrane plasmique dans la résistance des microorganismes aux perturbations de l’environnement

    La membrane plasmique est considérée comme la première interface entre l’environnement et la cellule, elle est souvent présentée comme la première cible des perturbations physiques ou chimiques du milieu extracellulaire. Cette position la rend susceptible de jouer un rôle de capteur et d’intervenir dans la signalisation du stress. Lorsque son intégrité est atteinte, elle participe à l’initiation du processus de mort cellulaire (Guyot et al., 2014 ; Dupont et al., 2014 ; Martin-Desjardin et al., 2013 ; Moussa et al., 2013 ; Ta et al., 2012). La recherche des mécanismes qui entraînent sa déstabilisation est de ce fait un objectif essentiel pour l’équipe. Nos travaux ont permis, pour la première fois, de constater que la cinétique de déshydratation influence directement la réorganisation spatiale des constituants membranaires. Cette réorganisation, qui s’opère pendant la déshydratation lente des levures, est un des éléments clé pour la survie au séchage (Lemetais et al., 2012). Nos travaux ont également porté sur les effets de la perméabilisation transitoire de la membrane plasmique. En effet, si le processus de perméabilisation durable est décrit comme mortel, nous avons démontré que l’application de perturbations osmotiques peut entrainer une perméabilisation temporaire de la membrane plasmique (que nous avons nommée osmoporation) compatible avec la survie (Da Silva Pedrini, 2014). Des phénomènes du même type, sont à l'origine de la mort cellulaire lors de protocoles de congélation cellulaire (Simonin et al., 2015)

    Da Silva PedriniM., Dupont S., De Anchieta Câmara A., Beney L., Gervais P., 2014. Osmoporation : a simple way to internalize hydrophilic molecules into yeast. Appl Microbiol biotechnol 98(3) 1271 – 1280 
    Dupont S., Rapoport A., Gervais P., Beney L. 2014. Survival kit of Saccharomyces cerevisiae for anhydrobiosis. Applied Microbiology and Biotechnology. 98(2014) 8821-8834
    Guyot S., Pottier L., Hartmann A., Ragon M., H.Tiburski J., Molin P., Ferret E., Gervais P., 2014. Extremely Rapid Acclimation of Escheria coli to High Temperature aver a Few Generations of a Fed Batch Culture during Slow Warming. MicrobiologyOpen.
    Martin-Dejardin F., Ebel B., Lemetais G., Nguyen Thi Minh H., Gervais P., Cachon R., Chambin O., 2013. A way to follow the viability of encapsulated Bifidobacterium bifidum subjected to a freeze-drying process in order to target the colon : interest of flow cytometry. European Journal of Pharmaceutical Sciences 49 (2013) 166-174 (3,005)
    Moussa M., Espinasse V., Perrier-Cornet J.M., Gervais P., 2013. Can pressure-induced cell inactivation be related to cell volume compression. A case study for Saccharomyces cerevisiae. Food Res. Int. 54 (2013)738-744
    Lemetais G., Dupont S., Beney L., Gervais P., 2012. Air-Drying kinetics affect yeast membrane organization and survival. Appl. Microbiol. Biot.96 (2) , 471-480
    Ta T.M.N., Cao-Hoang L., Romero-Guido C., Lourdin M., Phan T.H., Goudot S., Maréchal P.A., Waché Y., 2012. A shift to 50°C provokes death in distinct ways for glucose and oleate-grown cells of Yarrowia lipolytica. Appl. Microbiol. Biot. 93(5), 2125-2134
    Simonin H., Bergaoui I.M., Perrier-Cornet J.-M., Gervais P. (2015). Cryopreservation of Escherichia coli K12TG1: Protection from the damaging effects of supercooling by freezing, Cryobiology,70(2), 115-121.

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