Tout au long du processus de transformation et de stockage, les matières premières alimentaires sont susceptibles d’être colonisées par des micro-organismes. On estime que 5 à 10 % de la production alimentaire mondiale est perdue du fait de la prolifération de levures et/ou moisissures au sein de ces matrices. L’industrie laitière est la deuxième filière agro-alimentaire au monde et celle-ci n’est pas épargnée par ces contaminations. Pour résoudre cette problématique et répondre à la demande grandissante des consommateurs visant à éliminer les conservateurs chimiques dans les produits alimentaires, la biopréservation par des ferments bactériens représente la meilleure alternative. Dans cette étude, la capacité antifongique de 18 souches de lactobacilles a été analysée vis-à-vis de la croissance de souches fongiques isolées de produits laitiers contaminés. Quatre souches de Lactobacillus présentant le spectre d’inhibition le plus large ont ainsi été sélectionnées. La caractérisation des molécules antifongiques produites a été réalisée à partir de cultures en milieu MRS, milieu lait et fromages frais, révélant la synergie de l’acide lactique avec d’autres molécules. Ces molécules se sont révélées faiblement produites et correspondent à des acides organiques issus de la dégradation d’acides aminés (acide phényllactique, acide benzoïque, …), des acides gras (C12, C14, C16 saturé ou non, C18 saturé ou non) et des molécules volatiles ou semi-volatiles (diacétyle, acide acétique, …). L’augmentation de l’activité antifongique par surproduction de ces molécules a par la suite été tentée par différentes approches : mutagénèse aléatoire, ajout de précurseurs dans le milieu, etc, malheureusement sans succès. / Throughout the processing and storage process, food raw materials are likely to be colonized by micro-organisms. It is estimated that 5 to 10% of global food production is lost due to the proliferation of yeasts and/or molds within these matrices. The dairy industry is the second largest food industry in the world and is not immune to this contamination. To solve this problem and meet the growing consumer demand to eliminate chemical preservatives in food products, biopreservation with bacterial ferments is the best alternative. In this study, the antifungal capacity of 18 strains of Lactobacillus was analyzed with respect to the inhibition of growth of fungal strains isolated from contaminated dairy products. Four Lactobacillus strains with the broadest inhibition spectrum were selected. The characterization of the antifungal molecules produced was carried out from cultures in MRS medium, milk medium and fresh cheese, revealing the synergy of lactic acid with other molecules. These molecules have been found to be weakly produced and correspond to organic acids resulting from the degradation of amino acids (phenyllactic acid, benzoic acid,...), fatty acids (C12, C14, C16 saturated or unsaturated, C18 saturated or unsaturated) and volatile or semi-volatile molecules (diacetyl, acetic acid,...). The increase in antifungal activity by overproduction of these molecules was subsequently attempted by different approaches: random mutagenesis, addition of precursors to the environment, etc., unfortunately without success.

L'amélioration de la digestion de lactose est une allégation "santé" liée aux ferments viviants du yaourt : Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) et Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus (L. bulgaricus) validée par l'EFSA en 2010. La physiologie de S. thermophilus et de L. bulgaricus est connue dans le lait et particulièrement le yaourt, alors qu'elle n'a été que peu étudiée dans le tractus digestif (TD). Mon travail de thèse est basé sur l'hypothèse de travail suivante : l'utilisation de modèles animaux gnotobiotiques permet de mieux connaître la physiologie des bactéries lactiques et de proposer des mécanismes d'action de leurs effets "santé". La stratégie a donc été d'obtenir des animaux mono-associés avec chacune des deux bactéries du yaourt ou les deux en même temps. Les principaux résultats obtenus sont : 1/ S. thermophilus colonise le TD en s'adaptant progressivement à l'environnement colique et y induit une glycolyse massive et une production de lactate. La glycolyse est la signature majeure de S. thermophilus dans le TD et le lactate pourrait être est la molécule "signal" qui induit une réponse chez l'hôte par une augmentation des transporteurs de mono-carboxylates (SLC16A1 et SLC5A8) et d'une protéine impliquée dans l'arrêt du cycle cellulaire p27kip1. 2/ L'apport de lactose stimule la colonisation du TD, la glycolyse ainsi que la production de L-lactate par S. thermophilus in vivo. 3/ Contrairement à ce qui est observé pour S. thermophilus, L. bulgaricus ne s'implante pas en absence de lactose. Quand les deux bactéries sont en co-culture, S. thermophilus est toujours avantagé numériquement par rapport à L. bulgaricus aussi bien in vitro qu' in vivo. Au niveau nutritionnel, tous nos résultats sont cohérents avec les allégations "santé" du yaourt avec un effet prébiotique du lactose. L'étude d'animaux gnotobiotiques a permis de proposer des nouvelles voies de régulation du métabolisme des sucres de bactéries lactiques et de nouvelles voies moléculaires (via le lactate) par lesquelles des bactéries lactiques et de nouvelles voies moléculaires (via le lactate) par lesquelles des bactéries lactiques pourraient influencer la physiologie de l'hôte. / *

Un des enjeux en génie microbien est de produire des quantités élevées de protéines. Parmi les hôtes disponibles pour la production hétérologue de protéines, Lactococcus lactis est une bactérie à fort potentiel. Son innocuité et son caractère gram positif en fait un hôte de choix pour la production de protéines d'intérêt. Parmi ces protéines figurent des bactériocines, qui sont des proteines antibactériennes pouvant être utilisées à des fins de sécurité sanitaires des aliments voire comme antibiotique. Ces travaux ont pour ambition d'améliorer la production hétérologue de la bactériocine pédiocine chez L. lactis au niveau quantitatif et qualitatif en ciblant respectivement les étapes de sécrétion et de maturation post-traductionnelle. La sécrétion a été améliorée en insérant les pro-peptides SD ou LEISSTCDA entre le peptide signal de sécrétion et la séquence de la bactériocine. Il a été montré que cette insertions n’affectent pas l’activité antibactérienne. L’analyse in silico de l’opéron responsable de la production de pédiocine chez la bactérie productrice sauvage a révélé que le gène pedC code une protéine prédite comme thiol-disulfide oxydoréductase, suggérant un rôle de cette protéine dans le statut redox des cystéines de la pédiocine. La co-expression de PedC avec la pédiocine recombinante a permis d’augmenter son pouvoir antibactérien. Les résultats obtenus pendant cette thèse ont ainsi montré que la production de pédiocine par L. lactis peut être améliorée par fonctionnalisation de l’extrémité N-terminale sans effet significatif sur le potentiel antibactérien et que PedC joue un rôle majeur dans le potentiel antibactérien de la pédiocine / Lactococcus lactis is considered an efficient cell factory for recombinant protein production. It is able to produce and secrete class IIa bacteriocins such as pediocin PA-1 via the general secretion (Sec) pathway. However, the positive charges at the N-terminus of pediocin PA-1 might impair secretion via the Sec secretion pathway and the obtained recombinant pediocin has been described as less potent than the pediocin from the natural producer. The impact of two propeptides on the production yield and on the potency of recombinant pediocins was investigated. The nucleotide sequences encoding the propeptides SD or LEISSTCDA were inserted between the sequence encoding the signal peptide of Usp45 and the structural gene of the mature pediocin PA-1. Both propeptides improved secretion of the recombinant pediocins. Although no major impact on the antibacterial activity of recombinant pediocins was observed, all recombinant bacteriocins produced in L. lactis were less potent than wildtype pediocin. Co-expression of the putative thiol-disulfide oxidoreductase PedC, which is encoded by the pediocin PA-1 operon, with the recombinant pediocins allowed to significantly decrease the minimal inhibitory concentration of the produced bacteriocins. To our knowledge, this report shows for the first time that the propeptides SD or LEISSTCDA lead to an improved secretion of recombinant pediocins with apparently no effect on the antibacterial potency and that PedC plays a major role in the potency of pediocin