Carnobacterium est un genre bactérien présent dans une grande diversité d’environnements et de produits alimentaires. L’objectif de ce travail est d’approfondir les connaissances sur C. maltaromaticum (C. m) par une étude génomique. Neuf génomes de Carnobacterium, dont 5 de C. m, ont été analysés. C. m DSM20342 MX5 possède un génome de 3,85 Mbp, le plus grand génome parmi les LAB connus. Les souches de C. m et C. divergens présenteraient une surface cellulaire caractérisée par une grande diversité moléculaire. Les propriétés de surface qui en découlent seraient à relier à la capacité de ces deux espèces à coloniser différents habitats. Les souches de C. m isolées de différents produits laitiers se caractérisent par une grande diversité génomique. Afin de caractériser le niveau de diversité, les gènes impliqués dans les voies d’utilisation du lactose (voie Tagatose-6Phosphate, gènes lac) et du galactose (voie Leloir, gènes gal) ont été caractérisés au sein du genre Carnobacterium et recherchés par PCR chez 42 souches de C. m. Les deux voies sont organisées différemment chez les différentes souches de C. m. L’analyse au niveau de la population révèle une dissémination des deux voies au sein des 4 lignées de cette population et suggère que les gènes lac et gal ont évolué selon un schéma complexe, reflet du haut niveau de diversité génétique de la population. La recherche de ces gènes au sein des 237 génomes de LAB indique qu’ils présentent un niveau de diversité élevé parmi les différents genres bactériens constituant le groupe des LAB, avec une dominance de la présence de la voie de Leloir. Ce niveau de diversité génétique est retrouvé à l’échelle de l’espèce chez C. m. / Carnobacterium bacteria are present in a wide variety of environments and foods. The objective of this thesis is to deepen the knowledge on C. maltaromaticum (C. m) by a comparative genomic approach. Nine Carnobacterium genomes, including 5 C. m, available on the platform MicroScope were analyzed and compared. C. m DSM20342 MX5 is the largest genome among LAB. Detailed analysis the presence of a high molecular diversity of cell surface proteins in C. m and C. divergens, while the three other Carnobacterium species present only few proteins on their surfaces. This can be related to the ability of these two species to colonize different habitats. Furthermore, C. m strains isolated from various dairy products are characterized by a large genomic diversity. In order to characterize this diversity, genes involved in lactose (Tagatose-6Phosphate pathway, lac genes) and galactose (Leloir pathway, gal genes) metabolic pathways were identified within Carnobacterium genus and detected by PCR in 42 C. m strains. Both pathways are present and organized differently in the C. m strains. The analysis of these genes at the population level shows a spread of the two pathways within the 4 lineages of this population and suggest that the lac and gal genes have evolved in a complex pattern, which reflects the high level of genetic diversity of the population. These genes were characterized in 237 LAB genome and exhibit a high degree of diversity among the different bacterial genera of the LAB group, with a dominance of the presence of the Leloir pathway. This level of genetic diversity is found at the species level for C. m.

Compétition et diversité sont des phénomènes majeurs en microbiologie. Dans le secteur de l’agroalimentaire, la compétition est à la base de la biopréservation, un procédé dont l’objectif est d’inhiber des microorganismes indésirables par l’utilisation de microorganismes compétiteurs. La diversité microbienne est quant à elle à l’origine de la diversité de produits fermentés et en particulier de la typicité des fromages. Pourtant, l’écologie de la compétition microbienne dans les aliments et le lien avec la diversité microbienne sont très mal connus. L’objectif de ces travaux de thèse était d’une part d’étudier la diversité et d’autre part la compétition chez une bactérie représentative de l’écosystème fromager. Le modèle d’étude choisi est la bactérie lactique Carnobacterium maltaromaticum. Une analyse de diversité de 21 souches de C. maltaromaticum a été réalisée par MultiLocus Sequence Typing (MLST) et a permis de compléter la structure connue de la population de C. maltaromaticum. Cette étude a permis de révéler la présence de 56 génotypes au sein d’une collection de 71 souches, montrant une grande diversité génétique au sein de cette espèce. La compétition par interférence a été étudiée par réalisation de tests de compétition à haut débit. Chaque test de compétition mettait en jeu deux souches de la collection, une souche en situation d’expédition et une souche en situation de réception. Au total 5776 tests ont été réalisés à partir de la collection de 76 souches. Les résultats ont révélé que 60% des souches inhibaient au moins une autre souche de la collection indiquant que la compétition intraspécifique est majeure au sein de l’espèce C. maltaromaticum. Par ailleurs, une grande variabilité de largeur de spectre d’inhibition et de spectre de sensibilité a été observée. Une approche d’analyse de réseau a révélé une architecture « nested » du réseau compétitif suggérant que l’inhibition dépend non seulement des caractéristiques antagonistes des souches inhibitrices mais également du niveau de sensibilité des souches réceptrices. Une analyse génomique de 26 souches de la collection a été réalisée en vue de prédire leur contenu en gènes codant la synthèse de substances antagonistes et a permis d’identifier des gènes codant potentiellement des bactériocines. En conclusion, ces travaux de thèse ont montré que l’espèce Carnobacterium maltaromaticum est d’une part caractérisée par une grande diversité génétique et que d’autre part la compétition par interférence est fréquente au sein de la population / Competition and diversity are major phenomena in microbiology. In the agri-food sector, competition is the very basis of biopreservation, a process which objective is to inhibit undesirable microorganisms through the use of microbial competitors. Microbial diversity lies at the origin of the diversity of fermented products and particularly of the typicality of cheeses. However, the ecology of microbial competition in food and the link with microbial diversity are poorly understood. The goal of this thesis was to study the diversity and the competition of a representative model bacterium of the cheese ecosystem. The study model chosen is the lactic acid bacterium Carnobacterium maltaromaticum. An analysis of the diversity of 21 strains of C. maltaromaticum was performed by MultiLocus Sequence Typing (MLST) and allowed to complete the scheme of C. maltaromaticum population structure. This study revealed the presence of 56 genotypes among a collection of 71 strains, showing a high genetic diversity within this species. Interference competition was studied by performing high-throughput competition assays. Each competition assay involved two strains, one in the position of the sender strain and the other in the position of the receiver. In total, 5776 tests were performed on a collection of 76 strains. The results revealed that 60% of strains inhibited at least one other strain of the collection, indicating that intraspecific competition is major in C. maltaromaticum. Moreover, a large variability in the width of inhibition and sensitivity spectra has been observed. A network analysis approach revealed a nested architecture of the competitive network, suggesting that inhibition depends not only on the antagonistic characteristics of the inhibitory strains but also on the level of sensitivity of the receiver strains. A genomic analysis of 26 strains from the collection was performed in order to predict their gene content encoding the synthesis of antagonistic substances, and it allowed the identification of genes potentially encoding bacteriocins. In conclusion, this thesis has shown that the species Carnobacterium maltaromaticum is characterized by a high genetic diversity and that interference competition is frequent in the population