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Une méthode de dosage des EPS basée sur l'ultrafiltration (UF) du milieu fermenté a été mise au point. Cette méthode récupère entre 83 et 104% de l'EPS ajouté d'une solution avec une concentration d'EPS connue (40-1500 mg/l). La production d'EPS a été suivie avec la nouvelle méthode lors de fermentations en batch. La méthode d'UF a été rapide (8h), précise et simple, et a requis seulement un petit volume d'échantillon (1 à 5 ml). Des fermentations dans un milieu de perméat de lactosérum supplémenté (SWP) avec 5 ou 8% (w/w) de perméat de lactosérum un poudre (WP), 1% (w/w) d'extrait de levure, des minéraux et du Tween-80 ont été conduites. Des comptes cellulaires (1.3 · 1010 CFU/ml) et une production d'EPS (2350 mg/l) très élevés ont été obtenus lors de fermentations en batch avec des cellules libres dans le SWP. Une méthode de mesure de la biomasse immobilisée, basée sur l'analyse d'ADN microbien a été mise au point. Cette méthode a dosé une biomasse immobilisée très élevée de 8.5 · 1011 CFU/ml lors des cultures en batch répété avec des cellules immobilisées. Une concentration élevée d'EPS (1808 mg/l) a été mesurée après le quatrième cycle, avec un temps d'incubation très court (7 h) résultant en une productivité volumétrique d'EPS élevée de 258 mg/l h. Lors d'une culture continue avec des cellules libres, une production d'EPS de 1808 mg/l et une productivité volumétrique de 542.6 mg/l·h ont été obtenues pour un taux de dilution (D) de 0.3 h-1. Une fermentation continue avec des cellules immobilisées dans un système à deux étages a été conduite pendant 32 jours. L'influence de la concentration en extrait de levure, de la température et du taux de dilution sur les productions de cellules, d'EPS et d'acide lactique a été étudiée. Un effet significatif (P<0.05) a été trouvé seulement pour la production d'acide lactique mais pas pour la production de biomasse ou d'EPS. Une biomasse immobilisée très élevée et stable, égale à 5.3 ± 1.8 · 1011 CFU/g de support a été mesurée. Un changement physiologique et morphologique de la culture avec une perte de la capacité à produire des EPS solubles (138 mg/l) a été observé, résultant en la formation d'agrégats macroscopiques. Avec le temps, la concentration d'agrégats dans les deux réacteurs a augmenté et les agrégats ont quitté le système par l'effluent avec une productivité volumétrique entre 5.68 et 49.54 g/l·h. Les agrégats contenaient une teneur en biomasse totale de 73.8 % et en EPS non-soluble de 14.2 % (w/w). Un contenu de biomasse viable de 4.32 ± 0.97 · 1012 CFU/g a également été mesuré. Ces agrégats pourraient avoir un grand potentiel d'exploitation comme produit synbiotique, avec des concentrations en cellules actives et en EPS très élevées. / A new method for EPS quantification based on ultrafiltration (UF) of fermented broth was developed. This method recovered between 83 and 104% of EPS in a solution with known concentration (40-1500 mg/l). The EPS production during batch fermentations was followed using the new method. The UF method was fast (8 h), accurate and simple, and required only small sample volumes (1 to 5 ml). Cultures were conducted in a supplemented whey permeate (SWP) medium containing 5 or 8% (w/w) whey permeate, 1% (w/w) yeast extract, minerals and Tween-80. Very high cell counts (1.3 · 1010 CFU/ml) and EPS productions (2350 mg/l) were obtained during batch fermentations with free cells. The cells were immobilized on solid supports and a method for immobilized biomass quantification, based on DNA analysis, was developed. This method measured a very high immobilized biomass of 8.5 · 1011 CFU/ml of support during repeated batch cultures. A high EPS concentration (1808 mg/l) was measured after the fourth cycle, with a very short incubation time (7 h) resulting in a high EPS volumetric productivity of 258 mg/l h. During continuous culture with free cells, an EPS production of 1808 mg/l and a volumetric productivity of 542.6 mg/l h was obtained for a dilution ratio (D) of 0.3 h-1. A 32-day continuous fermentation with cells immobilized in a two-stage bioreactor system was conducted. The influence of yeast extract concentration, temperature and dilution rate on the production of biomass, EPS and lactic acid was studied. A significant effect (P<0.05) was found only for lactic acid but not for biomass or EPS production. A very high and stable immobilized biomass equal to 5.3 ± 1.8 · 1011 CFU/g support was measured. A physiological and morphological change of the culture with the loss of the capacity to produce soluble EPS (138 mg/l) was observed, resulting in the formation of macroscopic aggregates. With time, the aggregate concentration in the two reactors increased and the aggregates left the system in the effluent with a volumetric productivity between 5.68 and 49.54 g/l h. The aggregates contained 73.8% total biomass and 14.2% insoluble EPS (w/w). A viable biomass content of 4.32 ± 0.97 · 1012 CFU/g was also measured. These aggregates could find applications as synbiotic food-ingredients with very high active cell and EPS concentrations.

Le microbiote intestinal est un écosystème complexe jouant un rôle très important dans la santé humaine. L’établissement du microbiote intestinal s’effectue dans la première année de vie. Afin de stimuler chez les enfants nourris avec des préparations infantiles les bifidobactéries et lactobacilles, les laits infantiles pourraient être supplémentés avec des probiotiques ou des prébiotiques. Cette supplémentation pourrait leur apporter une protection renforcée contre les troubles intestinaux, les infections et les risques allergiques. Les études in vivo chez les enfants étant difficiles à réaliser à cause de problèmes d’accessibilité et d’éthique, des outils permettant de faire des études in vitro ont été développés. Les systèmes de fermentation continu sont ceux qui se rapprochent le plus des conditions in vivo. Différents modèles ont été proposés, tous utilisent des bactéries fécales libres alors que la microflore bactérienne est présente à l’état planctonique et sessile dans le côlon. Peu de modèles in vitro ont été proposés pour simuler l’écosystème colique chez l’enfant. Le but de cette étude était donc de développer un nouveau modèle de fermentation colique avec cellules immobilisées pour simuler l’écosystème intestinal chez l’enfant. Nous avons montré qu’une microflore fécale pouvait être immobilisée et que sa diversité bactérienne était conservée au cours de la fermentation en continu. La composition et l’activité métabolique de la microflore bactérienne s’équilibraient en fonction des conditions de fermentation à des niveaux voisins de ceux observés in vivo chez l’enfant. Ensuite un modèle de fermentation en continu à trois réacteurs pour simuler le côlon proximal, distal et transverse chez l’enfant a été développé et validé. Ce nouveau modèle a ensuite permis de comparer les effets d’un prébiotique connu (fructooligosaccharide) et d’un exopolysaccharide produit par L. rhamnosus RW-9595M sur l’écosystème intestinal chez l’enfant. Le fructooligosaccharide testé influençait favorablement l’écosystème intestinal alors que l’exopolysaccharide n’était pas métabolisé par le microbiote intestinal chez les enfants. Ce nouveau modèle avec cellules immobilisées possède l’avantage d’obtenir une grande stabilité à la fois de la composition bactérienne et de l’activité métabolique de la microflore, faisant de ce nouveau modèle de fermentation colique un outil de travail pratique, fiable et facile à opérer. / The intestinal microbiota is a complex ecosystem playing a key role in human health. The intestinal microbiota establishment occurred during the first year of life. To stimulate bifidobacteria and lactobacilli in formula fed infants, infant formula could be supplemented with probiotics or prebiotics, food ingredient able to improve human health. This supplementation could provide to them a better protection against gastro-intestinal disorders, infections and allergic risks. In vivo studies are difficult to carry out in infants due to accessibility and ethic problems, then in vitro studies become important. Continuous fermentation systems display the closest conditions to those encountered in vivo. Different fermentation systems have been proposed, all are using free-cell cultures whereas in vivo bacteria are present in colon at planktonic and sessile states. To our knowledge only one in vitro model has been proposed to simulate infant colonic fermentation. The aim of this study was to develop a new in vitro system with immobilized cells to simulate infant colonic ecosystem. First a feasibility study was done, we showed that a complex fecal microflora could be immobilized and the inoculum bacterial diversity was conserved in the ecosystem established in the fermentation system. The bacterial composition and metabolic activities of the microbiota reached an equilibrium specific to the fermentation conditions tested. These equilibriums were closed to those detected in vivo in infant colon. Then a three-stage chemostat using immobilized fecal bacteria was developed and validate to simulate simultaneously, proximal, transverse and distal infant colon conditions. This last in vitro colonic fermentation model was used to compared the effect of a well-known prebiotic (fructooligosaccharide) with an exopolysaccharide produced by L. rhamnosus RW-9595M on the infant colonic microbiota. The fructooligosaccharide used beneficially influenced the bacterial ecosystem whereas exopolysaccharide substrate did not seem to be metabolized by infant colonic microbiota. The main advantage of this system with immobilized cells is the great stability of the bacterial composition and metabolic activities of the microflora established in the model. For this, the in vitro colonic fermentation system with immobilized cells is a very efficient tool, easy to operate and reliable.

Les bifidobactéries sont des bactéries probiotiques exerçant différents effets bénéfiques sur la santé de l’hôte. Parmi les effets revendiqués, la modulation des différentes fonctions immunitaires demeure l’un des effets les plus intéressants. Plusieurs travaux sont rapportés dans la littérature sur les effets immunomodulateurs de certaines souches probiotiques. Cependant, les résultats sont parfois controversés et les mécanismes impliqués dans cet effet immunomodulateur sont encore très peu élucidés. Le but de ce projet est d’évaluer le potentiel immunomodulateur de certaines souches de bifidobactéries isolées à partir de fèces de bébé, et d’identifier les mécanismes moléculaires par lesquels ces bifidobactéries exercent leurs effets sur les différentes fonctions immunitaires. Trois souches de bifidobactéries d’origine fécale productrices d’exopolysaccharides (B. thermoacidophilum RBL81, RBL82 et RBL64), une souche de Bifidobacterium lactis Bb12 et des souches ATCC (B. animalis, B. breve, B. longum, B. infantis, B. bifidum et B. pseudolongum) ont été utilisées. Les résultats obtenus montrent que la paroi cellulaire induit la plus forte stimulation de la prolifération cellulaire (splénocytes), accompagnée d’une forte production de IFN-γ et d’une augmentation de la sécrétion de IL-10. Une stimulation des fonctions immunitaires a également été observée avec le contenu cytoplasmique mais à un niveau moindre par rapport à la paroi. Par contre, les exopolysaccharides bruts ou fractionnés n’ont induit aucun effet. Une étude plus approfondie utilisant B. lactis Bb12 comme modèle a démontré que l’activité immunomodulatrice du contenu cytoplasmique est associée à la présence de peptides et/ou protéines acides, de poids moléculaire très variable et de faible hydrophobicité. Par ailleurs, le pouvoir immunogène de la paroi de bifidobactéries a été mise à profit pour produire des anticorps monoclonaux spécifiques capables de détecter les espèces du genre Bifidobacterium. Ces anticorps semblent être spécifiques à une protéine majeure d’environ 58 kDa de poids moléculaire (PM) commune à plusieurs bifidobactéries. Une fois purifiés, ces anticorps ont été utilisés pour développer un test d’immuno-culture original permettant la détection spécifique et sensible des bifidobactéries. / Probiotic bifidobacteria are known to have beneficial effects on host health. One of the interesting properties of these bacteria is their capacity to modulate the host immune function. However, the mechanisms by which the bifidobacteria influence the immune response are not well known. This project aimed to evaluate the immunodulatory potential of some bifidobacterial strains isolated from newborn feces. We tried to determine the cellular and molecular mechanisms involved in immune response induced by cytoplasmic content, cell wall and exopolysaccharides from bifidobacteria. Three exopolysaccharide-producing fecal strains of bifidobacteria (B. thermoacidophilum RBL81, RBL82, and RBL64) and a commercial available strain (Bifidobacterium lactis Bb12) were tested using mouse splenocytes. The results demonstrate that a high stimulation of cell proliferation and interferon-gamma (IFN-γ) production were induced by cell wall. In addition, a concomitant stimulation of interleukin-10 (IL-10) secretion was observed. The cytoplasmic content was also shown to be immunostimulating, but less than cell wall. However, the effects observed were dose or strain-species-dependent. B. lactis Bb12 was found to be significantly more immunostimulating than other bifidobacterial strains used. Partially fractionated peptides and acidic fraction from B. lactis Bb12 showed a low hydrophobicity and appeared heat stable and mitogenic. In contrast, no immunostimulating effects were induced by exopolysaccharides. The mitogenic properties of cell wall protein were then explored to develop specific monoclonal antibodies (Mab) able to detect bifidobacteria species in food. Common proteins were revealed in cell wall extracts from bifidobacteria (B. animalis, B. breve, B. longum, B. infantis, B. bifidum et B. pseudolongum). The proteins obtained were found to be immunonogenic in Balb/c mouse. Monoclonal antibodies (IgG) -anti-B. longum- produced cross-reacted with all bifidobacteria tested. The shared antigenicity shown by bifidobacteria was revealed by an epitope supported by a common protein of 58 kDa. This was confirmed by immune-transmission electron microscopy observation, which showed the specific interaction of these antibodies with bifidobacterial cell wall proteins. The Mab produced was also shown to be sensitive (105 cfu/ml) and specific to members of the bifidobacterial genus. The Mab developed allowed detection of viable cells of bifidobacteria using immuno-culture test. / Bifidubaktiri d iprubyuteken (probiotiques) i yetwassnen atas assagi, yeεni ţ-ţibaktiryin mara twarnunt i tgulliyin ţţakent ayen yelhan i tdawsa. Tibaktiriyin agi zemrent ad snernint kra n tsuγnin yeţhuddun γef tfekka mgal atanan n uεebbud d izerman n bnadem. D acu kan, ar assa, ur nessin ara amek tibaktiriyin stanent tafekka. Iswi n usenfar agi d anelmud n unezmar n usnerni n ustan n bifidubaktiri. Ayagi i wakken a d-naf isemduyen n kra n tsegrin n tsiluliyin (cellules) am iferdisen (éléments) yellan daxel, s-ufella neγ i d-deggirent ar berra γef tririt n uhuddu. Krad (3) n ccetlat n bifidubaktiri id-yekkan seg izerman llufan ţwalmendent ţwasdemrent ar yiwet n ccetla tamselγut Bifidobacterium lactis Bb12. Agmuden i d-nessufeγ qqaren-d d akken asnerni yelhan n ufadi n tsiluliyin n udihan (rate) n amumad, i d- yettabaε unerni amuqran n IFN-γ yakw d usennerni n usufeγ (sécrétion) n IL-10, yefkaten-id ulesi n tsilulit (paroi cellulaire). Ayen yellan daxel n tsilulit d tazunin-ines (ipeptidiyen yak tiprutiniyin) snernayent drus γef ulesi. Ma d ayen yεenan EPS (exopolysaccharides) ulac asnnerni i d-yekkan segsen. Ma d tiprutiniyin n ulesi n bifidubakiri (B. animalis, B. breve, B. longum, B. infantis, B. bifidum et B. pseudolongum) banent-ed d timesnerniyin timuqranin n uhareb γef tfekka n umumad (Balb/c) ssutuyent afares amuqran n tfekkamgalin. Tifekkamgalin i d-yeffγen d yiwet n txellalt (IgG) mgal B. longum ţwafursent-ed s trennawet u sknent-ed tasedmirt tanmidagt (réaction croisée) yakw d ccetlat nniden n bifidubakiri. Anecta yekka-d seg yiwet n teprutint (protéine) tamsihart i yezzayen 58 kd. Tulmist n tfekkamgalin i d-yefursen yeţwasentem-ed s usadez (test) ibaw i d- yelummzen mi ţ-nerεed yakkw d cctali nniden n tbaktiriyin. Tufin n bifidubaktiri yeddren s tfekkamgalin i d-yedran yefursen yedra-d s usadez n immuno-culture. Tifekkamgalin tulmisin i-d yekkan seg yiwet n txellayt id-nessenfel zemrent ad ţwaqedcent i tifin n cctali n bfidobktiri di tgwellyin.

Il existe différents modèles de gestion de la pollution diffuse par le phosphore en agriculture. Le modèle d’indice de risque de perte du phosphore (IRP) estime les risques environnementaux associés aux pratiques culturales et aux conditions édaphiques pour un terrain donné. Des analyses de sensibilité de l’IRP ont été faites pour les conditions de Beauce-Appalaches au Québec. La zone d’étude est caractérisée par une superficie de 1 030 067 ha dont 173 941 ha sont en culture, principalement en fourrage et pâturage. La précipitation moyenne annuelle atteint 1236,5 mm et la température moyenne annuelle est de 3,85 ºC. La zone d’étude présente essentiellement des sols de type loam, loam-limoneux, loam-argileux et loam-limono-argileux. Les coefficients de régression linéaires multiples ont servi d’indice de sensibilité pour évaluer l’influence des différentes composantes, variables intermédiaires et variables de base sur les valeurs de l’IRP. Les analyses de sensibilité présentées dans cette recherche sont basées sur la technique de Monte Carlo qui utilise les densités de probabilité et les fréquences relatives des variables d’entrée du modèle pour estimer leur influence sur les valeurs de sortie. Pour la zone d’étude, 81% de la variabilité de l’IRP est attribuée au sous-indice de source du phosphore et 17% au sous-indice de transport du phosphore. Ce sont les composantes PORGAN (doses d’engrais organiques phosphorés moins les besoins en phosphore des cultures), DRAIN (distance séparatrice des drains souterrains) et PTOTAL (doses d’engrais organiques et minéraux phosphorés moins les besoins en phosphore des cultures) qui influencent le plus la valeur de l’IRP. Une analyse de sensibilité sur les variables de base montre que le prélèvement de phosphore par la culture, la distance entre les drains et la quantité de phosphore sous forme organique appliquée au sol influencent le plus les valeurs de l’IRP.