Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le suivi de la croissance et de l’activité de la microflore fongique de surface des fromages de type Camembert demeure un défi actuel. Cet écosystème est principalement composé de Geotrichum candidum et de Penicillium camemberti. Ces mycètes sont responsables de l’apparence et du développement des caractéristiques sensorielles pendant la période d’affinage des fromages à croûte fleurie. Ils ont donc un intérêt technologique pour l’industrie fromagère. Malgré leur importance, peu de travaux ont porté sur l’étude approfondie de l’écosystème de surface des fromages à croûte fleurie en cours d’affinage. Étant donné la nature filamenteuse, envahissante et multicellulaire des mycètes, les méthodes traditionnelles de dénombrement sur milieu gélosé sont imprécises. Pour y remédier, une méthode de quantification par PCR en temps réel (qPCR) a permis de suivre une population mixte contenant les mycètes les plus communs (Penicillium camemberti, Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii et Kluyveromyces lactis) sur des Camembert‐modèles, en fonction du temps d’affinage. En général, P. camemberti et G. candidum dominent l'écosystème et K. lactis demeure peu abondant. Lorsque D. hansenii est présent, il inhibe la croissance de K. lactis en plus de réduire celle des autres mycètes. Les informations aujourd’hui disponibles concernant ces mycètes sont principalement d’ordre biochimique et les gènes portés par G. candidum et par P. camemberti, de même que leurs profils d’expression pendant l’affinage sont peu décrits. La première étude métatranscriptomique de l’écosystème fongique du fromage Camembert a donc été réalisée et une base de données appelée CamemBank01 contenant près de 8000 gènes a pu être générée. L’annotation fonctionnelle des séquences obtenues a révélé que les fonctions prédominantes retrouvées dans CamemBank01 étaient associées au développement des propriétés sensorielles et que ces fonctions étaient principalement exprimées dans les deux premières semaines de l’affinage. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que plusieurs gènes exprimés pendant l’affinage du Camembert pourraient servir de biomarqueurs. Les travaux futurs amèneront une meilleure compréhension de l’activité de ces champignons et permettront une utilisation optimale des ferments d’affinage. / Camembert cheese is characterised by a fungal microbiota which forms a complex surface ecosystem that has been little studied until now. Monitoring growth and activity during the ripening period remains a challenge. This ecosystem is mainly composed of Geotrichum candidum and Penicillium camemberti, but other yeasts such as Kluyveromyces lactis and Debaryomyces hansenii may be present. All these Fungi are responsible for the appearance and the development of typical sensory characteristics of mold ripened cheeses that develop during the ripening period and are therefore of technological interest for the cheese industry. Despite their importance, little work has focused on the in-depth study of this ecosystem. Given the filamentous and invasive nature of multicellular Fungi, traditional microbiological methods on agar medium are imprecise. A real time PCR (qPCR) has therefore been developed for the monitoring of mixed cultures containing the most common fungi (P. camemberti, G. candidum, D. hansenii and K. lactis) for the ripening of Soft Cheese Model Curds (SCMC). The results show that P. camemberti and G. candidum quickly dominate the ecosystem while K. lactis remains less abundant. When D. hansenii is added to the ripening culture, the growth of all other Fungi is reduced, except for K. lactis which is completely inhibited. General knowledge concerning these Fungi consist mostly on biochemical data, and genetic information carried by P. camemberti and G. candidum are poorly described. Moreover, their expression profiles during ripening are still unknown. CamemBank01 and its almost 8000 genes is then the first transcriptomic study concerning these fungi. Functional annotation of the sequences obtained revealed that the predominant functions found in CamemBank01 were associated with the development of the sensory properties and that these functions were expressed mainly within the first two weeks of ripening. The results presented in this work suggest that numerous genes expressed during Camembert ripening could be potential biomarkers. Future work should focus on better understanding the activity of these fungi and allow optimal use of ripening cultures.

L’objectif de cette étude était de vérifier la biocompatibilité entre les mycètes du fromage Camembert et les bactéries lactiques (probiotiques ou d’affinage). La plupart des souches fongiques utilisées ont été isolées de laits en provenance du terroir québécois et deux laits d’origines différentes ont servi pour la fabrication de caillés modèles. La spectrophotométrie automatisée (SA) a été employée pour présélectionner des mélanges de souches mycéliennes et bactériennes biocompatibles. Des milieux à base de lait furent fermentés par des mycètes et étaient ensuite inoculés avec les bactéries. La croissance préalable des mycètes stimulait ou inhibait les bactéries, mais les effets étaient mineurs et variaient selon les souches. Par la suite, afin de confirmer ces résultats, des caillés modèles ont été inoculés simultanément par des combinaisons de bactéries et de mycètes. L’absence d’inhibition des bactéries par les mycètes observée en SA a été confirmée, mais les interactions en caillé modèle différaient de celles notées en SA en raison de l’évolution différente du pH dans les deux séries expérimentales. Finalement, des fromages Camembert probiotiques ont été fabriqués avec des souches du terroir et commerciales. Le Camembert s’est révélé un aliment intéressant pour favoriser la survie des bactéries lactiques. Par contre, aucun mélange de souches fongiques n’a été systématiquement meilleur qu’un autre pour stimuler la viabilité des probiotiques. / This study was carried out to verify the biocompatibility between the mycetes of Camembert cheese and lactic cultures (probiotic and ripening strains). Most of the fungi strains used had been isolated from different milk sources over the province of Quebec (Canada) and two different kinds of milk were used to produce cheese slurries. Automated spectrophotometry (AS) was employed to screen some biocompatible pairings of mycete and bacterial strains. A milk medium was fermented by yeasts and moulds and then inoculated with bacteria. The previous growth of the mycetes was sometimes stimulatory and sometimes inhibitory, but the effects were minor and varied as a function of the strains. Subsequently, to confirm these AS results, cheese slurries were inoculated simultaneously with different strains combinations. Finally, pilot scale Camembert cheese was produced to verify its ability to support probiotic bacterial cultures viability. The absence of inhibition of the bacteria by the mycetes in SA was confirmed, but the interactions in the cheese slurries differed from those noted in AS because of the different pH patterns in the two experimental series. Camembert was shown to have potential to favour the viability of probiotic bacterial strains during ripening and storage. However, no mycete mix was systematically better than another to stimulate this viability.

Au contraire du Camembert traditionnel, la pré-acidification du Camembert stabilisé est limitée par l’inoculation des bactéries lactiques thermophiles à une température inférieure à celle de leur croissance optimale (35-39 °C). Geotrichum candidum est une levure essentielle pour l’affinage du fromage Camembert grâce à ses activités biochimiques. En outre, quelques études ont rapporté que cette levure a été détectée dans les fèces humaines suite à la digestion du Camembert. Cette présence pourrait être due soit à la résistance intrinsèque des souches de G. candidum ou en lien avec les propriétés protectrices de la matrice fromagère. L’objectif de notre étude était d’examiner l’effet protecteur procuré à la souche G. candidum LMA-1028, par les propriétés de la matrice du fromage Camembert pendant la digestion statique in vitro. Afin d’y parvenir, deux matrices liquides (i.e. lait 3,25 % matières grasses et un milieu de culture) ainsi que deux matrices fromagères (i.e. Camembert traditionnel et Camembert stabilisé) ont été analysées. La survie de G. candidum et la désintégration de matrices étudiées ont été évaluées à différents temps de digestion aux étapes buccale, gastrique et duodénale. La désintégration du lait et du milieu de culture était plus élevée que celle des matrices fromagères en raison de leur structure liquide. La désintégration du Camembert stabilisé est plus importante que celle du Camembert traditionnel, ceci pourrait être attribué entre autres à une composition en lipides plus élevée. Globalement, la teneur en matière grasse des matrices laitières contrôle la progression de la désintégration. Lors de la digestion in vitro, la survie de G. candidum a été évaluée. Les résultats sur la viabilité de G. candidum LMA-1028 ont montré que cette souche est hautement résistante. La composition, la structure et les propriétés physicochimiques des matrices laitières n’ont pas amélioré la viabilité de G. candidum LMA-1028 pendant le transit gastro-intestinal. / Compared to traditional Camembert-type cheese, stabilized Camembert’s pre-acidification is limited using thermophilic lactic acid bacteria that are inoculated and used under their optimal growth temperature (35-39 °C). Geotrichum candidum is an essential ripening yeast of Camembert cheese due to its biochemical activities. Incidentally, it has been detected in human feces after Camembert consumption. However, this observation could be due either to the intrinsic G. candidum resistance to the gastrointestinal condition or to the protective properties of the Camembert cheese matrix. This study examines the putative protective effect of the cheese matrix on G. candidum LMA-1028 viability during static in vitro digestion. For this purpose, two liquid matrices (i.e. culture medium and pasteurized whole milk (3.25 %fat)) and two Camembert-type cheese variety (i.e. traditional and stabilized) were analyzed. G. candidum LMA-1028 survival under digestive stress was investigated at five digestion times (oral: 2 min, gastric: 60 and 120 min and duodenal: 60 and 120 min), while matrix disintegration was evaluated at three times (oral: 2 min, gastric: 120 min and duodenal: 120 min). Milk and culture medium matrices displayed higher disintegration than cheese matrices due to their liquid nature. The lowest measured disintegration of traditional Camembert compared to stabilized cheese matrix could be attributed to the higher fat content. Overall, dairy matrices disintegration was significantly modulated by the matrix fat content. The structure of the casein networks of milk and Camembert cheeses appears to modulate the accessibility of digestive juice into these matrices during gastric digestion. The difference in the original structure of both Camembert cheese matrices led to different rates of gastric disintegration and resulted in different rates of fat release. When comparing viability counts, G. candidum LMA-1028 showed a high intrinsic resistance to simulated gastrointestinal stresses. Camembert cheese matrices as well as milk didn’t bring additional protection to the studied strain LMA-1028.

Le but de ce projet était d’enrichir le fromage Cottage et le fromage Camembert en vitamine D sans perte ni contamination du lactosérum. Pour le fromage Cottage, son procédé de fabrication présente un avantage particulier, car la vitamine D peut être ajoutée après l’étape du soutirage. Il n’y a donc pas de perte de vitamine D pendant l’égouttage, ni de modifications des propriétés du fromage. Pour le Camembert, il a été possible d’éliminer l’étape de soutirage grâce au concept de «pré-fromage liquide» obtenu en combinant un rétentat d’ultrafiltration de lait écrémé à de la crème. La vitamine D a été ajoutée à ce «pré-fromage liquide» qui possède la même composition qu’un Camembert avant sa transformation en fromage. Avec cette technique, l’égouttage du lactosérum est absent et la perte en vitamine D est nulle, mais les propriétés microbiologiques, physico-chimiques et sensorielles des fromages s’en trouvent modifiées.

Les macroalgues Palmaria palmata et Saccharina longicruris sont riches en nutriments et contiennent des molécules antioxydantes ainsi que des inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA). C’est également le cas du fromage de type Camembert. Cependant, l’impact de la combinaison de ces deux aliments sur la bioactivité globale est inconnu. Une analyse de la composition nutritionnelle des algues montre que P. palmata était la plus riche en protéines et en sucres totaux. S. longicruris avait un contenu plus élevé en fibres totales, minéraux totaux, sodium, potassium et lipides. Les capacités antioxydante et inhibitrice de l’ECA de l’extrait soluble > 1 kDa de S. longicruris étaient supérieures à celle de P. palmata. Trois différents traitements de fromages modèles ont été étudiés : un contrôle (CC), un modèle contenant 2 % de P. palmata (C2PP) et un autre contenant 2 % de S. longicruris (C2SL). Durant l’affinage (20 jours), l’évolution du pH du caillé des trois traitements était significativement similaire, partant de 4,89 et terminant à 6,77. La même tendance a été observée pour la capacité antioxydante (ORAC), débutant de 0 pour finir à 41,28 mmol TE/g de fromage. La capacité inhibitrice de l’ECA des trois traitements était significativement similaire au jour 0 (13,20%) et au jour 20 (58,27%). Par contre, C2SL n’avait pas la même courbe d’évolution que CC et C2PP. Ces résultats ont permis de valider la richesse nutritionnelle et des bioactivités des macroalgues. Aucun changement n’a été observé sur le développement et la bioactivité finale des deux fromages aux algues. / Seaweeds Palmaria palmata and Saccharina longicruris have high nutritional value and contain antioxidants and angiotensin-converting enzyme (ACE)-inhibitor compounds. This is also applicable to Camembert-type cheese. However, the impact of combining these two foods on the global bioactivity is unknown. The nutritional composition of the two dried seaweeds was characterized. P. palmata had the highest protein and total carbohydrate contents. S. longicruris had the highest contents in total fiber, total minerals, sodium, potassium and lipids. The antioxidant capacity (ORAC) and ACE-inhibitor activity of S. longicruris soluble extract > 1 kDa were higher than P. palmata. Three different types of cheese were studied: cheese control (CC) without seaweeds, cheese with 2% of P. palmata (C2PP) and cheese with 2% of S. longicruris (C2SL). During ripening (20 days), the curd pH of all treatments was significantly similar, starting from 4.89 and finishing at 6.77. The same trend was observed for their ORAC values, starting at 0 and then reached 41.28 mmol TE/g of cheese. The ACE-inhibitor capacity of the three treatments was significantly similar, at day 0 (13.20%) and day 20 (58.27%). On the other hand, C2SL did not have the same evolution curve as CC and C2PP. These results have shown and validated the nutritional value and bioactivities of seaweeds. Also, at the concentration of 2% of seaweeds, no impact was observed on the development and final bioactivities of the two seaweeds cheeses.

Réduire le sodium dans les aliments transformés est une recommandation de Santé Canada. Or, le NaCl a un effet barrière reconnu sur la croissance des microorganismes. Des souches de L. monocytogenes et S. aureus ont été génotypées et étudiées selon leur tolérance au NaCl. Leur cinétique de croissance a été étudiée dans des caillés modèles Camembert soumis à différentes réductions en NaCl ou substitutions partielles par du KCl. La croissance de L. monocytogenes était légèrement supérieure à la surface de caillés réduits de 30 % de NaCl alors qu’au centre, l’utilisation du KCl permettait une diminution de sa croissance. Les conditions expérimentées ont permis la survie de S. aureus dans tous les caillés. Dans chacun des cas, il y a eu croissance inacceptable des pathogènes du point de vue de l’innocuité alimentaire : le risque relié à leur croissance dans un Camembert est donc peu influencé par les conditions salines.

Santé Canada encourage les transformateurs à réduire le contenu en NaCl dans plusieurs aliments, dont les fromages, puisque sa surconsommation est associée à plusieurs problèmes de santé. L'effet causé par la réduction du NaCl dans le Camembert, ou de sa substitution partielle par du KCl, sur la qualité globale de ce fromage n'est pas connu. Le but du projet visait à étudier la cinétique d'incorporation du sodium et du potassium lors du saumurage d'un Camembert commercial afin de produire des fromages réduits en NaCl et substitués par du KCl. Ces nouvelles conditions ont ensuite permis d'étudier le comportement des ferments fongiques d'affinage Penicillium camemberti et Geotrichum candidum. Les résultats ont démontré une modification du profil de croissance des deux espèces, plus accentuée chez G. candidum, en fonction des modifications salines apportées. L'impact causé par ces changements de comportement doit maintenant être évalué au niveau de l'activité spécifique des deux espèces.

L'identification et l'isolement des levures et des moisissures sont souvent problématiques. Le but principal de cette étude est le développement de nouvelles méthodes de détection des mycètes sans mise en culture. Un protocole d'extraction d'ADN de mycètes dans le fromage Camembert de même que deux méthodes de détection moléculaire des mycètes ont été mis au point; la T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism), et l'ARISA (Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis). Elles sont assez sensibles pour détecter les différences entre les communautés fongiques d'un fromage selon le lot, le procédé de fabrication et le temps de maturation. Les résultats montrent que les populations fongiques de la croûte et du centre ne se différencient pas avant 3 jours de maturation. La stabilisation des fromages provoque un changement de flores dans le centre des fromages. La différence de formats (150 g vs 1 kg) induit quant à lui un changement au niveau de la flore de surface. Neuf genres fongiques ont pu être identifiés : Cladosporium sp., Debaryomyces sp., Geotrichum sp., Kluyveromyces sp., Mucor sp., Pénicillium sp., Pichia sp., Saccharomyces sp. et Yarrowia sp. / Identification and isolation of yeasts and moulds can often be problematic. The goal of the present study was to develop a new molecular approach for the detection and identification of fungi without the use of traditional culture methods. A protocol of fungi DNA extraction directly from cheese as well as two molecular detection methods, TRFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) and ARISA (Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis), were developed. These techniques detected differences between microbial communities from different batches of cheese, manufacturing process or maturation time. Results showed that the fungal population of the rind and the center were similar before 3 days of maturation. The stabilization of the cheese modified the center flora and the difference in formats (150 g vs 1 kg) induced a change in the surface flora. Nine fungi could be identified: Cladosporium sp., Debaryomyces sp., Geotrichum sp., Kluyveromyces sp., Mucor sp., Pénicillium sp., Pichia sp., Saccharomyces sp., and Yarrowia sp.