Lors de travaux antérieurs, un bio-ingrédient permettant la bioconservation du saumon fumé à froid et ayant une forte activité anti-Listeria fut développé et caractérisé. Il consiste en un milieu de culture fermenté par C. divergens M35 et contenant la bactériocine produite par la souche, soit la divergicine M35. Par contre, les conditions de production actuelles ne permettent pas une utilisation efficace et rentable de ce bio-ingrédient. L'objectif de ce travail est de répondre à ces problématiques. Dans un premier temps, un milieu de culture de grade alimentaire favorisant une forte et rapide croissance de C. divergens M35 et stimulant la production de la divergicine a été développé. Un criblage de différentes sources d'azote, de carbone et de sels a permis de déterminer que la mélasse de canne et le sucre de table (saccharose) sont les sources de carbone de choix, la source d'azote préférentielle reste l'extrait de levure et que l'acétate de sodium stimule la production en bactériocines. Ce milieu fut testé en fermenteur de 30L afin d'évaluer l'effet de la mise à l'échelle. Le milieu créé permet d'atteindre une biomasse de 9,04 log(UFC/mL) et une activité de 1,3X10⁵ AU/mL en 7h. Il s'agit d'une amélioration significative quant à la performance, mais aussi au coût du milieu de culture (0,89$/L) en comparaison à la référence, le milieu MRS (7$/L). Dans un deuxième temps, il a été démontré que le séchage par atomisation est bien plus efficace que la lyophilisation afin de produire un bio-ingrédient biologiquement stable. Le séchage par atomisation permet d'obtenir un bio-ingrédient sec possédant une viabilité de 9,85 log(UFC/g) et une activité anti-Listeria de 1,6X10⁶ AU/g. Ce procédé permet d'avoir une production rentable du bio-ingrédient M35.

La divergicine M35 est un peptide antimicrobien produit par une souche d'origine marine de Carnobacterium divergens M35 (C. divergens M35) et ayant une activité inhibitrice très marquée contre Listeria monocytogenes (L. monocytogenes). L'étude de son mode d'action est nécessaire à l'optimisation de son utilisation comme agent de bioconservation de certains aliments ainsi que son acceptation par l'industrie alimentaire. Afin de décrypter son mécanisme d'action, des mutants résistants à la divergicine M35 ont été développés à partir d'une souche alimentaire de L. monocytogenes LSD530 (DivM ou vD) par exposition progressive de la souche sauvage (DivS) à différentes concentrations. DivM présente une fréquence de mutation de 4xlO-2 et son phénotype de résistance est stable après 50 générations. Le profil de croissance de DivM montre plus de résistance aux lysozymes et/ou bactériocines par rapport à la souche sauvage de L. monocytogenes LSD530. Aucune différence du profil plasmidique et protéinique n'a pu être notée entre le mutant et la souche sauvage. L'étude des conséquences biologiques de la divergicine M35 (5ug/ml) sur les souches de DivS et DivM a permis de démontrer que la divergicine M35 induit la mort de la cellule par une lyse cellulaire accompagnée de l'hydrolyse d'ATP et d'un flux de potassium. L'étude de l'interaction cytologique entre la divergicine M35 et des membranes synthétiques (liposomes) a montré que la divergicine M35 n'interagit pas nécessairement avec une cible membranaire protéique spécifique. Il semble qu'une interaction électrostatique entre la divergicine M35 et la membrane est nécessaire pour causer des dommages cellulaires. D'autres mutants ont été développés contre des bactériocines de classe Ha (pédiocine PA-1 (vP) et thermophilicine B (vB)), et des bactériocines de classe I (nisine A (vA) et nisine Z (vZ)), afin de comparer leurs mécanismes de résistance avec celui de la divergicine M35. Tous les mutants développés présentent des différences au niveau du profil de croissance, de production d'acide lactique, et de l'efflux de potassium par rapport à la souche sauvage. Ces mutants présentent aussi des différences au niveau de leur sensibilité à différents antibiotiques, qui laisse présager une modification de la composition de la membrane cellulaire. L'analyse de la composition de la membrane chez tous les mutants développés montre un contenu plus élevé en acide gras saturés (C16:0 et C18:0) et un teneur plus faible en acides gras insaturés (C18:2 et C22:5) par rapport à la souche sauvage. Cette modification dans la composition de la membrane des mutants la rend plus rigide et limite les échanges des nutriments entre les milieux extra- et intracellulaire. L'étude de la résistance croisée (bactériocines/mutants) permet de conclure qu'une utilisation combinée des deux classes de bactériocines I et Ha serait nécessaire afin de limiter le développement et l'émergence des variants résistants. Finalement, une étude comparative du mode d'action des bactériocines et celui des toxines a montré que la divergicine M35 agit sur les canaux potassiques (canaux K+ ) voltage dépendants (Kv) de même que ceux activés par Ca2+ (Kca) entraînant une augmentation du flux potassique. / Divergicin M35 is an antimicrobial peptide produced by Carnobacterium divergens M35 (C. divergens M35), with a potential activity against Listeria monocytogenes (L. monocytogenes). The study of the mode action of divergicin M35 was necessary to optimise its use as a bio-conservation agent and its acceptance by the food industry. Mutant (DivM) of L. monocytogenes LSD53O was developed by a progressive exposition of the wild type strain of L. monocytogenes LSD530 (DivS) to different concentrations of divergicin M35. DivM was stable after 50 generations and its resistance frequency was estimated at 4.10"2 . No difference in total DNA and total protein profile was observed between the DivM and DivS strains. The biological conséquences of divergicin M35 on DivS and DivM strains were studied. Divergicin M35 presents an inductive effect on cellular autolysis, hydrolysis of ATP and potassium efflux. Divergicin M35 interacts with cell membrane in absence of a protein receptor probably involving electrostatic interaction. In this study, variants resistant to nisin A (vA), nisin Z (vZ), pediocin PA-1 (vP), and thermophilicin B (vB) were developed from sensitive DivS strains. Differences in acidogenous capacity, potassium efflux and growth rate were observed between DivS and ail resistant mutants. Bacteriocin resistance acquirement appeared to substantially affect the antibiogram profile of ail variants resistant strains which correlated with the compositional changes in their cell-membrane. Resistant mutants present a higher content of saturated fatty acid (Cl6:0 and Cl8:0) and a lower content of unsaturated fatty acid (Cl8:2 and C22:5) compared to the wild type stain. The cell membrane modification increases the membrane rigidity and reduces nutrients exchange between extra- and intracellular medium. The study of cross resistance between bacteriocin and mutant strains indicated that the use of combined classes I and Ha bacteriocin can limit the development of resistant strains. The comparison of the mode action of divergicin M35 and different toxins on potassium channel showed that divergicin M35 interacts with both voltage and calcium dependent potassium channel resulting in an increase of potassium efflux and consequently the amplification of inhibitory activity.