Le microbiote du lait cru est un déterminant majeur de sa qualité et de celle des produits dérivés. Dans les fermes laitières, l'hygiène et la santé du pis, les fèces, la litière et les fourrages conservés sont les principales sources de microorganismes qui contaminent l'environnement de l'étable et qui peuvent se retrouver dans le lait. Les ensilages de légumineuses et de graminées produits par fermentation lactique, outre les bactéries lactiques, sont riches en espèces microbiennes dont la prévalence, la diversité et l'abondance dépendent de facteurs incontrôlables tels que les paramètres environnementaux, et de facteurs contrôlables tels que les pratiques de gestion adoptées par les fermiers. Le choix du type de fourrages parmi lesquels le foin, les ensilages d'herbe/légume ou de maïs, l'utilisation ou non d'inoculants, le type d'inoculant commercial utilisé et les types de structures d'entreposage sont autant d'éléments qui influencent la composition microbienne des ensilages et dont la gestion a un impact peu documenté sur la qualité microbiologique du lait cru. Les travaux de cette thèse portent sur l'écologie microbienne des fourrages préservés et l'évaluation de leur contribution à la contamination du lait cru de vache. Pour ce faire, des méthodes de préservation d'échantillons de lait cru à base d'azidiol ou de bronopol ont été évaluées pour leur capacité à maintenir intactes la viabilité et l'abondance des communautés bactériennes présentes. Des échantillons de foin, d'ensilages inoculés et non inoculés, et de lait cru ont été prélevés deux fois, à l'automne 2015 et au printemps 2016 dans 24 fermes laitières au Québec. Les analyses métataxonomiques et des charges microbiennes déterminées par PCR quantitative après le traitement ou non des cellules microbiennes au propidium monoazide ont montré que l'azidiol combiné au diméthyle sulfoxide et une température de -20 °C permet de stabiliser le microbiote du lait cru pendant au moins 30 jours, et que l'azidiol seul maintient l'intégrité des communautés bactériennes pendant 10 jours à 4 °C. Ces études ont également démontré que le séquençage à haut-débit des régions V3-V4 et V6-V8 du gène codant pour l'ARN ribosomique 16S génère des données dont l'exploitation peut conduire à des conclusions plus ou moins divergentes selon les hypothèses de départ. L'importance d'un choix judicieux de la région hyper variable à séquencer est soulignée. Nos résultats ont révélé des différences entre le microbiote du foin et celui des ensilages, ainsi qu'entre les types d'ensilage inoculés et non inoculés. De plus, les rations alimentaires à base de foin, d'ensilage d'herbe/légume non inoculé, d'un mélange d'ensilage d'herbe/légume non inoculé et d'ensilage de maïs inoculé, ou d'un mélange d'ensilage d'herbe/légume et de maïs inoculés et non inoculés partagent jusqu'à 31 % de leur microbiote identifié au niveau de variants de séquences avec le lait cru produit dans les fermes correspondantes. Les taxons plausiblement transférés des fourrages au lait appartiennent surtout aux Proteobacteria, Firmicutes et Actinobacteria. Les résultats obtenus suggèrent que la contamination bactérienne du lait cru par les fourrages se fait de manière aléatoire. Il ressort de nos études que ces taxons supposément transférés des ensilages sont en grande partie responsables des différences observées entre les communautés bactériennes du lait des cinq types de rations. Bien que les structures phylogénétiques des échantillons de lait produits par les vaches alimentées avec les rations d'ensilages non inoculés ou inoculés se soient montrées significativement différentes, il est difficile de conclure sur l'impact réel des inoculants sur la qualité microbiologique du lait cru. L'analyse des réseaux de co-occurrence et de co-exclusion au sein du microbiote a révélé d'une part, dans les ensilages les interactions entre les bactéries lactiques et non-lactiques qui pourraient considérablement influencer le processus de fermentation et ultimement la qualité du produit final, et d'autre part, dans le lait des niches microbiennes associées aux sites de contamination du lait dans l'environnement à la ferme. Par l'implémentation des méthodes d'analyses multivariées et multi-table intégrant le microbiote et les paramètres physico-chimiques des matrices alimentaires échantillonnées, cette thèse propose une approche d'exploitation des données de métataxonomique permettant d'approfondir nos connaissances de la microbiologie du lait cru et des produits laitiers. / The microbiota of raw bovine milk is tightly associated with its quality and that of derivatives. On dairy farms, udder health, faeces, beddings, and fermented forage are among the main sources of milk microbial contaminants. Grass/legume and corn silage obtained by lactic fermentation harbour complex microbial community of which the diversity, the prevalence, and abundance are driven by uncontrollable factors such as environmental conditions, or controllable factors inherent to farm management practices. Forage types including hay, grass/legume or corn silage, the use of microbial additives and their commercial types, and the types of storage structures may influence community assembly of mature silage. However, the impact of forage management practices on the raw milk microbiota is not fully understood. This thesis aimed at investigating the microbial ecology of preserved forage and assessing their contribution to the raw milk contamination. To do so, the ability of milk sample preservation methods based on azidiol or bronopol to maintain viable and stable microbiota over time was assessed. Forage and raw milk samples were collected twice from 24 dairy farms in Quebec, in the fall 2015 and the spring 2016. Analyses of metataxonomic and qPCR-based bacterial load data derived from cells treated or not with propidium monoazide to account for viability showed that azidiol combined with dimethyl sulfoxide prevented the microbiota instability of raw milk stored at -20 °C for at least 30 days. Azidiol used alone was additionally found to keep the microbiota in milk samples intact for up to 10 days when stored at 4 °C. It was demonstrated that for hypothesis-driven microbiota studies, divergent conclusions can be drawn from hight-throughput sequencing of the V3-V4 and V6-V8 hypervariable regions of the 16S rRNA gene pool. The importance of the hypervariable region to target is therefore highlighted. Our study revealed differences between hay microbiota and that of silage, whether inoculated or not. Moreover, forage ration combinations shared up to 31 % of their bacterial phylotypes with raw milk samples produced in the corresponding farms. Taxa that were probably transferred from forage ration combinations to raw milk encompassed the phyla Proteobacteria, Firmicutes, and Actinobacteria. Our results suggested that raw milk contamination on the farm occurs erratically, and that transferred taxa were mainly involved in differential abundance outcomes. Although the microbiota of milk samples associated with the five forage ration combinations exhibited differences in phylogenetic composition, concluding on the effects of microbial additives used for ensiling is a challenge. In this thesis, the analysis of bacteria interaction networks showed that co-occurrence or co-exclusion of lactic and non-lactic bacteria might considerably affect the microbiological quality of mature silage at feed-out. On the other hand, the same analysis performed with milk samples revealed microbial niches associated with milk contamination points on the farm environment. Through the implementation of multivariate multi-table analysis methods that integrated data from the microbiota and from the physicochemical characteristics of the sampled matrices, this thesis suggests methodological approaches that exploit metataxonomic data to deepen our knowledge of the raw milk microbiota and dairy products.

Ce travail a été réalisé au sein d'un vaste programme d'étude géomicrobiologique des déserts chauds (faisant partie du programme Géomicrobiologie des milieux extrêmes, Geomex, du CNRS). Nous avons étudié le sable des dunes de Merzouga, Maroc, et la communauté de<br />bactéries qui vit à la surface des grains de sable. Nous avons décrit la diversité bactérienne à l'échelle d'un échantillon de sable, par séquençage de l'ADNr 16S. Nous avons considéré les bactéries cultivables et la diversité<br />totale par extraction d'ADN du sable. La faible biomasse, liée aux stress de l'environnement désertique, ne se traduit pas par une réduction de la diversité bactérienne (environ 750 taxons sont présents), mais par une très<br />faible fréquence de chacun des taxons, mesurée en individus par taxon et par gramme de sable.<br /><br />Nous avons réalisé une caractérisation fine des grains qui constituent le sable et défini six catégories de grains, selon les phases qui constituent la masse du grain mais aussi les placages (notamment d'oxydes de fer et de<br />matière organique) à la surface des grains. Une approche originale de culture grain-par-grain a permis d'étudier la diversité bactérienne sur chacune des phases minérales. Cette approche a permis d'augmenter très sensiblement<br />le taux de mise en culture (nombre de bactéries cultivables par rapport au nombre total estimé de cellules), et de révéler une diversité différente de la<br />diversité globale initialement décrite. Nous avons mis en évidence des groupes bactériens adhérant particulièrement fermement aux minéraux.<br /><br />Enfin, nous avons commencé à réaliser une estimation des conditions requises pour l'activité bactérienne. Pour cela nous avons incubé le sable dans des chambres où l'humidité relative de l'air était contrôlée. Les différents niveaux d'humidité relative de l'air ont été définis à partir d'enregistrements météorologiques détaillés de la région de Merzouga. La première conclusion à laquelle nous sommes parvenus est que seule l'humidité correspondant aux fins de nuits d'hiver permet un développement bactérien rapide.

Le sel joue un rôle essentiel dans la conservation des produits de charcuterie puisqu’il inhibe le développement bactérien. Or les recommandations nutritionnelles visent à réduire les teneurs en sel dans les denrées alimentaires. Les objectifs de ce projet de thèse étaient (1) de caractériser la communauté bactérienne des chipolatas et le phénomène d’altération sous l’effet d’une réduction de sel et (2) de corréler la dégradation organoleptique des produits aux modifications de la communauté bactérienne.Nous avons tout d’abord caractérisé l’altération des chipolatas par des mesures sensorielles et physico-chimiques. Les travaux démontrent que l’intensité de l’altération est plus importante quand la teneur en sel est réduite et plus particulièrement lorsque les chipolatas sont conditionnées sous atmosphère modifiée. L’altération est caractérisée par la production d’odeurs soufrées, aigres et rances, une diminution du pH des chipolatas et une augmentation de la production d’exsudat.Parallèlement, nous avons décrit la diversité bactérienne des chipolatas altérées par analyse des ARNr 16S bactériens et l’abondance des espèces bactériennes a été quantifiée par qPCR. Par ces méthodes, nous avons pu distinguer la population dominante de la population sous-dominante. La baisse de sel entraine un déséquilibre d’abondance entre ces deux populations et ce déséquilibre résulte non pas de l’augmentation des espèces dominantes mais d’une diminution d’abondance des espèces sous-dominantes.Pour comprendre le rôle respectif de ces populations bactériennes, nous avons analysé leurs activités métaboliques par approche RNAseq. Les travaux montrent une forte activité métabolique des espèces sous-dominantes. Lorsque le sel est en plus faible concentration, l’expression des gènes de Serratia spp. impliqués dans la fermentation du pyruvate pour produire de l’éthanol, du CO2 et de l’acétate est plus importante. La production d’acétate par cette espèce bactérienne peut être reliée aux défauts d’altération observés (baisse de pH, production d’exsudat, odeur aigre).Ces travaux démontrent que le sel impacte la communauté bactérienne des chipolatas (abondance et activités métaboliques) et que cette perturbation compromet la qualité organoleptique des produits. / Salt content plays a key role in meat product preservation since it inhibits bacterial growth. However, dietary guidelines aim to reduce salt content in food. The objectives of this study were (1) to characterize the bacterial community of raw pork sausages and the spoilage phenomenon of these products under salt reduction conditions and (2) to correlate the organoleptic deterioration of the products to modifications in bacterial community.We first characterized the raw pork sausages spoilage by sensory and physicochemical analysis. The work demonstrates that spoilage intensity is greater under a reduced salt content, particularly when sausages are packaged under modified atmosphere. The spoilage is characterized by the production of sulfur, sour and rancid off-odors, a decrease in pH of the sausages and an increase of exudate production.At the same time, we described the bacterial diversity of spoiled sausages through 16S rRNA analysis. Abundance of bacterial species was quantified by qPCR. With these methods, we were able to distinguish the dominant population from the subdominant population. Reducing salt content causes an abundance imbalance between these two populations. This imbalance does not result from an increase of the dominant species; it results from a decrease in abundance of subdominant species.To understand the roles of these bacterial populations, we analyzed their metabolic activities by RNA-Seq approach. The works highlight a high metabolic activity of the subdominant species. When the salt concentration is lowest, the expression of Serratia sp. genes involved in the fermentation of pyruvate to produce ethanol, CO2 and acetate is most important. The acetate production may be connected to the spoilage defaults observed (decrease in pH, exudate production and sour off-odors).These studies reveal that salt reduction impacts the bacterial community of raw pork sausages (abundance and metabolic activities) and this disruption compromises the organoleptic quality of the products.

Les bactéries jouent un rôle important dans le fonctionnement d'un écosystème aquatique et sont les joueurs clés de la boucle microbienne et du cycle du carbone. Le bactérioplancton est très abondant dans les lacs et les rivières et les récentes découvertes en biologie moléculaire ont démontré que ces communautés sont très diverses. Une question primordiale dans le domaine de l'écologie microbienne est comment la diversité de ces microorganismes est connectée à leur capacité métabolique et à leur activité dans l'environnement. Dans une communauté bactérienne, ce ne sont pas toutes les bactéries qui sont actives également et il y a une gamme continue d'activités des cellules mortes aux cellules hautement actives. Il est encore imprécis de dire que les différents états physiologiques sont associés à des taxa spécifiques ou si l'activité est distribuée de façon homogène à travers tous les taxa. Cette étude explore la connexion entre les états physiologiques et la composition taxonomique dans les communautés bactériennes de lacs. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur les cellules avec un contenu élevé et bas d'acides nucléiques et les cellules avec une membrane intacte ou endommagée. Dans le premier cas, le colorant nucléique Syto 13 permettra de différencier les cellules à haut et bas taux d'acides nucléiques. Pour l'intégrité des membranes cellulaires, celles-ci seront étudiées avec Baclight, un produit composé de deux colorants. Nous avons analysé les fractions en utilisant la cytométrie en flux et le triage cellulaire pour séparer physiquement les fractions bactériennes. Les échantillons ont été ensuite concentrés et l'ADN résultant a été extrait, amplifié et analysé en utilisant la DGGE. Les résultats montrent qu'il y a une différence entre la composition taxonomique et les différents états physiologiques, i.e. ce ne sont pas les mêmes espèces que l'on retrouve entre les cellules avec une membrane intacte et endommagée et entre les bactéries à haut taux ou bas taux d'acides nucléiques. Ces différences sont observées par la présence ou l'absence de bandes (DGGE) et plus souvent dans l'intensité des bandes. Ces résultats tentent de montrer qu'une connexion existe entre les états physiologiques et la composition taxonomique des communautés bactériennes, ce qui pourrait avoir des implications au niveau du fonctionnement et de la régulation de ces communautés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Triage cellulaire, composition bactérienne, lacs, état physiologique, DGGE, bactérioplancton

L’effet de la température et de la composition du milieu en nutriments sur les propriétés des spores (résistance et germination) de B. cereus a été largement étudié contrairement à l'effet de l'anaérobiose. Or, les cellules végétatives de B. cereus peuvent se retrouver dans une grande variété de milieux naturels avec un faible niveau d'oxygène (intestin, sol, lignes de traitement des aliments…) où la sporulation peut avoir lieu. Les spores produites dans ces conditions anaérobies pourraient donc avoir des propriétés particulières. Dans ce travail, un panel de 18 souches de B. cereus appartenant aux groupes phylogénétiques de II à VII a été étudié pour sa capacité à sporuler en anaérobiose dans un milieu de sporulation approprié que nous avons développé (MODS). En anaérobiose, la capacité de sporulation a été plus faible et plus hétérogène qu’en aérobiose. La souche AH187 a produit le niveau de spores le plus important en anaérobiose, elle a donc été choisie pour étudier les propriétés de ces spores. Les spores produites en anaérobiose étaient plus résistantes à la chaleur humide entre 90°C et 100°C, à 1M de NaOH, 1M d'acide nitreux et à la lumière pulsée. Aucune différence dans la résistance à 5 % de peroxyde d'hydrogène ou à 0.25 mM de formaldéhyde, ni aux UV-C, n'a été observée entre les deux conditions. En présence de L- alanine, les spores produites en anaérobiose germaient plus efficacement que celles produites en aérobiose tandis qu’aucune différence dans la germination n’a été observée en présence d'inosine. Aucune différence dans la taille des spores produites dans les deux conditions n’a été observée par microscopie électronique à transmission. Toutefois, les spores obtenues dans des conditions anaérobies avaient un exosporium endommagé ou dans certains cas un exosporium complètement détaché, contrairement aux spores produites dans des conditions aérobies. Afin de comprendre les différences dans la capacité de sporulation de B.cereus entre les 2 conditions, des PCR en temps réel (RT-PCR) ont été utilisées pour étudier l'expression des gènes de l'initiation de la sporulation spo0A, spo0B, spo0F, KinA et kinB. Les cinétiques d'expressions des gènes spo0A, spo0B, spo0F et KinA avaient la même tendance. Ils étaient caractérisés par une expression plus élevée en anaérobiose par rapport à l’aérobiose au début et à la fin de la phase exponentielle de croissance. En outre, l'expression du gène kinB était caractérisée par une augmentation en anaérobiose par rapport à l’aérobiose pour atteindre un pic entre 4 h (milieu de phase exponentielle) et 6 h (début de phase stationnaire) de croissance. Les gènes spo0A, spo0B, spo0F, KinA et kinB sont exprimés de manière différentielle entre l’aérobiose et l’anaérobiose. Ces données pourraient aider à comprendre la différence de capacité de sporulation de B. cereus entre la condition aérobie et anaérobie / The effect of temperature and nutrient composition of the medium on B. cereus spore properties (resistance and germination) has been extensively studied unlike to the effect of anaerobiosis. Nevertheless, B. cereus vegetative cells can be found in a large variety of natural environments with low oxygen level (intestine, soil, food processing line) where sporulation take place. Spores produced in these anaerobic environments could have particular properties. In this work, a panel of B. cereus strains belonging to phylogenetic groups II to VII was studied for their capacity to sporulate in anaerobiosis in an appropriate sporulation medium we developed (MODS). In anaerobiosis, sporulation ability was lower and more heterogeneous than in aerobiosis. The B. cereus AH187 strain produced the highest level of spores in anaerobiosis, it was therefore chosen to study spore properties. Spores produced in anaerobiosis were more resistant to wet heat from 90°C to 100 °C, 1M NaOH, 1M nitrous acid and pulsed light. No difference in resistance to 5 % hydrogen peroxide or 0.25 mM formaldehyde or UV-C was observed between these two conditions. In the presence of L-alanine, spores produced in anaerobiosis germinated more efficiently than spore produced in aerobiosis. No difference in germination was observed with inosine. No difference in the spores size produced in the two conditions was observed by transmission electron microscopy. However, spores obtained under anaerobic conditions had a damaged exosporium, or in some cases a completely detached exosporium, unlike spores produced under aerobic conditions. To understand differences in sporulation ability between both conditions, Real-time reverse transcription-PCR was used to study the expression the expression of sporulation initiation genes spo0A, spo0B, spo0F, kinA and kinB. The kinetics of gene expression spo0A, spo0B, spo0F and kinA had the same trend. They were characterized by a higher expression in anaerobiosis compared to aerobiosis at the beginning and the end of exponential growth phase. Furthermore, kinB gene expression was characterized by an increase in anaerobiosis compared to aerobiosis to achieve a peak between 4 (middle exponential phase) and 6 (early stationary phase) hours of growth. The spo0A, spo0B, spo0F, kinA and kinB genes are differentially expressed between aerobiosis and anaerobiosis. These data may help to understand the difference in B. cereus sporulation capacity between aerobic and anaerobic condition

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / La baie de Sept-Îles (BSI) abrite le port minéralier le plus important en Amérique du Nord, de même que quelques industries qui œuvrent dans l'extraction, la transformation et l'exportation de matière minérale. Afin de déterminer les impacts de ces activités portuaires d'importance sur les communautés de microorganismes, ainsi que des changements climatiques sur cet écosystème côtier, une combinaison du biosuivi environnemental et de l'approche paléoécologique a été utilisée dans ce projet. Grâce à la méthode de biosuivi environnemental, en analysant les échantillons d'eau de surface, les conditions de base actuelles de la BSI peuvent être déterminées, tandis qu'avec l'approche paléoécologique et l'analyse de sédiment, ce sont les variations temporelles du passé qui peuvent être déterminées. Les objectifs du projet sont d'évaluer la biomasse photosynthétique estivale dans les eaux de surface de la baie de Sept-Îles, d'explorer la diversité et la répartition des producteurs primaires dans ces eaux et d'explorer les assemblages de pigments présents dans une archive sédimentaire provenant de la BSI afin de quantifier les changements survenus depuis les 550 dernières années. Pour ce faire, les assemblages de pigments algaux et bactériens contenus dans les échantillons d'eau de surface et de sédiment ont été analysés avec la méthode de chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Puisque chaque pigment est associé à un ou plusieurs taxons algaux ou bactériens, l'état de la communauté phytoplanctonique et benthique, ainsi que la biomasse algale de la BSI peuvent être estimés. Les résultats de ce projet de recherche nous permettent de conclure qu'il est difficile de déceler des effets des industries ou de l'achalandage maritime récent, bien qu'il semble que certains pigments soient moins abondants dans les sédiments récents que dans le passé, représentant l'ère préindustriel. Il est également difficile de distinguer les effets anthropiques directs des effets naturels liés aux changements climatiques. Pour cela, on devrait intégrer des marqueurs industriels spécifiques, tels certains métaux lourds ou particules relâchés par les industries. Ce travail contribue aux connaissances et à la compréhension de la dynamique à long-terme de l'environnement aquatique de la région de Sept-Îles. / The Bay of Sept-Iles (BSI) is home to the largest mineral port in North America, as well as a few industries involved in the extraction, processing, and export of mineral material. To determine the impacts of these important port activities and climate change on microbial communities, a combination of environmental biomonitoring and paleoecological approach was used in this project. Through the environmental biomonitoring method, by analyzing surface water samples, the current baseline conditions of the BSI can be determined, while with the paleoecological approach and sediment analysis, it is the temporal variations of the past that can be determined. The objectives of the project are to evaluate summer photosynthetic biomass in the surface waters of Sept-Iles Bay, to explore the diversity and distribution of primary producers in these waters, and to explore pigment assemblages present in a sedimentary archive from the BSI to quantify changes over the last 550 years. To do this, the assemblages of algal and bacterial pigments contained in the surface water and sediment samples were analyzed using the High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) method. Since each pigment is associated with one or more algal or bacterial taxa, the state of the phytoplankton and benthic community, as well as the algal biomass of the BSI can be estimated. The results of this research project allow us to conclude that it is difficult to detect the effects of recent industries or maritime traffic, although it appears that some pigments are less abundant in recent sediments than in the past, representing the pre-industrial era. It is also difficult to distinguish direct anthropogenic effects from natural effects related to climate change. For this, we should integrate specific industrial markers, such as certain heavy metals or particles released by industries. This work contributes to the knowledge and understanding of the long-term dynamics of the aquatic environment of the Sept-Iles region.

Titre de l'écran-titre (visionné le 9 avril 2024) / Recouvrant la glace surélevée de Ward Hunt (traduction libre de *Ward Hunt Ice Rise, WHIR*) (Nunavut, Canada), des trous reconnus comme étant des points chauds de diversité microbienne avec des taux d'infection virale très élevés y sont retrouvés. La WHIR est actuellement stable, mais elle fait face aux conséquences des changements climatiques drastiques. Ce milieu naturel est éloigné des activités anthropiques et peut servir de référence avant d'être irréversiblement impacté. De plus, les communautés microbiennes des cryoconites ont su développer des gènes de résistance aux antibiotiques (GRA) loin de l'influence anthropique. Ainsi, les objectifs seront de caractériser la diversité et l'abondance virale et bactérienne dans l'eau de fonte et les sédiments des cryoconites. De plus, la présence de GRA, associés ou non aux virus sera identifiée. Les hypothèses sont les suivantes ; i) que les sédiments présentent une richesse relativement élevée de taxons viraux et bactériens par rapport à l'eau de fonte ; ii) que l'eau de fonte et les sédiments hébergeront des taxons spécifiques, entraînant un indice de dissimilarité élevé ; et iii) que les sédiments agiront comme un réservoir naturel de multiples GRA et que les virus joueront un rôle dans la dissémination de ces gènes. Une analyse par métagénomique a permis de conclure que l'eau de fonte présente une diversité microbienne plus élevée en comparaison avec les sédiments et que huit familles de GRA ont été retrouvées dans les sédiments de cryoconites, mais aucun GRA n'a été associé aux virus. Cette étude apporte donc de nouvelles données sur la diversité microbienne et recense la présence de GRA des cryoconites de l'Arctique canadien situés sur la WHIR. / Covering the Ward Hunt Ice Rise (Nunavut, Canada), meltwater-filled holes recognized as hotspots of microbial and viral diversity are present. While the Ward Hunt Ice Rise (WHIR) is currently stable, it is experiencing drastic climatic changes. Consequently, this pristine and remote environment can serve as a reference point for the future impacts of climate change. Moreover, cryoconite communities may support antimicrobial resistance gene (ARG) profiles, which have developed in isolation from anthropogenic antimicrobial pollution. Identifying environmentally intrinsic ARGs could serve as a comparative baseline to future community change. The objectives of this work were to characterize viral and bacterial diversity and abundance in meltwater and sediments. Additionally, the presence of ARGs within cryoconites was assessed, as was their association or lack thereof, with viral genomes. The hypotheses are: i) that sediments exhibit a relatively high richness of viral and bacterial taxa compared to meltwater; ii) that meltwater and sediments potentially harbor specific taxa, leading to a high dissimilarity index; and iii) it is hypothesized that sediments will act as a natural reservoir for multiple ARGs, with viruses playing a role in the dissemination of these genes. Metagenomic analyses revealed that meltwater represents the highest microbial diversity compared to sediments. Eight families of ARGs were identified in cryoconite sediments, but none were associated with viruses. This study provides new insights into microbial diversity and documents the presence of ARGs from Canadian Arctic cryoconites in the LIA.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des composés ubiquitaires issus de la combustion incomplète de matières organiques. Ils sont à l'origine de pollutions de l'environnement, surtout liées à l'exploitation des produits pétroliers, car ce sont des composés toxiques pour les êtres vivants et pour l'homme en particulier. De nombreuses bactéries capables de dégrader les HAP ont été isolées et étudiées, mais celles qui les dégradent in situ sont mal connues, car moins de 5% des bactéries du sol sont cultivables en laboratoire. Le premier objectif de cette étude était d'identifier les bactéries qui dégradent les HAP dans le sol par des méthodes moléculaires indépendantes de la culture. A cette fin, une stratégie de marquage isotopique in situ a été mise en œuvre qui repose sur l'utilisation du phénanthrène, un HAP à trois cycles, dans lequel l'isotope naturel du carbone a été remplacé par le 13C. Cette molécule a été introduite comme traceur dans des microcosmes contenant du sol provenant d'un bassin de rétention des eaux de ruissellement d'autoroute. Les bactéries ayant incorporé le 13C ont ensuite été identifiées par séquençage des gènes d'ARNr 16S amplifiés à partir de l'ADN marqué extrait du sol. Les résultats montrent que des Betaprotéobactéries peu étudiées à ce jour, appartenant aux genres Acidovorax, Rhodoferax, Hydrogenophaga et Thiobacillus, ainsi que des Rhodocyclaceae, étaient les principaux acteurs de la dégradation du phénanthrène. La prépondérance des Betaprotéobactéries a été établie par des mesures de PCR quantitative. Une analyse dynamique de la diversité bactérienne a montré que celle-ci changeait en fonction de la biodisponibilité du phénanthrène. En outre, la diversité d'arène-dioxygénases impliquées dans la dégradation des HAP a été explorée sur le plan phylogénétique et fonctionnel. Nous avons ainsi détecté des séquences nouvelles, pour la plupart apparentées à des dioxygénases de Sphingomonadales et de Burkholderiales. Grâce à la construction et l'expression d'enzymes hybrides, il a été possible, pour la première fois, d'associer une activité catalytique d'oxydation des HAP à des séquences partielles de gènes, amplifiées à partir de l'ADN du sol. Les résultats obtenus et les outils mis au point dans cette étude pourront servir à développer des méthodes de diagnostic et de suivi de biodégradation de polluants, par exemple dans le cadre d'opérations de bioremédiation de sites pollués par les HAP.

Aedes albopictus et Aedes aegypti sont des moustiques vecteurs d’arbovirus tels que le virus de la dengue et le virus du chikungunya. En plus des virus transmis, les moustiques hébergent également des bactéries dont certaines affectent la biologie des hôtes. Par exemple, la bactérie Wolbachia infecte naturellement Aedes albopictus. Comme chez la plupart des insectes, cette bactérie est un parasite qui manipule la reproduction du moustique et peut également interagir avec certains pathogènes, modifiant ainsi la transmission du pathogène par le moustique hôte. Hors Wolbachia, peu d’études ont été consacrées à l’étude des populations bactériennes hébergées par les moustiques du genre Aedes et aux interactions entre ces populations bactériennes et les arbovirus transmis. Dans ce contexte, le travail de cette thèse a consisté à caractériser la diversité des communautés bactériennes des moustiques du genre Aedes et à explorer l’interférence possible entre le compartiment bactérien et le virus chikungunya. L’utilisation de techniques telles que les isolements bactériens, l’amplification par PCR, la DGGE et l’hybridation in situ ont permis de détecter et localiser certaines bactéries présentes chez des populations naturelles et de laboratoires d’Aedes. Ces populations appartiennent aux Alpha, Beta et Gammaprotéobactéries ainsi qu’aux Firmicutes. L’étude de la dynamique des communautés bactériennes symbiotiques et de l’infection par le virus chikungunya chez Aedes albopictus par PCR quantitative et puces taxonomiques a révélé l’existence d’interactions entre les différents partenaires de ce système vectoriel / Aedes albopictus and Aedes aegypti transmit a large number of arboviruses, including dengue and chikungunya. In addition to viruses, mosquitoes harbour other symbionts that are able to affect its biology. For instance, the bacterium Wolbachia infects naturally Aedes albopictus. As for many insects, this bacterium is an obligate parasite that manipulates the host reproduction and can also interact with pathogens, modifying the transmission of the pathogens by the mosquitoes. Except Wolbachia, little is known about the bacteria associated with Aedes mosquitoes. First, we detected and localized bacteria in field-caught and laboratory populations of Aedes, using culture and non-culture methods including PCR, DGGE and in situ hybridization. The bacterial populations belonged to Alpha, Beta and Gammaproteobacteria as well as to Firmicutes. Then, the effects of chikungunya infection on Wolbachia and total bacterial community were measured using quantitative PCR and taxonomic microarrays. Results showed interactions between the different partners in this vectorial system

Les folates sont des vitamines indispensables à tous les âges, particulièrement pendant la grossesse et l’enfance, étant donné leur fonction dans la division cellulaire. Le régime alimentaire en Afrique est essentiellement basé sur les céréales, consommées toujours après transformation. La fermentation est l’un des moyens de transformation des céréales pouvant augmenter les folates dans les aliments. L’objectif de ce travail était d’utiliser la fermentation pour augmenter les ingérés en folates des populations africaines via la consommation d’aliments céréaliers fermentés. Sept aliments céréaliers fermentés couramment consommés en Afrique de l’Ouest ont été investigués. La plupart des aliments avaient des teneurs en folates (1,8–31,3 µg/100g matière fraîche) inférieures à celles des céréales de départ (13,8-73,4 µg/100g matière fraîche). Des pertes en folates ont lieu au cours de certaines étapes de procédés dont le décorticage, le séchage, le trempage, le broyage et la filtration. Toutefois, la fermentation a permis une augmentation de la teneur en folates dans certains aliments. La bioaccessibilité des folates, évaluée à l'aide d'un modèle de digestion statique in vitro, variait de 23% à 81%. Elle était influencée par la matrice alimentaire et la stabilité des folates au cours de la digestion. Il a été calculé qu’au maximum 8% des besoins journaliers en folates des jeunes enfants consommant l’un des aliments étudiés pourraient être couverts. Des essais d’inoculation de bouillies fermentés à base de mil avec des souches de bactéries lactiques sélectionnées pour leurs propriétés nutritionnelles (synthèse de folates, hydrolyse de l’amidon) permettaient d’augmenter significativement les teneurs en folates (jusqu’à 8,7 µg/100 g matière fraîche) par rapport à leur équivalent préparées de manière traditionnelle (2,5-5,4 µg/100 g matière fraîche). L’inoculation par un pied-de-cuve provenant d’une fermentation spontanée permettait aussi une augmentation significative des teneurs folates (jusqu’à 7,4 µg/100 g matière fraîche). La caractérisation de la diversité bactérienne de 7 aliments céréaliers fermentés du Burkina Faso, d’Ethiopie et de la Finlande montrait que les bactéries lactiques du genre Lactobacillus, Enterococcus, Weissella, Pediococcus, Lactococcus et Streptococcus étaient les principaux acteurs de la fermentation de ces aliments. Toutefois, une présence non négligeable d’autres microorganismes potentiellement pathogènes des genres Bacillus, Pseudomonas, Staphylococcus, Erwinia, Klebsiella, Escherichia et Acinetobacter a été identifiée. Cette contamination était liée à certaines étapes du procédé de transformation des céréales dont le stockage et broyage dans les moulins publics. Ces microorganismes pathogènes étaient réduits par fermentation et finalement éliminés après l'étape de cuisson. / Folates represent an essential vitamin in the human diet at all ages, particularly during pregnancy and infancy, as it is required for the production of new cells. In many African countries, the main staple foods are based on cereals, which are always consumed after processing. Fermentation is one of the processing, which could increase folate contents in foods. The objective of this work was to increase folates intake of African people through the consumption of cereal-based fermented foods using fermentation. Seven types of cereal-based fermented foods (CBFF), commonly consumed in West Africa, were investigated in this study. Total folate content of cereal-based fermented ranged between 1.8 and 31.3 µg/100g fresh weight, and was almost always lower than in the raw material (13.8-73.4 µg/100g fresh weight). Folate losses occurred during some processing steps like debranning, soaking and drying steps. However, fermentation was able to increase the folate content in some CBFF. Folate bioaccessibility was assessed using a static in vitro digestion model, and ranged from 23% to 81%. The bioaccessible folate content was influenced by total folate content, the structure of food matrices that modulated folate release, and folate stability during digestion process. Calculations of the contributions of CBFF to the reference nutrient intake for folate showed that folate intakes from these foods would cover a maximum of 8% of the folate requirements for young children. Porridges prepared with starter cultures of lactic acid bacteria selected for the nutritional properties (folate synthesis, starch hydrolysis) had significantly higher folate contents (up to 8.7 µg/100 g fresh matter) than the porridge prepared using the traditional process (2.5-5.4 µg/100 g fresh matter). Back slopping using an inoculum from a spontaneous fermentation also enabled an interesting increase in folate contents (up to 7.4 µg/100 g fresh matter). The bacterial diversity of seven cereal-based fermented foods from Burkina Faso, Ethiopia and Finland were assessed using 16S rRNA amplicon sequencing. Lactic acid bacteria genus, including Lactobacillus, Enterococcus, Weissella, Pediococcus, Lactococcus and Streptococcus were the main bacteria present in cereal-based fermented foods. Several potentially pathogenic bacteria, namely, Bacillus, Pseudomonas, Staphylococcus, Erwinia, Escherichia, Klebsiella and Acinetobacter were also found in some intermediary products resulting from storage and wet milling. These microorganisms were reduced by fermentation and finally removed after the cooking step.