Lactococcus lactis est une bactérie lactique très utilisée pour la fabrication de divers fromages. Cependant, cette bactérie est susceptible aux bactériophages qui peuvent causer sporadiquement des problèmes de fermentation. À cause de ces problèmes, les phages de L. lactis sont les plus étudiés après les entérophages. Néanmoins, bien des notions restent vagues au sujet de l’évolution et la biologie de ceux-ci, et ceci est particulièrement saillant pour les systèmes anti-phages. Au cours de ce projet, trois différents aspects de la biologie ces phages ont été abordés : leur diversité génétique, leur évolution, et les mécanismes anti-phages. Le séquençage du génome du phage P335 a permis de démontrer l’hétérogénéité des membres du groupe du même nom ainsi que de détecter l’émergence de sous-groupes à l’intérieur de celui-ci. De plus, un module de gènes morons a été identifié. Ces gènes possèdent de l’homologie avec des séquences provenant de prophages appartenant à d’autres taxons. Le second objectif a démontré la plasticité génétique des phages du groupe P335 et leur évolution en présence de deux mécanismes de résistance aux phages de type Abi. Un phage du groupe P335 a échangé jusqu’à 79% de son génome pour devenir résistant aux systèmes antiphages AbiK et AbiT. Les phages mutants ont acquis des nouveaux modules d’ADN provenant d’au moins deux prophages retrouvés dans le génome de leur hôte. Finalement, le mode d’action du mécanisme AbiT a été étudié. Plusieurs phages résistants à AbiT ont été isolés et caractérisés. Trois cibles ou activateurs d’AbiT ont été identifiés. Deux sont des gènes précoces dont la fonction est inconnue. Le troisième gène fait partie du module de morphogénèse et encode la protéine majeure de la capside. Lactococcus lactis et ses phages sont un modèle important pour la compréhension des interactions phage/hôte chez les bactéries lactiques. Ce projet a permis d’acquérir des connaissances sur la diversité génétique et l’évolution des phages du groupe P335. Ces phages possèdent une impressionnante plasticité génétique et leurs populations évoluent rapidement en présence d’une pression sélective, tels les systèmes anti-phages. Il s’est aussi avéré que le mode d’action mécanisme anti-phages AbiT est beaucoup plus complexe qu’initialement anticipé puisqu’il cible trois différentes composantes phagiques. / Lactococcus lactis is a lactic acid bacterium widely used for production of diverse cheeses. Nonetheless, this bacterium is susceptible to bacteriophages that are sporadically causing fermentation problems. The phages of L. lactis are among the most studied. However, many notions remain vague about their evolution and biology, and this is especially notable in response to anti-phage systems. Three different aspects of L. lactis phage biology were studied in this thesis: their genetic diversity, their evolution and the anti-phage mechanisms. The genome of the phage P335 was sequenced and analyzed revealing the heterogeneity of the groups bearing the same name and it was also possible to point out the emergence of sub-groups within this group. A module of moron genes possessing homology with prophages from other taxons was identified in the phage P335 illustrating the genomic plasticity of these phages. The second objective of this project was to demonstrate the genetic plasticity of the group P335 and their evolution when challenged with Abi phage resistance mechanisms. Phage mutants were isolated and characterized. One of the phage mutants had exchanged as much as 79% of its genome to acquire resistance to both AbiK and AbiT. The phage mutants have exchange genetic module from at least two different prophages within their host genome. Finally, AbiT mode of action was studied. Many phage mutants resistant to AbiT were isolated and characterized. Three AbiT targets/activators were identified. Two are early genes of unknown function. The third target is a late gene found in the morphogenesis module and is coding for the major capsid protein. Lactococcus lactis and their bacteriophages are an important model for the understanding of lactic acid bacteria phage/host interaction. This project increases our knowledge on the evolution of P335 phages and their genetic diversity. The amazing genetic plasticity of these phages allows their populations to rapidly evolve when confronted to a selective force such as anti-phage systems. Moreover, the mode of action of AbiT is more complex that initially estimated since it targets three phage components in different functional modules.

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1948. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliography.

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1951. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 50-53).

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1964. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.

La législation européenne impose la recherche d'entérotoxines staphylococciques dans les fromages si le niveau de S. aureus est supérieur à 105 ufc/g. Dans cette optique, l'objectif de cette thèse était de fournir des éléments scientifiques pour contrôler S. aureus par biopreservation. Dans un premier temps, la croissance de S. aureus a été suivie dans des fromages fermiers AOC Saint-nectaire. Dans ces fromages les populations de S. aureus se multiplient essentiellement durant les six premières heures de fabrication pour atteindre un maximum à 24 h. En fromages au lait cru, leur croissance et leur niveau maximal dépendraient de la concentration initiale dans le lait, du pH (en particulier pH à 6 h), de la température, mais le rôle des communautés microbiennes n'a pas pu être mis en évidence. Dans un deuxième temps, les capacités inhibitrices de souches de Lactococcus lactis et de Lactococcus garvieae ont été évaluées en lait microfiltré. L. lactis subsp. lactis inhiberait la croissance de S. aureus par abaissement du pH mais aussi par production d'H2O2 pour certaines souches. Par contre, le pH ne serait pas responsable de l'inhibition de S. aureus par L. garvieae. La compétition pour des acides aminés ne semblerait pas impliquée dans l'inhibition par L. lactis puisque cette espèce en synthétise de grande quantité en lait. Même si la thréonine, la phénylalanine, la méthionine, l’isoleucine et la valine deviennent limitants dans la co-culture de S. aureus avec L. garvieae, cette carence ne serait pas responsable de l'inhibition puisque leur ajout ne lève pas l'inhibition. Cependant du peroxyde d'hydrogène (3 mmol/l) produit par L. garvieae en co-culture en milieu BHI serait responsable de l'inhibition. En milieu de laboratoire, l'inhibition de S. aureus par L. garvieae est effective durant les premières heures de culture et diminue en cours d'incubation. Elle augmente avec la concentration de L. garvieae. Elle est plus forte à 24°C qu'à 30°C. Le rôle de la catalase de S. aureus dans l'interaction avec L. garvieae reste à préciser / The European legislation imposes the staphylococcal search for enterotoxins in cheeses if the level of S. aureus is higher than 105 ufc/g. Accordingly, the objective of this thesis was to provide scientific data to control S. aureus by biopreservation.In a first, the growth of S. aureus was monitored in farm cheeses AOC Saint-Nectaire. In these cheeses the populations of S. aureus multiplied mainly during the first six hours of manufacture to reach a maximum to 24 h. Their growth and their maximum level would depend on the initial concentration in milk, on the pH (in particular pH at 6 h), on the temperature, but the role of the microbial communities could not be highlighted. In the second step, the inhibiting capacities of strains of Lactococcus lactis and Lactococcus garvieae were evaluated in microfiltrated milk. L. lactis subsp. lactis would inhibit the growth of S. aureus by lowering the pH but also by the production of H2O2 for certain strain. On the other hand, the pH would not be responsible for the inhibition of S. aureus by L. garvieae. The competition for amino acids does not seem to be implied in inhibition by L. lactis since this species synthesis a great amount in milk. Even if threonine, phenylalanine, methionine, isoleucine and valin become limiting in the co-culture of S. aureus with L. garvieae, this would not be responsible for inhibition since their addition in milk does not raise inhibition. In laboratory medium the inhibition of S. aureus by L. garvieae was effective during the first hours of culture and decreases during incubation. It increased with the concentrations of L. garvieae. It was stronger at 24°C than at 30°C. It would be due to hydrogen peroxide (3 mmol/l) produced by L. garvieae in Co-culture in medium BHI. The role of the catalase of S. aureus in the interaction with L. garvieae remains to be specified

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L'objectif de cette thèse consistait à analyser la biodiversité des bactériophages infectant Lactococcus lactis. Les bactériophages sont l'une des principales causes d'inhibition de plusieurs procédés de fermentation. L'entrée continuelle de virions via le lait cru et l'absence d'une méthode efficace d'inactivation complète des phages dans l'industrie laitière empêche leur élimination. L'étude de la biodiversité des phages et de leur évolution permettra une action ciblée et une gestion plus intelligente des stratégies anti-phages actuellement disponibles. Depuis quelques années, la classification courante des phages de lactocoques fait l'objet de critiques. Ainsi, les bactériophages de référence représentant les espèces reconnues dans la littérature ainsi que des phages dont l'espèce n'avait pu être identifiée par diverses méthodes ont été étudiés. Une nouvelle proposition de classification contenant dix espèces de phages de L. lactis dont deux nouvelles jamais décrites auparavant a été soumise. De plus, des modifications ont été apportées à la méthode de détection par PCR multiplex des trois espèces prédominantes de phages de L. lactis. La seconde partie du projet porte sur la biodiversité des phages de L. lactis dans une usine québécoise fabriquant du fromage Cheddar. Ainsi, 25 bactériophages de L lactis ont été isolés, classés dans l'une des espèces connues de phages de L. lactis et comparés par leur profil RFLP et leur spectre lytique. Dans la troisième section, l'isolement de huit phages de l'espèce 936 infectant des souches de lactocoques productrices d'exopolysaccharides (EPS) a démontré que les EPS ne représentent pas une barrière efficace contre les phages de cette espèce. Des modifications ont également été proposées pour la méthode de classification des souches EPS+ de L. lactis par analyse du polymorphisme de la taille des fragments de restriction (RFLP). Finalement, bien que l'espèce 936 soit la plus fréquemment rencontrée, uniquement deux séquences génomiques complètes étaient disponibles au début de ce projet. L'analyse de la séquence nucléotidique de trois génomes additionnels apporte de l'information supplémentaire sur la biodiversité des phages à l'intérieur d'une même espèce.

The nature of the cell surface components involved in donor cell clumping (Clu+) and the relationship of Clu+ to high frequency conjugal transfer of lactose utilization (Lac) in Lactococcus lactis subsp. lactis ML3 was examined. Lactose positive (Lac+), Clu+ transconjugants, containing a novel 104 kilobase Lac plasmid, were obtained by mating ML3 with LM2301. When used as Lac+ donors in second round matings, these transconjugants transferred Lac at high frequencies ranging from 10-2 to 10-4 transconjugants per donor CFU. Treatment of donor cells with EDTA and EGTA containing solutions or proteolytic enzymes (proteinase K and chymotrypsin A) resulted in a loss of Clu+. By using a direct plate conjugation technique, these treatments also decreased the capacity for transferring Lac at high frequency. Analysis of cell-surface proteins by SOS-PAGE identified a novel protein of approximately 125 kDa which was present in Clu+ transconjugants, but not in non-clumping transconjugants. These results suggest that Clu+ is required for high frequency Lac transfer in ML3 transconjugants, and at least one large protein is involved in Clu+. De novo synthesis requirements of donor cells for conjugal transfer of Lac were tested on direct plate conjugation technique. Results indicate that de novo protein synthesis and RNA synthesis are not required for conjugal transfer of Lac.

Lactococcus lactis subsp. cremoris Ropy 352 and L. lactis subsp. cremoris Hollandicus produce an exopolysaccharide (EPS) that imparts commercially desirable textural and rheological properties to fermented milk products. This ropy phenotype is expressed under specific environmental conditions. A mucoid EPS phenotype, also expressed under specific environmental conditions, but not involved in the fermentation of ropy milk was identified. The two EPS phenotypes can be expressed individually or concurrently. Genetic regulators involved in expression of the EPS phenotypes were sought. DNA probes and polyclonal antiserum specific to two regulators of EPS in Escherichia coli, Lon protease and RcsA protein, were used to probe ropy and non-ropy strains of L. lactis. The two ropy strains of L. lactis subsp. cremoris, Ropy 352 and Hollandicus, expressed significantly less of the Lon protein than non-ropy strains. Southern and Western blot analysis was extended to a number of Gram negative and Gram positive bacteria. All of the Gram negative bacteria probed contained DNA sequences that hybridized to the Ion and rcsA gene probes, and all of these bacteria has at least one protein that reacted with antiserum to E. coli Lon and RcsA proteins. Two of the Gram positive bacteria contained DNA sequences that hybridized to the E. coli rcsA probe. None of the other Gram positive organisms contained DNA sequences that hybridized to the rcsA or the Ion probes. However, all the Gram positive bacteria contained one high molecular weight protein that reacted with Lon antiserum. In addition, Streptococcus salivarius expressed a protein that reacted with RcsA antiserum. In the course of this study, a second RcsA protein was identified in E. coll. The two RcsA proteins are expressed from one rcsA gene. One RcsA protein is not the proteolytic product of the other RcsA protein. Limited peptide digest profiles of each RcsA protein reveals almost identical peptides indicating the two proteins share a high degree of homology but are not identical. Ferguson plot analysis strongly suggests that the two RcsA proteins differ by size not by charge. Neither RcsA protein can be detected in cells mutant for Ion and rcsB. / Graduation date: 1997

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. 71-86. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.