Amino acid residues that are important for metal binding and catalysis in Grampositive phosphotyrosine phosphatases were identified in Streptococcus thermophilus Wzh/EpsB proteins. The Wzh protein from S. thermophilus MR-1C was purified after heterologous expression and tested for phosphatase activity against synthetic phosphotyrosine and phosphoserine/threonine peptides. The purified Wzh protein was able to remove phosphate from both phosphotyrosine peptides tested and the phosphatase activity of Wzh was dramatically reduced by the presence of the phosphotyrosine phosphatase inhibitor sodium vanadate at concentrations of 1, 5, and 10 mM. Purified Wzh had no activity against the synthetic phosphoserine/threonine peptide. These results established that Wzh functions as a phosphotyrosine phosphatase. By using the yeast two-hybrid system, strong intraspecific protein interactions were detected in S. thermophilus MR-1C, Streptococcus iniae 9066, and Lactococcus lactis subsp. cremoris JRF1 between the putative transmembrane activation protein (Wzd, CpsC, and EpsA, respectively) and the putative protein tyrosine kinase (Wze, CpsD, and EpsB, respectively). Weaker protein interactions take place forming a dimer between two identical protein tyrosine kinases and between the protein tyrosine kinase and phosphotyrosine phosphatase (Wzh, CpsB, and EpsC, respectively) in these species. Protein-protein interactions involving a S. thermophilus MR-1C Wzd/Wze fusion protein and Wzd and Wze indicated that these proteins may form multi-protein complexes. All combinations of the S. thermophilus Wzh, Wzd, Wze, Wzg (regulation), CpsE (glycosyl-1-phosphate transferase), CpsS (polymerization), CpsL (unknown), CpsW (regulation), and CpsU (membrane translocation) proteins were analyzed for protein-protein interactions but no additional interactions were discovered. For each of the intraspecific interactions detected, interspecific interactions were also detected when one protein was from S. iniae and the other was from S. thermophilus. Interactions were also observed between two protein tyrosine kinases when one protein was from either of the Streptococcus species and the other from L. lactis subsp. cremoris. These results and sequence comparisons performed in this study support the conclusion that interactions among the components of the tyrosine kinase/phosphatase regulatory system are conserved in the family Streptococcaceae. Interspecific protein-protein interactions suggest that functional regulatory complexes can be formed in naturally occurring and genetically engineered recombinant strains.

Thesis (Ph.D.)--Victoria University (Melbourne, Vic.), 2009.

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mondragon-Bernal_OlgaLucia_D.pdf: 3071124 bytes, checksum: 5b74f16ca67880acdcfbbd92df382fb9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: É reportado que problemas como a disbiose intestinal, que consiste no desequilíbrio da flora intestinal causada por diversos fatores da vida moderna, aumentaram bruscamente nos últimos anos. Há, portanto uma tendência mundial em reconhecer o problema de disbiose intestinal e a busca por parte dos consumidores conscientes de dietas saudáveis que melhorem tal equilíbrio. O extrato hidrossolúvel de soja é uma matéria-prima com grande potencial para o desenvolvimento de alimentos com apelo saudável como bebidas fermentadas funcionais simbióticas (probióticos e prebióticos). No Laboratório de Engenharia de Bioprocessos da Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP desenvolveu-se, em 2004, um alimento à base de extrato hidrossolúvel de soja contendo bifidobactérias, lactobacilos e prebióticos em simbiose. Mostrou-se que o extrato de soja é um meio adequado para cultivo de probióticos resultando em alta concentração de células (>10 logUFC/mL) e de oligossacarídeos no produto final. Porém, apesar do alimento simbiótico ter apresentado boas características funcionais, este não seria bem aceito pelo consumidor, já que suas características sensoriais foram insatisfatórias. Durante a vida de prateleira foi observado que o produto apresentava também sinérese e outras mudanças pela alta atividade microbiana. Devido aos problemas apresentados, este novo estudo visou a otimização sensorial do alimento simbiótico a base de extrato hidrossolúvel de soja, além da análise das mudanças ocorridas durante a vida-deprateleira, dos efeitos de diversas variáveis na estabilidade do produto e finalmente a avaliação dos efeitos probióticos através da resistência às condições simuladas do trato gastrointestinal. Assim sendo, foram obtidos protótipos de alimentos simbióticos fermentados a base de soja, adoçados com sacarose ou na versão diet em sacarose. Estes produtos apresentaram melhora no sabor e doçura com aceitação e intenção de compra pelo público alvo. Produtos com alto teor de extrato de soja (>8% m/v), frutooligossacarídeos (>2% m/v) e/ou polidextrose (> 2% m/v) adoçados com sacarose (12% m/v), ou com associação dos edulcorantes hipocalóricos acessulfame-k e sucralose em proporção 25:75 m/m (0,024% m/v), fermentados por quatro bactérias lácticas probióticas L. acidophilus LAC4, L. paracasei subsp paracasei LBC81, L. rhamnosus LR32 and B. longum BL04 (em proporção 15:15:10:60 respectivamente), e, sem adição do agente tamponante lactato de cálcio, apresentaram boas características de estabilidade durante 30 dias de vida-deprateleria e com características funcionais de resistência às condições gastrointestinais simuladas do trato digestivo humano. Os produtos desenvolvidos neste projeto inexistem no mercado brasileiro e viriam suprir a lacuna existente de alimentos apropriados para pessoas que sofrem de disbiose intestinal e outras disfunções relacionadas com o consumo de leite de bovino e derivados / Abstract: Problems as intestinal dysbiosis, that is imbalances in intestinal flora caused by many aspects of modern life, have been growing largely in recent years. There is a worldwide trend in recognizing intestinal dysbiosis as a disease and the conscientious consumers of the importance of healthful diets have been searching for foods that improve this balance. The hydrosoluble soy extract is a raw material with great potential in the food development with a healthy appeal as the synbiotics functional and fermented drinks (with probiotics and prebiotics substances. In the Bioprocess Engineering Laboratory of the Food Engineering College at UNICAMP it was developed, in 2004, a foodstuff from hydrosoluble soy extract, containing Bifidobacterium, Lactobacilli strains and prebiotic in synbiosis. It was shown that the soy extract is a good broth for probiotics culture resulting in high counting (> 10 logUFC/mL) in the final product and of oligosaccharides. However, although that the synbiotic food presented good functional characteristics, this would not be well accepted for the consumer, due to its sensorial characteristics were unsatisfactory. During the shelf life it was observed that the product also presented syneresis and other changes caused by the high bacteria activity. For the mentioned problems the goals of this new study were the sensorial optimization of the synbiotic food from soymilk, analysis of the changes during shelf life, effects of many variables in the product stability and finally the determination of probiotic effects by the resistance to simulated conditions of gastrointestinal tract. Thus food prototypes of fermented synbiotic foods from soymilk were prepared, sweetened with sucrose or in the version diet in sucrose. These products presented improvement in the flavor and sweetness with acceptance and purchasing intent for the target consumers. Products with high concentration of soymilk (> 8% m/v), fructooligosaccharides (> 2% m/v) and/or polidextrose (> 2% m/v) sweetened with sucrose (12% m/v), or with mixture of the hipocaloric sweeteners acesulfame-k and sucralose in the ratio 25:75 m/m (0.024% m/v), fermented by four probiotic bacteria L. acidophilus LAC4, L. paracasei subsp paracasei LBC81, L. rhamnosus LR32 and B. longum BL04 (in ratio 15:15:10:60 respectively), and, without addition of the calcium lactate buffer agent, presented good characteristics of stability during 30 days of shelf life and good functional resistance to the simulated gastrointestinal conditions of the human digestive tract. The developed products in this work do not exist in the Brazilian market and would come to supply options of adequate food for people with intestinal dysbiosis and disorders or dysfunctions related to bovine milk and derivatives consumption / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

Les aliments fonctionnels renfermant des souches probiotiques de bifidobactéries sont conçus et intégrés à l'alimentation humaine afin de nous faire profiter de leurs effets bénéfiques. Pour l'instant, peu d'aliments probiotiques sont réalisés avec des souches de Bifidobacterium longum, une espèce endogène au microbiote intestinal chez l'enfant et l'adulte. Dans cette étude, trois méthodes moléculaires, dont une ciblant le génome et les deux autres le transcriptome, ont été élaborées et appliquées à B. longum CRC 002. Deux aspects technologiques, soit les mécanismes de protection des protéines dans un environnement acide et les mécanismes impliqués dans la production d'exopolysaccharides (EPS) de la souche CRC 002, ont été étudiés. Il en découle, dans un premier temps, que l'augmentation de la transcription du gène dnaK serait nécessaire pour la protection de B. longum. Dans un deuxième temps, un niveau de transcription élevé de la phosphoglycosyltransférase et des gènes impliqués dans la voie de Leloir expliquerait l'augmentation de la production d'EPS chez CRC 002. D'une meilleure compréhension de ces mécanismes, nous l'espérons, résultera le développement et l'utilisation adéquate des souches de B. longum dans les produits alimentaires

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Au Canada, la production de yogourt a connu une croissance importante au cours des dix dernières années, tout comme la demande pour des yogourts faibles en gras. Par ailleurs, l'intérêt pour les produits clean-label stimule l'industrie à innover et à réduire l'utilisation des additifs alimentaires, dont les agents texturants (gélatine, amidon, etc.). Ces changements représentent des défis conséquents en termes de contrôle de la texture, de la synérèse et de la sensation en bouche. Ils sont cependant nécessaires, puisqu'il y aurait 42 % plus de chance de vendre un yogourt clean-label. Un levier technologique permettant de conserver la texture des yogourts, tout en évitant l'utilisation d'additifs, consiste à incorporer des bactéries lactiques (BL) produisant naturellement des exopolysaccharides (EPS) texturants. Les EPS sont des polymères de glucidiques qui, en fonction de leur composition et de leur structure, sont en mesure d'interagir avec les constituants de la matrice du yogourt pour en moduler la texture. À partir de 537 génomes de BL, il a été possible de développer des outils de bio-informatique permettant de détecter et d'identifier les régions des génomes responsables de la formation des EPS chez les BL. Les analyses réalisées ont permis de regrouper les souches ayant des capacités fonctionnelles texturales comparables, sur la base des séquences responsables de la synthèse des EPS présentes dans leur génome. De nouvelles approches de biologie moléculaire (PCR quantitative et métabarcoding) ont également été mises au point afin de déterminer la biocompatibilité des souches avec le ferment commercial et permettent de suivre l'activité des souches productrices d'EPS pendant la production du yogourt. À terme, des essais futurs permettront de mettre en relation les propriétés texturales observées lors de la fabrication de yogourt et les déterminants génétiques identifiés dans les souches de BL. L'approche génomique développée permet de grandement accélérer le processus de sélection de souches d'intérêt et possède une grande flexibilité quant à son utilisation. / In Canada, both the overall yogurt production and the market for low-fat yogurt have grown remarkably in the last ten years. Meanwhile the consumer demand for clean-label products keeps growing. These demands drive industries to innovate and to limit the use of texturizing food additives in yogurts (gelatin, starch, etc.). These changes translate into huge challenges in terms of texture control, syneresis and mouthfeel. It is now essential as there is 42% more chance to sell a clean-label yogurt than a regular one. One technological lever to preserve the texture of yogurts while avoiding the use of food additives is to add lactic acid bacteria (LAB) that naturally produce exopolysaccharides (EPS). These molecules are carbohydrate polymers that can interact with constituents of the yogurt matrix. Therefore, depending on their composition and structure, they can modify the yogurt texture. Using a database of 537 LAB genomes, the development of genomic tools allowed us to detect and define genomic regions responsible for the EPS formation. It was then possible to cluster bacterial strains with the same textural potential based on their genome. Novel molecular biology methods (quantitative PCR and metabarcoding) were optimized to assess the biocompatibility of the strains with yogurt starters and to monitor the activity of EPS producing strains during yogurt production. At terms, future experiments will validate the textural properties related to the genetic. This genomic approach has the potential to speed up the selection process of promising strains and has a flexible usage.

Garantir une bonne texture sans ajouter d’additif texturant est un défi pour les producteurs de yaourts. En effet, la texture d’un gel laitier acide est influencée par la formulation du lait, le procédé de fabrication et les ferments. La difficulté rencontrée est l’interdépendance de ces facteurs au cours de la fermentation avec des évolutions simultanées de la matrice au niveau biologique, biochimique et physicochimique. L’utilisation de ferments lactiques produisant des exopolysaccharides (EPS) est considérée comme une solution efficace pour lutter contre la synérèse. Cependant, leur rôle dans la formation des gels laitiers et dans l’apparition d’éventuels défauts de texture comme les grains est peu connu et mal maîtrisé. L’objectif de ce projet de recherche était donc de caractériser les interactions « formulation/ procédés/ ferments » in situ et de comprendre les mécanismes mis en jeux au cours de la structuration des gels laitiers acides en lien avec les propriétés texturales du produit et l’apparition de défauts de texture (synérèse spontanée et grains). Les performances de différents protocoles d’extraction d’EPS ont été établies pour sélectionner les plus adéquats pour la quantification et la caractérisation des EPS produits. Une approche intégrée et multi-échelle a ensuite été mise en place pour caractériser au niveau moléculaire, microscopique et macroscopique la structuration du gel laitier acide en lien avec l’apparition de défauts de texture. La combinaison de trois formulations de lait, de deux barèmes de pasteurisation et de différents ferments a été étudiée. L’ensemble des résultats ont suggéré que la présence de protéines sériques dénaturées est nécessaire pour la formation de grains, mais aussi que certains ferments pourraient inhiber ce défaut. La microstructure des gels obtenus par ces ferments a montré que les chaînes des cellules bactériennes étaient longues, formant de grands amas principalement situés dans les pores du gel. Pour approfondir l’effet du ferment sur la texture du gel, 7 combinaisons de souches ont été étudiées. L'effet inhibiteur du ferment contre l'apparition des défauts de texture, en particulier les grains, a été confirmé. Cet effet technologique ne dépend pas de la cinétique d’acidification, ni de la teneur en EPS, mais est corrélé aux caractéristiques moléculaires des EPS produits et à la morphologie des souches qui induisent un encombrement stérique dans les pores du gels, empêchant la croissance des grains. / It is a challenge for yogurt producers to guarantee a good texture without adding texturing agents. Texture of acid milk gel is influenced by the milk composition, the manufacturing process and the starter cultures. The encountered difficulty is the interdependence of these factors during fermentation with simultaneous biological, biochemical and physicochemical evolutions. Use of exocellular polysaccharide (EPS) producing starter culture is considered as an effective solution to reduce syneresis. However, the role of EPS in the milk gel formation and in the appearance of graininess defect is poorly controlled. The objective of this research project was to characterize the in situ “milk formulation/ process/ starter culture” interactions and to understand the involved mechanisms in the acid milk gel formation related to the gel textural properties and the appearance of texture defects (i.e. spontaneous syneresis and grains). The performance of various EPS extraction protocols has been evaluated to select the most suitable for quantification or characterization of EPS produced. An integrated and multi-scale approach was then conducted to characterize at the molecular, microscopic and macroscopic level the gel formation related to the appearance of texture defects. The combination of three milk formulations, two pasteurization parameters and different starter cultures was studied. All the results have suggested that the presence of denatured WP aggregates is crucial for the formation of grains and some cultures could inhibit this defect. The gel microstructure showed that the bacterial cell chains of these cultures were long, forming large clumps mainly located in the gel pores. To better understand the effect of the starter culture on the gel texture, 7 cultures were studied. The inhibitory effect of culture against the appearance of texture defects, in particular the graininess, was confirmed. This technological effect does not depend on the acidification kinetics or on the EPS content but relates to bacterial microscopic characteristics and the macromolecular properties of the produced EPS, which induce steric hindrance to prevent the growth of the grains.

Le milieu marin constitue la plus grande partie de la biosphère et contient les formes les plus anciennes et les plus variées de la vie. Les espèces microbiennes, relativement négligées jusqu’à présent, pourraient bien être le principal gisement de nouvelles molécules des prochaines décennies grâce à leurs adaptations à un environnement marin atypique et/ou à des conditions extrêmes (zones hydrothermales, sédiments des fonds sous-marins, lagunes hyper-salines, continent arctique et antarctique, tapis microbiens…). La Nouvelle-Calédonie est dotée de milieux naturels littoraux, côtiers et marins au sein desquels existent des gradients thermiques, d’hypersalure/dessalure, de chocs UV, de pH, d’évaporation, d’inondation/exondation… qui déterminent des habitats atypiques dans lesquels les micro-organismes doivent développer des stratégies adaptatives et de défense potentiellement uniques. Un travail de bioprospection de ces milieux atypiques a ainsi permis la création d’une souchothèque riche à ce jour de 771 isolats bactériens néo-calédoniens. Sur la base de cette collection, des études ont été engagées pour la recherche et la caractérisation de biopolymères de type exopolysaccharides (EPS) et polyhydroxyalcanoates (PHA). Les EPS sont des complexes osidiques de grande taille dont la composition est variable selon l’organisme producteur. Les PHAs sont des macromolécules formées de liaisons ester présentant de fortes similitudes avec les plastiques issues de la pétrochimie mais sont totalement biodégradables et biocompatibles. Les débouchés pour la valorisation des biopolymères marins sont très variés et touche plusieurs secteurs comme la cosmétique (gélifiant épaississant, antirides, etc.) la santé (immunostimulation, anticoagulant, cicatrisant), l’agroalimentaire, la bioremédiation les emballages, l’enrobage… Les criblages réalisés sur l’ensemble de la collection pour les deux types de polymères ont permis de mettre en évidence qu’une part importante des souches de la collection étaient potentiellement capables de sécréter ces polymères. À l’heure actuelle, 10 types d’EPS et 5 types de PHAs ont été produits et caractérisés afin de cibler des domaines d’applications. L’étude des bactéries marines pour leur faculté à produire des polymères est donc un secteur en pleine expansion et les premiers résultats montrent que ce type de biotechnologies pourrait constituer une perspective de développement intéressante pour la Nouvelle-Calédonie. / Previous works on marine bacteria led to the discovery of molecules of great biotechnological interest. Under unusual physical and chemical conditions some microorganisms have developed various survival strategies including exopolysaccharides (EPS) and Poly-3-hydroxyalkanoates (PHAs) production. Due to their many interesting biological, physical and chemical properties, those polymers have found applications in many industrial sectors. Due to interesting physical and chemical properties, EPS can find applications in many industrial sectors including the food industry, cosmetics, for oil and metal recovery from industrial waste and in the mining industry as well. During the last decades EPS have also been demonstrated as interesting bioactive molecules with many applications for human health. PHAs are biopolyesters accumulated as granules in bacteria in order to endure long starving periods. Those biodegradable biopolymers can be used as an alternative to petroleum derived polymers and can be produced from renewable carbon sources. PHAs exhibit a wide variety of properties and structures depending of the carbon source available and the microorganism used for the production. New Caledonia (NC) is frequently referred as a hotspot biodiversity. During a prospection campaign performed in different marine costal ecosystems of NC, a great number (770) of bacteria were isolated from different locations. Screening showed that 55% of the isolates were able to produce under lab conditions EPS and 53% to produce PHA. Partial chemical characterization was performed on purified samples using colorimetric methods, infrared spectrometry (FTIR), gas chromatography (GC) and nuclear magnetic resonance (NMR). Marine bacteria from New Caledonian ecosystems were shown to produce EPS with unusual chemical composition with potential applications in cosmetics. Preliminary experiments also showed high metal-binding capacity with applications in bioremediation. Different PHAs were also produced using different types of sugars and oil as renewable resources. Blue biotechnologies can have various applications in many industrial sectors (Health, food industry, environment, cosmetics etc…) and there is a great international demand for new molecules issue from marine areas. New Caledonian marine bacteria have proved their capacity for producing innovative biopolymers with a wide range of application that can be valuating in on short time period (environment, cosmetics) or at long time (pharmaceutics, surgeries). These applications are promising in order to develop

La présente étude s’attache à étudier l’effet d’une source de carbone organique sélectionnée sur la croissance et la production de métabolites de la microalgue rouge Porphyridium marinum. Cette dernière s’est montrée incapable de se multiplier en hétérotrophie, en absence totale de lumière. Cependant, en condition mixotrophique la production de biomasse, lipides et de phycobiliprotéines par P. marinum a été améliorée en comparaison avec la condition autotrophique. Les teneurs en exopolysaccharides ont été presque similaires dans les deux conditions. Dans le but de valoriser ces métabolites, l’effet antioxydant, antibactérien, antibiofilm et anticancéreux ont été testés. L’exopolysaccharide de P. marinum ainsi que ses dérivés de faible poids moléculaire (EPS-2P et EPS-5P) ont tous présenté des activités antibactériennes et antibiofilm à différentes concentrations. Cependant l’EPS-2P et l’EPS-5P ont été jugés plus efficaces pour l’activité anticancéreuse contre les cellules de cancer de sein. D’autre part, la production du pigment majoritaire des microalgues rouges, la B-phycoerythrine (B-PE), a été optimisée moyennant des plans d’expériences adaptés. Une teneur de 40 mg/g MS a été obtenue en faisant varier la concentration en NaNO3, K2HPO4 et solution métallique ainsi que l’intensité lumineuse. Après purification, la molécule optimisée a montré une activité antioxydante en termes de piégeage des radicaux libres DPPH, chélation et réduction des ions de fer et inhibition de la décoloration du β-carotène. Nos données suggèrent alors que les métabolites produits par la microalgue rouge P. marinum peuvent être potentiellement utilisé dans plusieurs applications à savoir cosmétiques et pharmaceutiques. / The present study investigates the effect of a selected organic carbon source on the growth and production of metabolites of the red microalga Porphyridium marinum. The latter has been unable to multiply in heterotrophy, in total absence of light. However, in mixotrophic condition the productions of biomass, lipids and phycobiliproteins by P. marinum have been improved in comparison with the autotrophic condition. The contents of exopolysaccharide were almost similar under both conditions. In order to valorize these metabolites, the antioxidant, antibacterial, antibiofilm and anticancer effect were tested. The exopolysaccharide of P. marinum as well as its low molecular weight derivatives (EPS-2P and EPS-5P) have all exhibited antibacterial and antibiofilm activities at different concentrations. However, EPS-2P and EPS-5P were found to be more effective for anti-cancer activity against breast cancer cells. On the other hand, the production of the majority pigment of red microalgae, B-phycoerythrin (B-PE), has been optimized by means of adapted experimental plans. A content of 40 mg/g DW was obtained by varying the concentration of NaNO3, K2HPO4 and metal solution as well as the light intensity. After purification, the optimized molecule showed antioxidant activity in terms of free radical scavenging DPPH, chelation and reduction of iron ions and β-carotene bleachinginhibition. Our data suggest that the metabolites produced by the red microalga P. marinum may be potentially used in several applications namely cosmetic and pharmaceutical.

Grâce à leurs propriétés particulières dues à leur petite taille, les nanomatériaux (dimension < 100 nm) sont utilisés dans de nombreuses applications grand public (cosmétique, matériaux nanostructurés,...). Cependant, leur présence grandissante inquiète car leur impact potentiel sur les humains et l'environnement reste mal connu. Cette étude est consacrée à une compréhension approfondie des interactions physicochimiques et biologiques entre deux modèles cellulaires présents dans l'environnement : Synechocystis (cyanobactérie contribuant au maintien de la biosphère) et Escherichia coli (bactérie des intestins des mammifères) avec des nanoparticules d'oxyde de cérium (abondance environnementale croissante, ex : additif au diesel). <br />La complexité de l'étude des nanoparticules nécessite une approche différente (multidisciplinaire) de celle des tests de toxicité utilisés pour les composés classiques. En effet, nous montrons que les paramètres physicochimiques (stabilité, agrégation, dissolution et état de surface) des nanoparticules dans le milieu de contact, influencent fortement la toxicité observée sur les cellules. De plus, les interactions physicochimiques (floculation, adsorption, mécanismes redox) sont liées au modèle biologique, en particulier à la présence d'exopolysaccharides (chez Synechocystis) comme barrière naturelle entre la paroi cellulaire et les nanoparticules. La composition du milieu de dispersion des nanoparticules (notamment son pH) a aussi une influence majeure sur la toxicité (survie et intégrité membranaire). Tandis que pour E. coli, ce sont majoritairement les nanoparticules qui provoquent la mortalité (confirmé par analyses métabonomiques par RMN).