L.altération microbiologique des aliments entraîne des pertes économiques considérables. Elle résulte du développement et du métabolisme de microorganismes produisant des odeurs, flaveurs, textures ou des couleurs indésirables. Brochothrix thermosphacta, est l’une des principales bactéries d.altération des produits carnés et de la mer. Elle produit des métabolites responsables d.odeurs désagréables, variant suivant les souches, les aliments et les communautés bactériennes qui l’entourent. Nous avons évalué sa diversité génétique et phénotypique au sein d.une collection de souches issues de diverses origines écologiques. Différentes méthodes ont discriminé les souches en groupes distincts, révélant une diversité significative. Cependant, celle-ci n’est pas liée à l’environnement dont les souches ont été isolées. Quatre souches représentatives de cette diversité ont été analysées par génomique comparative. Le contenu génomique est similaire, les différences résidant dans le contenu en phages et/ou plasmides et en composants de surface qui peuvent contribuer à leur adaptation écologique. Des mutations ponctuelles peuvent être responsables des différentes capacités à produire des molécules d’altération. Une étude transcriptomique a montré que les gènes différentiellement exprimés lors de la croissance sur une matrice viande ou produit de la mer codent des fonctions importantes pour la croissance et la survie sur ces niches spécifiques. L’analyse du volatilome a montré que B. thermosphacta produit différentes molécules responsables d.odeurs désagréables qui varient suivant la matrice. Par conséquent, nous avons montré un effet matrice plutôt qu’un effet souche sur le potentiel d’altération de B. thermosphacta. / Microbial spoilage of food causes considerable economic losses worldwide. It results from the development and metabolism of microorganisms which produce undesirable odors, flavors, textures, or colors. Brochothrix thermosphacta is one of the main spoilage bacteria of meat and seafood products. It produces various metabolites responsible for off-odors, which seem to depend on strains, food type, and bacterial communities surrounding it. We assessed the genetic and phenotypic diversity of B. thermosphacta among a strain collection issued from various origins (seafood, meat, dairy products, and environment). Different methods were applied to discriminate strains into distinct groups, revealing a significant diversity. However, the intra-species diversity is not related to the environment strains were isolated from. . Four strains representative of intra-species diversity were analyzed by comparative genomics. The genomic content is similar and the only differences reside in phage and plasmid content and on surface components that may contribute to their ecological adaptation. Point mutations may be responsible for different abilities to produce spoilage molecules. A transcriptomic study showed that the genes differentially expressed on seafood or meat matrices encoded functions important for growth and survival on these specific niches. The volatilome analysis showed that B. thermosphacta produced different molecules responsible for off-odors that vary depending on the growth matrix. Therefore, we showed a matrix effect rather than a strain effect on the spoilage potential of B. thermosphacta.

Plusieurs espèces fongiques dites « technologiques » jouent un rôle primordial, via leurs activités métaboliques, dans le développement des caractéristiques organoleptiques et la typicité des fromages. Cependant, malgré une utilisation et une consommation ancestrale, un manque de connaissances persiste que ce soit aux niveaux génétique ou fonctionnel concernant certaines de ces espèces, notamment Penicillium roqueforti. Principalement utilisé dans la production de fromages à pâte persillée, c’est lors de l’affinage que P. roqueforti participe au développement des qualités organoleptiques typiques de ces fromages via, entre autres, ses activités lipolytiques et protéolytiques. Cette espèce est également caractérisée par une diversité morphologique importante, largement révélée au cours de ces travaux, et ayant donné lieu à certaines dénominations technologiques distinctes par le passé conduisant à une interrogation sur la possible existence de plusieurs espèces au sein de l’entité P. roqueforti. Dans ce contexte, une étude phylogénétique basée sur le principe de concordance généalogique (GC-PSR) a été menée sur une vaste collection mondiale de P. roqueforti en utilisant 8 loci. Cette étude a montré l’existence d’une espèce unique. La diversité intraspécifique des isolats de P. roqueforti a ensuite été évaluée en utilisant 4 marqueurs microsatellites qui ont permis de révéler l’existence de 28 haplotypes répartis en 3 populations génétiquement différenciées et corrélées à différents types de fromages à pâte persillée. Sur la base de ces résultats, 55 isolats représentatifs ont par la suite été criblés afin d’évaluer la possible existence d’un caractère haplotype-dépendant concernant les activités protéolytiques, lipolytiques et la production de métabolites secondaires volatils et non-volatils. Cette étude a permis de mettre en évidence une diversité fonctionnelle relativement importante avec, entre autres, l’identification de 52 molécules volatiles, les méthyl-cétones étant majoritaires dans le volatilome des cultures de P. roqueforti, et des profils de production de mycotoxines parfois contrastés. Cependant, une bonne corrélation a été observée entre les groupes d’isolats issus de fromages AOP ou IGP et les métabolites produits. Suite à l’observation de niveaux de productions contrastées d’acide mycophénolique retrouvées chez P. roqueforti, le cluster de gènes impliqué dans sa biosynthèse a été identifié in silico chez P. roqueforti avant que des expériences d'ARN interférence ne soient réalisées sur le gène mpaC codant une polycétide synthase. La fonctionnalité de l’ensemble du cluster a pu être confirmée par différentes approches et des comparaisons de séquences entre différentes souches ayant des productions d’acide mycophénolique contrastées ont permis de mettre en évidence une délétion de 174 pb au niveau du gène mpaC limitant cette production à des niveaux non détectables chez certaines souches. Ce dernier résultat a ainsi apporté un premier élément de réponse quant à la nature a priori souche-dépendante de la production de ce métabolite. / Several « technological » fungal species play an important role in the development of organoleptic properties and typicity of cheeses via their metabolic activities. However, despite an ancestral use and consumption of cheeses, there is still a lack of knowledge about both genetic and functional traits of certain mold species, in particular Penicillium roqueforti. This species, mainly used in blue-veined cheese production, largely contributes to the specific organoleptic properties in the final product via its intense lipolytic and proteolytic activities during ripening. P. roqueforti is characterized by high morphological diversity, largely revealed during this study, and has been associated with different technological names in the past raising the question about several species within P. roqueforti. Consequently, a phylogenetic study based on genealogical concordance principle (GC-PSR) was performed using eight loci on a large worldwide P. roqueforti collection and confirmed the presence of one single species. Taking into account this result, P. roqueforti intraspecific diversity was then assessed using 4 microsatellite markers and 28 haplotypes were identified and distributed in three genetically differentiated populations linked to blue-veined cheese types. Based on these results, 55 representative isolates were further screened to determine potential haplotype-dependent traits related to proteolytic and lipolytic activities and volatile and non-volatile secondary metabolite production. This study highlighted the outstanding functional diversity among strains with, among others, 52 volatile molecules identified, mainly methyl-ketones, and contrasted mycotoxin production profiles. Noteworthy, a clear relationship between PDO/PGI group isolates and produced metabolites was observed. Following the contrasted production of mycophenolic acid among isolates, the mycophenolic acid biosynthetic gene cluster was identified in silico in P. roqueforti and RNA interference experiments targeting the mpaC gene, encoding a polyketide synthase, were performed. The cluster was shown to be fully functional in this species. Moreover, the entire mycophenolic acid cluster was compared between three strains characterized by contrasted mycophenolic acid production and a 174 bp deletion was detected in the mpaC gene of non-producing strains. This last result provided first insight into the a priori strain-dependent character for production.

Assessing the genetics of wild animal populations aims to understand selective pressures, and factors whether it be inbreeding or adaptation, that affect the genome. Although numerous techniques are available for assessing population structure, a major obstacle in studying wild populations is obtaining samples from the animals without having to capture them, which can lead to undue distress and injury. Therefore, biologists often use non-invasive sampling methods (i.e., collection of feces, hair) to extract host DNA. In this study, new DNA extraction protocols were developed that improved the quality and quantity of DNA obtained from fecal matter. Fecal samples aged up to Day 6 as well as field samples with unknown days since defecation were successful in individualization of the contributors using microsatellites and were further used to demonstrate kinship. Neutral markers such as short tandem repeat, and mitochondrial D-loop sequences are used for assessing relatedness and evolutionary relationships and can mutate without detrimental effects on the organism. Loci, such as the major histocompatibility complex (MHC), adapt more rapidly under selective pressure such as parasite load, or resistance to diseases and support natural selection processes. Analysis of the neutral microsatellites in Big Summit feral horse population demonstrated a population lacking diversity and trending towards being an inbred population. However, examination of the MHC genes showed maintenance of greater variation that may be the result of selection pressures. The MHC similarity and lower genetic demarcation between geographically separated horse populations further indicated effect of selection pressures in preserving diversity at the MHC genes. Although such molecular markers are used in profiling populations, the current study was also successful in demonstrating the use of individual odor profiles as an additional profiling tool. Volatile organic compounds (VOC) obtained from hair of domestic horses were able to individualize horses as well as differentiate between horse breeds and display kinship. The relation of genetics to odor phenotype is of interest as the inherent polymorphic nature of MHC genes has the potential to generate unique combinations of genotypes that presumably produce distinct odor phenotypes. Subsequently, this study was able to show a significant correlation between MHC genotypes and VOC odor profiles in horses. Understanding the relationship between MHC and odor using domestic horses with known relatedness provides evidence that these same correlations may be applicable to wild equids and dictates their harem hierarchal social structure.

Tradicionalmente los programas de mejora del melocotón (Prunus persica (L.) Batsch) se centraron fundamentalmente en la obtención de genotipos elite de alta productividad, resistentes a plagas y patógenos, adaptados a diferentes zonas agroecológicas y que produzcan frutos de gran tamaño y buen aspecto. Como resultado, muchos de estos programas han obtenido cultivares de excelentes características agronómicas. No obstante, el mejoramiento selectivo hacia caracteres agronómicos puede ir en detrimento de la calidad organoléptica del fruto como fue demostrado en el caso de fresa y tomate donde algunos aromas se perdieron en el proceso de mejora (Klee and Giovannoni, 2011; Olbricht et al., 2008). En melocotón, la disminución de la calidad del fruto ha sido percibida por los consumidores y además es la mayor causa de insatisfacción de los mismos (Bruhn et al., 1991). Un probable consecuencia de esto puede ser el bajo consumo de melocotón en comparación con otras frutas como el plátano y la manzana (Crisosto, 2006). Estudios pioneros han establecido que el aroma es uno de los atributos principales por los cuales los consumidores juzgan la calidad del melocotón (Bruhn, 1995). El aroma está definido íntegramente por los compuestos volátiles orgánicos (VOCs) los cuales también contribuyen al sabor del fruto en combinación con azucares y ácidos orgánicos. Los volátiles del melocotón han sido estudiados con anterioridad, describiéndose un poco más de 100 compuestos incluyendo: lactonas, esteres, terpenos, aldehídos, ácidos carboxílicos y alcoholes entre otros [(Aubert and Milhet, 2007) y referencias incluidas]. La identificación de regiones génicas y genes candidatos para el control de los aromas del fruto resulta un punto fundamental para su posterior implementación en programas de mejora con el fin de obtener melocotones de mayor calidad. En este sentido nos propusimos la identificación de QTLs (del inglés ``Quantitative trait loci'') y genes candidatos involucrados en la producción de los compuestos volátiles del melocotón. El desarrollo reciente de un conjunto técnicas analíticas de mayor potencia permitió el advenimiento de una nueva plataforma tecnológica, la metabolómica, que contempla el análisis global de los metabolitos de un organismo permitiendo abordar la evaluación de calidad de una forma más exhaustiva. Dentro de ellas, la tecnología HS-SPME-GC-MS (del inglés ``Head Space-Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectroscopy'') es actualmente el método de elección para el análisis de volátiles debido a su alta sensibilidad, reproducibilidad y robustez (Tikunov et al., 2005). Además el análisis en conjunto de los datos derivados de la metabolómica con otras tecnologías de alto rendimiento para el análisis de expresión de genes, como lo son los microarrays, ha permitido el descubrimiento de genes implicados la producción de diversos metabolitos en Arabidopsis y tomate (Mounet et al., 2009; Saito and Matsuda, 2010; Carrera et al. 2012). En una primera instancia nos propusimos el desarrollo de una plataforma de alto rendimiento basada en HS-SPME-GC-MS para la identificación y cuantificación de compuestos volátiles en fruto de melocotón. Se ensayarán diferentes protocolos para la extracción de los compuestos volátiles con el fin de identificar el más adecuado (es decir el más sensible manteniendo la reproducibilidad y con una robustez satisfactoria). Una vez desarrollado un protocolo adecuado se analizará en paralelo la evolución de los compuestos volátiles y la expresión de genes mediante microarrays durante la maduración de diferentes genotipos de melocotón con el objetivo de identificar patrones comunes de co-regulación entre metabolitos y genes durante el desarrollo del fruto. Por último, se propuso la identificación de regiones génicas implicadas en la producción de volátiles mediante análisis de QTLs. / Sánchez, G. (2013). Cartografiado de QTL y genes candidatos asociados a metabolitos determinantes de la calidad de fruto en melocotón [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34511