Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La consommation de (poly)phénols est fréquemment associée à une réduction du risque de développer des maladies chroniques sociétales. Cependant, les variations du microbiote intestinal peuvent affecter les métabolites phénoliques bioactifs produits à partir de ces composés, ce qui impacte leur potentiel bénéfique. À cet égard, les bactéries probiotiques capables de métaboliser les (poly)phénols représentent une stratégie potentielle. C'est le cas de *Lactiplantibacillus plantarum*, une bactérie à potentiel probiotique qui possède un large éventail d'enzymes catalysant les (poly)phénols. Néanmoins, certaines de ces activités enzymatiques sont spécifiques à certaines souches et il existe peu d'information sur celles-ci. Cette thèse vise à identifier les souches de *L. plantarum* capables de métaboliser différents types de (poly)phénols, y compris les gallotanins, ellagitanins et flavan-3-ols, tout en approfondissant notre compréhension de leurs profils métaboliques et génomiques. Dans un premier volet, l'étude s'est focalisée sur le potentiel de *L. plantarum* dans la conversion des gallotanins. Afin de faciliter la détection de souches possédant cette capacité métabolique, nous avons développé une méthode spectrophotométrique pour mesurer la tannase extracellulaire (TanA), l'enzyme responsable de cette biotransformation. Parmi 115 isolats de *L. plantarum* évaluées, six ont montré une production de TanA (TanA+) (PROBI S126, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 2-219, et RKG 2-690). Lorsque ces souches ont été cultivées avec de l'acide tannique (un gallotanin), elles ont libéré une quantité significativement supérieure d'acide gallique par rapport à une souche de référence qui ne possède pas cette activité (WCFS1). Après le séquençage des souches TanA+ (WGS) et l'analyse de leurs attributs génomiques, il s'est révélé qu'elles présentent une grande similarité entre elles, notamment en ce qui concerne leurs gènes associés à leur biosécurité, ainsi que ceux associés à leur potentiel probiotique et technologique, comme les gènes codant pour les bactériocines. Le deuxième volet a exploré le potentiel métabolique de cette espèce bactérienne face à la grande diversité des ellagitanins présents dans le fruit du camu-camu (*Myrciaria dubia*). En plus des souches *L. plantarum* TanA+, nous avons identifié et séquencé (WGS) des souches produisant l'Est_1092 (Est_1092+), une estérase précédemment associée à l'hydrolyse des tannins. Les analyses de spectrométrie de masse des surnageants obtenus après la fermentation ont révélé que parmi les souches Est_1092+ et TanA+, seule ces dernières étaient capables d'hydrolyser les ellagitanins galloylés présents dans le camu-camu (tri-galloyl-HHDP-glucose et différents isomères de [di]HHDP-galloyl-glucose). En conséquence, les souches TanA+ ont libéré de structures de base des ellagitanins et de l'acide gallique. Toutefois, ni les souches Est_1092+ ni celles TanA+ n'ont modifié les structures de base des ellagitanins ni de structures d'ellagitanins complexes comme la vescalagine ou la castalagine. Le dernier volet a examiné la capacité des différentes souches de *L. plantarum* à métaboliser les flavan-3-ols en diphénylpropan-2-ols. Après le criblage de 47, douze se sont révélées capables d'ouvrir le noyau C d'un flavan-3-ol [(+)-catéchine] en libérant du 3-(3',4'-dihydroxyphényl)-1-(2,4,6-trihydroxyphényl)-propan-2-ol (une forme de diphénylpropan-2-ol) à partir de (+)-catéchine : ATCC 8014, ATCC 14917, PROBI 56-12, PROBI 56-24, PROBI 59-12, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 1-611, RKG 2-212, RKG 2-219 et RKG 2-690. Ces souches ont ensuite été évaluées par leur capacité à convertir différentes structures de flavan-3-ols. Une analyse hiérarchique en grappes a révélé deux groupes de souches métabolisant les flavan-3-ol : les productrices « élevées » et « faibles » de diphénylpropan-2-ols. De quatre structures simples de flavan-3-ols [(+)-catéchine, (−)-épicatéchine, (−)-épigallocatéchine, (+)-gallocatéchine], l'épicatéchine était la plus métabolisée. Toutes les souches ont hydrolysé le gallate de (−)-épigallocatéchine, mais n'ont pas réussi à métaboliser les procyanidines A2 et B2. En somme, cette thèse met en lumière le rôle de *L. plantarum* dans le métabolisme de divers types de (poly)phénols, notamment les gallotanins, les ellagitanins et les flavan-3-ols. Elle fournit également des informations sur les attributs génomiques des souches capables de réaliser ces conversions métaboliques. Les souches sélectionnées dans cette étude ont le potentiel de libérer de métabolites phénoliques bioactifs, tels que l'acide gallique et les diphénylpropan-2-ols, et pourraient être considérées comme des candidats pour des probiotiques de précision visant à maximiser les bienfaits de ces composés phénoliques. / The consumption of (poly)phenols is frequently associated with a reduced risk of developing non-communicable diseases. However, variations in the intestinal microbiota can affect the bioactive phenolic metabolites produced from these compounds, impacting their potential benefit. In this regard, probiotic bacteria capable of metabolizing (poly)phenols represent a possible strategy. This is the case of *Lactiplantibacillus plantarum*, distinguished by its wide range of enzymes that catalyze (poly)phenols. Nevertheless, some of these enzymatic activities are strain-specific, and little information is available about them. This thesis aims to identify *L. plantarum* strains capable of metabolizing various types of (poly)phenols, including gallotannins, ellagitannins, and flavan-3-ols, while deepening our understanding of their metabolic and genomic profiles. In the first part, the study focused on the potential of *L. plantarum* in converting gallotannins. To facilitate the detection of strains with this metabolic capacity, we developed a spectrophotometric method to measure the extracellular tannase (TanA), the enzyme responsible for this biotransformation. Among 115 *L. plantarum* isolates evaluated, six showed TanA production (TanA+) (PROBI S126, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 2-219, and RKG 2-690). When these strains were cultured with tannic acid (a gallotannin), they released a significantly higher amount of gallic acid than a reference strain without this activity (WCFS1). After sequencing the TanA+ strains (WGS) and analyzing their genomic attributes, they were found to exhibit great similarity, especially regarding their safety-related genes and those associated with their probiotic and technological potential, such as bacteriocin-encoding genes. The second part of this thesis explored the metabolic potential of this bacterial species towards the great variety of ellagitannins present in camu-camu fruit (*Myrciaria dubia*). In addition to the *L. plantarum* TanA+ strains, we identified and sequenced (WGS) strains producing Est_1092 (Est_1092+), an esterase previously associated with tannin hydrolysis. Mass spectrometry analyses of the supernatants obtained after fermentation revealed that among the Est_1092+ and TanA+ strains, only the latter were able to hydrolyze the galloylated ellagitannins present in camu-camu (tri-galloyl-HHDP-glucose and various [di]HHDP-galloyl-glucose isomers). As a result, TanA+ strains released ellagitannin base structures and gallic acid. However, neither the Est_1092+ nor the TanA+ strains modified the ellagitannin base structures or complex ellagitannin structures such as vescalagin or castalagin. The last part of this work examined the ability of various *L. plantarum* strains to metabolize flavan-3-ols into diphenylpropan-2-ols. After screening 47 isolates, twelve were found capable of opening the C-ring of a flavan-3-ol [(+)-catechin], releasing 3-(3',4'-dihydroxyphenyl)-1-(2,4,6-trihydroxyphenyl)-propan-2-ol (a form of diphenylpropan-2-ol) from (+)-catechin: ATCC 8014, ATCC 14917, PROBI 56 12, PROBI 56 24, PROBI 59 12, PROBI S204, RKG 1 473, RKG 1 500, RKG 1 611, RKG 2 212, RKG 2 219, and RKG 2 690. These strains were then evaluated for their ability to convert different flavan-3-ol structures. A hierarchical cluster analysis revealed two strain groups metabolizing flavan-3-ols: "high" and "low" diphenylpropan-2-ol producers. Of the four simple flavan-3-ol structures [(+)-catechin, (−)-epicatechin, (−)-epigallocatechin, (+)-gallocatechin], epicatechin was the most metabolized. All strains hydrolyzed (−)-epigallocatechin gallate but failed to metabolize procyanidins A2 and B2. In summary, this thesis highlights the role of *L. plantarum* in the metabolism of various types of (poly)phenols, particularly gallotanins, ellagitannins, and flavan-3-ols. It also provides insights into the genomic attributes of the strains capable of performing these metabolic conversions. The strains selected in this study have the potential to release bioactive phenolic metabolites, such as gallic acid and diphenylpropan-2-ols. Such strains emerge as prime candidates for precision probiotics aiming to maximize the health benefits derived from these phenolic compounds.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/141843 |
| Date | 12 April 2024 |
| Creators | Pulido Mateos, Elena Cristina |
| Contributors | Roy, Denis, Desjardins, Yves |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xx, 189 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
Page generated in 0.0027 seconds