Projet de recherche C3/017 (Action de recherche C3)
Contexte
La taxonomie est un domaine important dans la recherche microbiologique et contribue à une meilleure compréhension du métabolisme et de la biodiversité des micro-organismes. Elle reprend la définition de leurs conditions de croissance optimales, leur identification précise ainsi que l'étude et la connaissance de leurs écosystèmes. Partout dans le monde, les bactéries d'acides lactiques et acétiques jouent un rôle essentiel dans la production d'aliments fermentés. Elles interviennent dans un grand nombre de processus de fermentation industriels et artisanaux. Une identification correcte des isolats existants ou l'isolement de nouveaux taxons permettra peut-être une meilleure compréhension de ces processus, une amélioration de la sécurité et de la qualité alimentaires ainsi que de nouvelles applications industrielles des souches.
Description du projet
Objectifs
Ce projet a pour but de développer des méthodes moléculaires pour une meilleure identification génomique des bactéries d'acides lactiques (BCCM/LMG, Universiteit Gent) et d'acides acétiques (IMDO-VUB, Vrije Universiteit Brussel). Il constituera une base importante pour le développement des techniques d'identification automatisables.
Méthodologies
Les fèves de cacao fermentées seront utilisées comme nouvelle source d'isolement des bactéries d'acides lactiques et acétiques ; cet écosystème peu connu contient également des levures. Les aliments naturels à fermentation spontanée constituent une riche source d'espèces et de souches de micro-organismes présentant un potentiel génétique et métabolique important.
De nos jours, l'identification des espèces bactériennes d'acides lactiques repose sur la détermination de leur position phylogénétique au moyen de l'analyse des séquences géniques 16S rRNA suivie d'une comparaison génotypique ou phénotypique approfondie avec les espèces les plus proches. Les banques de données phénotypiques détaillées pour l'identification des bactéries d'acides lactiques sont basées sur des modèles de protéine cellulaire totale, obtenus grâce à l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide avec dodécyl sulfate de sodium (SDS-PAGE). Des modèles génotypiques ont été récemment appliqués à l'aide du "Amplified Fragment Length Polymorphism" (AFLP), qui permet une meilleure différenciation au sein de groupes phylogénétiques définis. Malheureusement, ces méthodes de "modèles codes-barres" ou d' "empreintes digitales" demandent beaucoup de travail. Le niveau élevé de standardisation pour la constitution d'une banque de données reproductible et régulièrement mise à jour ne permet toutefois aucune adaptation ni automatisation des méthodes appliquées. C'est pourquoi, en raison des recommandations et développements récents dans la systématique bactérienne, les méthodes d'identification acquerront une nouvelle dimension, à savoir l'éclaircissement de la parenté génomique au niveau inter- et intraespèces grâce à une analyse séquentielle des gènes domestiques par le biais de l'analyse "MultiLocus Sequence Analysis" ou MLSA.
En ce qui concerne l'identification des bactéries d'acides acétiques, les méthodes étaient initialement basées sur des caractéristiques physiologiques et chimiotaxonomiques. Bien que l'identification de genres appartenant aux bactéries d'acides acétiques ne soit pas particulièrement difficile, la différenciation et l'identification des espèces sont extrêmement problématiques. Récemment, ces propriétés phénotypiques ont également été complétées voire remplacées par des techniques moléculaires telles que les expériences d'hybridation ADN-ADN, l'analyse séquentielle ADN ou les méthodes PCR. Des méthodes de caractérisation telles que "l'ACP palindromique extragénique répétitive" (abréviation anglaise : rep-PCR) et les méthodes moléculaires basées sur la caractérisation de segments ADN spécifiques amélioreront toutefois considérablement la rapidité et la qualité de l'identification des espèces de bactéries d'acides acétiques. En outre, un cadre de référence AFLP solide peut servir d'alternative aux hybridations ADN-ADN à fort coefficient de travail. L'analyse MLSA pourra également être prise en compte dès que nous disposerons de plus d'informations génomiques sur les espèces bactériennes d'acides acétiques.
En ce qui concerne l'identification des levures, visant à mieux décrire la biodiversité des fèves de cacao fermentées, des méthodes moléculaires seront utilisées, en comparaison aux descriptions de profils physiologiques et morphologiques.
Interaction entre les différents partenaires
Les isolats d'échantillons de fèves de cacao seront récoltés et les bactéries d'acides lactiques et acétiques seront isolées et purifiées par IMDO-VUB. IMDO-VUB et BCCM/LMG seront responsables des tests microbiologiques préliminaires et de la conservation de tous les isolats. La duplication des isolats de bactéries d'acides lactiques par le biais de rep-PCR sera réalisée par BCCM/LMG ; IMDO-VUB sera, quant à elle, en charge de la duplication des isolats d'acides acétiques, après élaboration d'une méthode rep-PCR adaptée. BCCM/LMG développera une méthode d'identification MLSA pour les bactéries d'acides lactiques. IMDO-VUB élaborera une méthode d'identification basée sur AFLP et MLSA pour les bactéries d'acides acétiques. La duplication, la conservation et l'identification des levures seront prises en charge par BCCM/MUCL (sous-contractant).
Réalisation et/ou résultats attendus
Les résultats escomptés sont les suivants:
- banques de données MLSA;
- publications et communiqués de congrès (nouveaux taxons et études sur la biodiversité);
- services (des souches représentatives nouvelles et existantes de diverses espèces de bactéries d'acides lactiques et acétiques seront déposées et de nouvelles méthodes d'identification seront utilisées);
- brevets;
- projets de suivi;
- promotions (étudiants en maîtrise et doctorat).
Partenaires
Activités
Depuis de nombreuses années, l'intérêt et l'expertise de BCCM/LMG s'orientent tant vers la taxonomie des bactéries d'acides lactiques que vers celle des bactéries d'acides acétiques. Afin de conserver sa compétence en la matière, il est nécessaire d'adopter une nouvelle approche pour une identification rapide de ces bactéries. La méthode MLSA sera évaluée et servira de base à la construction d'un cadre de référence aussi bien pour les bactéries d'acides lactiques que pour celles d'acides acétiques.
Les activités d'IMDO-VUB se concentrent sur la biodiversité (bactéries d'acides lactiques et acétiques), la dynamique de population et la métabolomique des aliments fermentés traditionnels et artisanaux. Cette méthode repose de plus en plus sur une identification rapide et correcte des isolats de bactéries d'acides lactiques et acétiques en vue d'une exploration des nouvelles propriétés fonctionnelles et technologiques de souches intéressantes.
Coordonnées
Promoteur - coordinateur:
Prof. Dr. ir. Luc De Vuyst
Onderzoeksgroep Industriële Microbiologie, Fermentatietechnologie en Downstream Processing (IMDO)
Vakgroep Bio-ingenieurswetenschappen
Vrije Universiteit Brussel
Pleinlaan 2
B-1050 Brussel
België
Tel: +32-(0)2-629 32 45
Fax: +32-(0)2-629 27 20
E-mail: ldvuyst@vub.ac.be
Website: http://www.imol.vub.ac.be/IMDO/IMDO.html
Promoteur:
Prof. Dr. Paul De Vos
BCCM/LMG Bacterie Collectie
Laboratorium voor Microbiologie
Universiteit Gent
K.L. Ledeganckstraat, 35
B-9000 Gent
België
Tel: 32-(0)9-264 51 10
Fax: 32-(0)9-264 53 46
E-mail: Paul.DeVos@UGent.be
Websites: lab site: http://lmg.UGent.be and
BCCM (Belgian Coordinated Collections of Microorganisms) site: http://bccm.belspo.be/
Comité d'utilisateurs
ing. Dirk Poelman et ir. Herwig Bernaert, Barry Callebaut S.A.
Dr. ir. Bart Degeest, Yakult Belgium S.A.
Dr Bruno Pot, Applied Maths bvba
Dr Paul Van Hummelen et Dr. Stefan Weckx, Institut interuniversitaire flamand de Biotechnologie (VIB) – MicroArray Facility (MAF)
