AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : [email protected] LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm UNIVERSITE DE LORRAINE École Nationale Supérieure d’Agronomie et des Industries Alimentaires Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie Ressources Procédés Produits Environment (RP2E) Laboratoire d’Ingénierie des Biomolécules – LIBio ________________________________________________________________________ THÈSE Présentée à l’Université de Lorraine Par Abdur RAHMAN pour l’obtention du titre de Docteur de l’Université de Lorraine (UL) Spécialité : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires _________________________________________________________________ Etude de la diversité génétique chez la bactérie lactique Carnobacterium maltaromaticum et de son adaptation à l’environnement gastro-intestinal de mammifères Soutenue publiquement le 11 décembre 2013 ___________________________________________________________________ Rapporteurs : M. Jean-François CAVIN Professeur d'Université, AgroSupDijon, Dijon, France Mme Catherine SCHOULER Chargé de Recherche HDR, INRA, Tours, France Examinateurs : Mme Anne-Marie REVOL-JUNELLES Professeur, Université de Lorraine, Nancy, France (Directeur de thèse) M. Frédéric BORGES Maître de Conférences, Université de Lorraine, Nancy, France (Co-directeur de thèse) Invités : M. Benoît FOLIGNE Chargé de Recherche HDR, Institut Pasteur Lille, Lille, France M. Cyril BONTEMPS Maître de Conférences, Université de Lorraine, Nancy, France Mme Catherine CAILLIEZ-GRIMAL Maître de Conférences HDR, UL, Nancy, France (Co- directeur de thèse) I dedicate this work to my beloved parents À mes chers parents Remerciements Ce travail s’est déroulé au Laboratoire d’Ingénierie des Biomolécules (LIBio) de l’ENSAIA- Université de Lorraine. Je remercie le Professeur Michel LINDER de m’avoir accueilli au sein de son laboratoire. J’exprime toute ma reconnaissance à Madame Anne-Marie REVOL-JUNELLES, Professeur à l’ENSAIA, Madame Catherine CAILLIEZ-GRIMAL, Maitre de conférences à l’ENSAIA et Monsieur Frédéric BORGES Maitre de conférences à l’ENSAIA pour avoir accepté de diriger ce travail et je leur exprime toute ma gratitude pour leur patience, leur encadrement, conseils ainsi que pour avoir patiemment corrigé ce document et les articles. Je remercie HEC (Pakistan) pour avoir financé cette thèse, merci également à SFERE de m’avoir permis de réaliser ce travail dans de bonnes conditions. Je remercie tous les membres du laboratoire avec lesquels j’ai vécu des moments inoubliables. Je remercie particulièrement Myriam, Sylvie et Arnaud pour leur aide précieuse. Je voudrais sincerement remercie mes amis Amir Raza, Sohaib Shahid, Malik Khalid, Hasan Riaz, Rizwan ur Rehman, Javaid, Binod et Maira Shehryar pour leur soutien. Un grand remercie au Mariam Flear et Mariam Moussa pour partager du bonheur et la joie qui restra spécial pour moi. Je remercie de tout mon cœur Raza Hussain et Muhammad Imran pour leur soutien et discute phylosophique pour mieux comprendre la vie et pour partager des moments inoubliables. Je tien à remercier du fond de mon cœur Zeeshan Hafeez et Samina Zeeshan pour leur soutien « love and care » et rester à mes acote pendant les beau et les mauvais moments. Une pensée particulière à mes parents, Sakhawat Hussain et Zainab Bibi, à mes deux soeurs Amna Batool et Marium Batool, mes deux frères Habib ur Rahman, Abdullah Sakhawat mon épouse Atia Rahman et mon fis Talha Rahman pour leur amour à distance et qui ont su rester très proches pendant ces quatre années. Sommaire Préambule ____________________________________________________________ - 1 - I Revue bibliographique _________________________________________________ - 3 - I.1 Carnobacterium maltaromaticum ______________________________________________ - 3 - I.1.1 Systématique bactérienne _________________________________________________________ - 3 - I.1.2 Caractères physiologiques _________________________________________________________ - 4 - I.1.3 Méthodes de détection et d’isolement de Carnobacterium spp. ___________________________ - 4 - I.1.3.1 Détection des Carnobacterium __________________________________________________ - 4 - I.1.3.2 Méthodes d’isolement de Carnobacterium maltaromaticum __________________________ - 5 - I.1.4 Habitats ________________________________________________________________________ - 6 - I.1.4.1 Environnement ______________________________________________________________ - 6 - I.1.4.2 Aliment ____________________________________________________________________ - 7 - I.2 Impact des carnobactéries sur leur environnement ________________________________ - 9 - I.2.1 Impact sur les propriétés technologiques de l’aliment ___________________________________ - 9 - I.2.1.1 Une flore d’altération _________________________________________________________ - 9 - I.2.1.2 Une flore positive ____________________________________________________________ - 9 - I.2.1.3 Impact sur les autres flores via la production de bactériocines _______________________ - 10 - I.2.2 Virulence ______________________________________________________________________ - 11 - I.3 Statut légal en Europe des bactéries utilisées en alimentation humaine et animale _____ - 11 - I.3.1 L’outil QPS _____________________________________________________________________ - 13 - I.3.2 La taxonomie __________________________________________________________________ - 13 - I.3.3 Le socle de connaissances ________________________________________________________ - 13 - I.3.4 Le pouvoir pathogène ____________________________________________________________ - 14 - I.3.5 Utilisation prévue _______________________________________________________________ - 14 - I.3.6 Liste des organismes QPS _________________________________________________________ - 15 - I.4 Composantes extracellulaires des bactéries lactiques leur permettant de survivre et d’interagir avec l’hôte _________________________________________________________ - 17 - I.4.1 Résistance aux stress ____________________________________________________________ - 17 - I.4.2 Survie des bactéries durant le transit gastro-intestinal __________________________________ - 17 - I.4.3 Acteurs moléculaires de la survie en milieu intestinal ___________________________________ - 18 - I.4.3.1 Résistance au stress acide ____________________________________________________ - 18 - I.4.3.2 Résistance aux sels biliaires ___________________________________________________ - 19 - I.4.4 Résistance au système immunitaire _________________________________________________ - 19 - I.4.4.1 Résistance au lysozyme ______________________________________________________ - 19 - I.4.4.2 Résistance aux peptides antimicrobiens _________________________________________ - 20 - I.4.5 Interactions avec l’hôte __________________________________________________________ - 20 - I.4.5.1 Adhésion __________________________________________________________________ - 21 - I.4.5.2 Immuno-modulation _________________________________________________________ - 21 - I.5 Typage de souches _________________________________________________________ - 22 - I.5.1 Taxonomie des bactéries lactiques _________________________________________________ - 22 - I.5.2 Restriction Fragment Lentgh Polymorphism ou RFLP ___________________________________ - 23 - I.5.3 Amplified Fragment Length Polymorphism ou AFLP ____________________________________ - 24 - I.5.4 Pulsed-Field Gel Electrophoresis ou PFGE ____________________________________________ - 25 - I.5.5 Typage moléculaire par Multiple Loci VNTR Analysis ou MLVA ___________________________ - 26 - I.6 Utilisation de la MLST pour le typage de souches et l’étude de la structure des populations chez les bactéries lactiques _____________________________________________________ - 28 - I.6.1 MultiLocus Sequence Typing ou MLST _______________________________________________ - 28 - I.6.1.1 Principe ___________________________________________________________________ - 28 - I.6.1.2 Choix des gènes ____________________________________________________________ - 29 - I.6.1.3 Traitement des données et génotypage _________________________________________ - 30 - I.6.2 Place de l’analyse de multiple loci dans la taxonomie bactérienne ________________________ - 30 - I.6.3 Structure des populations chez les bactéries lactiques __________________________________ - 35 - I.6.3.1 Etudes MLST chez les bactéries lactiques _________________________________________ - 35 - I.6.3.2 Structure et évolution des populations chez les bactéries lactiques ____________________ - 36 - I.6.3.2.1 Sélection de populations et domestication ___________________________________ - 36 - I.6.3.2.2 Existence de sous-populations au niveau intra-espèce __________________________ - 38 - I.7 Objectifs _________________________________________________________________ - 41 - II Résultats___________________________________________________________ - 43 - Article 1 _____________________________________________________________