Sibylle TABUTEAU

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Composition du jury :

• Mme Hélène FALENTIN , Ingénieure de recherche, INRAE, Rapporteure 
• M. Frédéric BORGES, Professeur, Université de Lorraine, Rapporteur 
• M. David VALLENET, Directeur de recherche, CEA, Examinateur 
• Mme Marie-Christine CHAMPOMIER-VERGÈS, Directrice de Recherche, INRAE, Examinatrice 
• Mme Pavla DEBELJAK, Enseignante-chercheuse, SupBiotech, Examinatrice

Mots clés : Fromage, écologie microbienne, métagénomique, génomique, acquisition du fer, sidérophores

Résumé : Le fromage est un aliment fermenté dont les caractéristiques reposent sur des communautés microbiennes composées de micro-organismes ensemencés et environnementaux. La structuration et le fonctionnement de ces communautés sont influencés par de nombreux facteurs, parmi lesquels le fer, nutriment essentiel mais fortement limitant dans les milieux fromagers. Les micro organismes disposent de divers systèmes d’acquisition du fer, incluant l’import direct du fer et l’import de sidérophores, des molécules capables de chélater le fer ferrique. Si plusieurs exemples d'interactions dépendantes du fer ont été décrits dans les environnements fromagers, aucune analyse globale des systèmes d’acquisition du fer n’a jusqu’ici été menée à l’échelle des communautés microbiennes du fromage. L’objectif principal de ce travail est d’étudier les systèmes d’acquisition du fer dans les fromages afin de mieux comprendre leur diversité, leur distribution taxonomique et leur rôle potentiel dans la structuration des communautés microbiennes. Dans un premier temps, la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés microbiennes de fromages AOP français a été caractérisée à partir d'un vaste jeu de données métagénomiques et génomiques (136 métagénomes, 1263 MAGS et 280 isolats), mettant en évidence la présence d’une grande diversité d’espèces bactériennes, fongiques et virales. Sur la base de ces données, une recherche des systèmes d’acquisition du fer a été menée à l’échelle de la communauté et des espèces. Les gènes impliqués dans l’import direct du fer, l’import de complexes fer-sidérophores et la biosynthèse de sidérophores ont été identifiés grâce à une approche par homologie reposant sur des profils HMMs. Cette analyse a révélé une grande diversité de systèmes d’acquisition du fer, plus abondants dans les communautés de surface que dans celles du cœur, et a notamment permis de détecter plus de vingt voies de biosynthèse de sidérophores. De nombreuses espèces microbiennes disposent de systèmes d’import sans produire de sidérophores, suggérant des interactions fondées sur leur partage ou leur exploitation. Enfin, une analyse comparative de 461 génomes du genre Vreelandella, issus de divers environnements, a été réalisée afin d’étudier son adaptation à l’environnement fromager, en examinant ses systèmes d’acquisition du fer. La comparaison a révélé que les souches fromagères possèdent un nombre important de systèmes d’import de sidérophores, parfois acquis par transfert horizontal et similaires à ceux de souches d'autres espèces fromagères des genres Pseudomonas et Pseudoalteromonas. Ces résultats montrent que le transfert horizontal de gènes est un mécanisme clé de l’adaptation de Vreelandella au fromage. Ce travail apporte ainsi de nouvelles connaissances sur les systèmes d’acquisition du fer chez les micro-organismes fromagers et souligne leur rôle potentiel dans la structuration des communautés microbiennes du fromage.