Interference competition and genetic diversity at the intraspecific scale in the lactic acid bacterium Carnobacterium maltaromaticum - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2018

Interference competition and genetic diversity at the intraspecific scale in the lactic acid bacterium Carnobacterium maltaromaticum

Compétition par interférence et diversité génétique à l’échelle intraspécifique chez la bactérie lactique Carnobacterium maltaromaticum

Abstract

Competition and diversity are major phenomena in microbiology. In the agri-food sector, competition is the very basis of biopreservation, a process which objective is to inhibit undesirable microorganisms through the use of microbial competitors. Microbial diversity lies at the origin of the diversity of fermented products and particularly of the typicality of cheeses. However, the ecology of microbial competition in food and the link with microbial diversity are poorly understood. The goal of this thesis was to study the diversity and the competition of a representative model bacterium of the cheese ecosystem. The study model chosen is the lactic acid bacterium Carnobacterium maltaromaticum. An analysis of the diversity of 21 strains of C. maltaromaticum was performed by MultiLocus Sequence Typing (MLST) and allowed to complete the scheme of C. maltaromaticum population structure. This study revealed the presence of 56 genotypes among a collection of 71 strains, showing a high genetic diversity within this species. Interference competition was studied by performing high-throughput competition assays. Each competition assay involved two strains, one in the position of the sender strain and the other in the position of the receiver. In total, 5776 tests were performed on a collection of 76 strains. The results revealed that 60% of strains inhibited at least one other strain of the collection, indicating that intraspecific competition is major in C. maltaromaticum. Moreover, a large variability in the width of inhibition and sensitivity spectra has been observed. A network analysis approach revealed a nested architecture of the competitive network, suggesting that inhibition depends not only on the antagonistic characteristics of the inhibitory strains but also on the level of sensitivity of the receiver strains. A genomic analysis of 26 strains from the collection was performed in order to predict their gene content encoding the synthesis of antagonistic substances, and it allowed the identification of genes potentially encoding bacteriocins. In conclusion, this thesis has shown that the species Carnobacterium maltaromaticum is characterized by a high genetic diversity and that interference competition is frequent in the population
Compétition et diversité sont des phénomènes majeurs en microbiologie. Dans le secteur de l’agroalimentaire, la compétition est à la base de la biopréservation, un procédé dont l’objectif est d’inhiber des microorganismes indésirables par l’utilisation de microorganismes compétiteurs. La diversité microbienne est quant à elle à l’origine de la diversité de produits fermentés et en particulier de la typicité des fromages. Pourtant, l’écologie de la compétition microbienne dans les aliments et le lien avec la diversité microbienne sont très mal connus. L’objectif de ces travaux de thèse était d’une part d’étudier la diversité et d’autre part la compétition chez une bactérie représentative de l’écosystème fromager. Le modèle d’étude choisi est la bactérie lactique Carnobacterium maltaromaticum. Une analyse de diversité de 21 souches de C. maltaromaticum a été réalisée par MultiLocus Sequence Typing (MLST) et a permis de compléter la structure connue de la population de C. maltaromaticum. Cette étude a permis de révéler la présence de 56 génotypes au sein d’une collection de 71 souches, montrant une grande diversité génétique au sein de cette espèce. La compétition par interférence a été étudiée par réalisation de tests de compétition à haut débit. Chaque test de compétition mettait en jeu deux souches de la collection, une souche en situation d’expédition et une souche en situation de réception. Au total 5776 tests ont été réalisés à partir de la collection de 76 souches. Les résultats ont révélé que 60% des souches inhibaient au moins une autre souche de la collection indiquant que la compétition intraspécifique est majeure au sein de l’espèce C. maltaromaticum. Par ailleurs, une grande variabilité de largeur de spectre d’inhibition et de spectre de sensibilité a été observée. Une approche d’analyse de réseau a révélé une architecture « nested » du réseau compétitif suggérant que l’inhibition dépend non seulement des caractéristiques antagonistes des souches inhibitrices mais également du niveau de sensibilité des souches réceptrices. Une analyse génomique de 26 souches de la collection a été réalisée en vue de prédire leur contenu en gènes codant la synthèse de substances antagonistes et a permis d’identifier des gènes codant potentiellement des bactériocines. En conclusion, ces travaux de thèse ont montré que l’espèce Carnobacterium maltaromaticum est d’une part caractérisée par une grande diversité génétique et que d’autre part la compétition par interférence est fréquente au sein de la population
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Cite

Nancy Ramia. Interference competition and genetic diversity at the intraspecific scale in the lactic acid bacterium Carnobacterium maltaromaticum. Food engineering. Université de Lorraine; Université libanaise, 2018. English. ⟨NNT : 2018LORR0211⟩. ⟨tel-02096739⟩
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