Littérature scientifique sur le sujet « Bactéries – Cultures cellulaires »

Les maladies respiratoires, qu’elles touchent les animaux et/ou les hommes, ont un impact sanitaire et économique considérable sur notre société. Pouvoir mieux les contrôler, les traiter et les prédire, nécessite de pouvoir les étudier. Pour cela des modèles d’études pertinents, reproductibles, efficaces aisés d’utilisation, et alternatifs à l’expérimentation animale doivent être proposés. D’énormes progrès méthodologiques ont été réalisés ces dernières années avec l’émergence de modèles in vitro qui miment le poumon en reproduisant la diversité des types cellulaires, l’architecture du tissu et certaines de ses fonctionnalités (activité ciliaire, sécrétion). Cette revue présente les avancées dans la génération de ces modèles chez le bovin : les organoïdes, les cultures Air-liquide-interface (ALI) et les coupes fines de poumon (PCLS). Ils sont utilisés pour mieux décrire et comprendre les processus physiopathologiques induits par des infections (virus, bactérie, parasite) respiratoires et permettent de tester des approches prophylactiques ou curatives.

La production de nouvelles molécules bioactives est actuellement une préoccupation importante au plan mondial du fait de la prolifération de microorganismes pathogènes ayant développé une résistance aux molécules actuelles. Dans ce contexte, une bactérie isolée du sol saharien, Saccharothrix algeriensis, fait l'objet de cette étude. Elle a la capacité de produire des molécules aux potentialités bio-actives remarquables : les dithiolopyrrolones. L'objectif du travail se concentre sur les aspects macroscopiques de l'analyse du comportement du microorganisme en milieu liquide en vue du développement d'un procédé de bioproduction. Une première étape a consisté en la recherche d'un milieu de culture chimiquement maîtrisé. Afin de s'affranchir de l'utilisation d'extrait de levure, substrat difficilement maîtrisable, l'influence de la teneur en différentes bases azotées, acides aminés et oligoéléments sur la croissance a été étudiée. L'uracile et la thymine, les acides aminés non polaires ainsi que les oligoéléments favorisent la croissance de Saccharothrix algeriensis. Le milieu synthétique donnant les meilleurs résultats en terme de croissance et de production d'antibiotique a été testé en fermenteur "batch" de 2 L équipé d'un analyseur gaz autorisant une étude cinétique plus fine et un environnement physico-chimique maîtrisé. L'analyse qualitative des fermentations a montré que sur milieu contenant plusieurs substrats, la bactérie consomme les nutriments séquentiellement. Sa croissance apparaît diauxique. La synthèse des dithiolopyrrolones semble découplée de la croissance de la souche. Cette analyse qualitative a permis d'établir un schéma réactionnel décrivant la croissance de Saccharothrix algeriensis en milieu semi-synthétique. L'analyse factorielle des données cinétiques a permis de décrire raisonnablement le comportement du microorganisme en 4 réactions
Nowadays, production of new bioactive molecules is an important concern around the world. Due to development of bacterial resistance to antibiotics, investigations are performed to discover rare bacteria, which can produce such bioactive molecules. In view of this, Saccharothrix algeriensis, a bacterium isolated from Sahara desert, is here studied. It produces molecules with noteworthy bioactive potentialities: the dithiolopyrrolones. The objective of this study focuses on the macroscopic aspects of the micro-organism behaviour in liquid medium, in order to develop a bio-production process. A first step has consisted in the research of a chemically defined medium. So as to avoid used of yeast extract, which is a difficult substrate to control, the effect of nucleobases, amino acids, and oligoelements on its growth has been investigated. Uracil and thymine, non polar amino acids and oligoelements had a positive impact on Saccharothrix algeriensis growth. The synthetic medium, which allows the best bacterial growth and antibiotic production, has been tested in 2 L batch fermentor. It is connected to a gas analyser, which allows an accurate kinetic study and provides a controlled physicochemical environment to the micro-organism. Qualitative analysis of the cultures has shown that, on a medium which contains several substrates, the bacterium sequentially consumes the nutrients. Bacterial growth seems to be diauxic. Dithiolopyrrolone synthesis seems to be uncoupled with the growth of the stain. This quantitative analysis has allowed to establish a reaction scheme, which describes Saccharothrix algeriensis growth on semi-synthetic medium. Factor analysis of kinetic data had reasonably lead to a description of Saccharothrix algeriensis behaviour in 4 reactions

Le genre Fusarium est à l'origine de pathologies végétales concernant une grande variété de cibles avec des conséquences sur les rendements et la santé des consommateurs. Parmi elles, F. graminearum et F. oxysporum ont le plus d'impact économique et les moyens de lutte durables contre ces pathogènes sont actuellement limités. Le biocontrôle est une solution alternative aux pesticides de synthèse. Cependant, il est difficile d'exploiter pleinement le potentiel existant dans la nature. Un moyen de découvrir de nouvelles molécules d'intérêt est la co-culture. Impliquant deux ou plusieurs populations de cellules, elle recrée des interactions non existantes en monocultures. Ce projet de thèse, a ainsi eu pour but de mettre en présence des bactéries et des champignons possédant des activités connues, et ainsi de découvrir des associations produisant des cocktails de molécules antifongiques afin de lutter contre des phytopathogènes.Le projet a débuté par la sélection rationnelle de microorganismes ayant une activité antifongique rapportée dans la littérature : cinq bactéries (Bacillus subtilis, Pseudomonas syringae, Dietzia sp., Streptomyces coelicolor, Streptomyces sp.) et cinq champignons (Pseudozyma aphidis, Trichoderma harzianum, Aspergillus oryzae, Cladosporium cladosporioides et F. oxysporum) ont été retenus. Par la suite, des conditions de culture (milieu, température) adéquates pour réaliser des co-cultures et permettre la croissance des deux partenaires impliqués ont été définies et trois milieux ont été choisis : deux milieux riches (LB, NB) et un milieu minimum (GMM).Après cette sélection, des essais dans un microbioréacteur (BioLector) ont été réalisés : ces derniers impliquaient les dix microorganismes sélectionnés en monocultures et vingt-cinq co-cultures dans les trois conditions de milieu. Un criblage de l'activité antifongique des surnageants de culture générés a été réalisé contre une souche de F. oxysporum issue de l'environnement et S. cerevisiae. Treize co-cultures sur vingt-cinq ont montré une activité contre au moins l'une des deux cibles. Après ces tests, la sélection de couples d'intérêt a été réduite de vingt-cinq à dix. Ces couples ont été cultivés dans des volumes de 50 mL dans les milieux LB et NB qui ont montré la meilleure activité dans les conditions choisies, et leurs surnageants testés pour leur activité antifongique. Ces tests ont permis d'affiner le choix et de se focaliser sur six couples : P. syringae + A. oryzae, Streptomyces sp. + A. oryzae, P. syringae + F. oxysporum, P. syringae + P. aphidis, Dietzia sp. + T. harzianum, Streptomyces sp. + C. cladosporioides. Ces six couples ont fait l'objet d'une série de cultures et de tests de surnageants sur boîte et en liquide (contre F. oxysporum). Trois couples ont présenté une activité plus prononcée, en particulier contre F. oxysporum et se sont démarqués des monocultures : Streptomyces sp. + A. oryzae, Streptomyces sp. + C. cladosporioides et P. syringae + A. oryzae. La co-culture Streptomyces sp. + C. cladosporioides a présenté une activité synergique propre à inhiber ou ralentir la croissance de F. oxysporum par rapport aux monocultures seules, tandis que P. syringae + A. oryzae et Streptomyces sp. + A. oryzae ont présenté une activité additive contre F. oxysporum.Pour les trois couples retenus, les molécules produites et sécrétées ont été étudiées par protéomique et métabolomique. Quelle que soit la co-culture considérée, celle-ci induit l'activation de gènes restés silencieux en monoculture. On peut ainsi observer l'expression d'une très grande proportion de protéines ou de métabolites secondaires (38 à 50%) exclusivement présentes dans les surnageants de co-cultures. En outre, parmi les molécules sécrétées de novo dans les co-cultures, certaines connues pour leurs activités antimicrobiennes voire antifongiques ont pu être identifiées et ceci pour les trois couples étudiés
The genus Fusarium causes plant pathologies affecting a wide variety of targets with consequences on yields and consumer health. Among them, F. graminearum and F. oxysporum have the most important economic impacts and sustainable control methods against these pathogens are currently limited. Biocontrol is an alternative to synthetic pesticides. However, it is difficult to fully exploit the potential that exists in nature. One way to discover new molecules of interest is co-culture. Involving two or more populations of cells, it recreates interactions that do not exist in monocultures. The aim of this thesis project was to bring together bacteria and fungi with known activities, and thus to discover associations producing cocktails of antifungal molecules to fight against phytopathogens.The project started with the rational selection of microorganisms with antifungal activity reported in the literature: five bacteria (Bacillus subtilis, Pseudomonas syringae, Dietzia sp., Streptomyces coelicolor, Streptomyces sp.) and five fungi (Pseudozyma aphidis, Trichoderma harzianum, Aspergillus oryzae, Cladosporium cladosporioides, and F. oxysporum) were chosen. Subsequently, culture conditions (medium, temperature) adequate to perform co-cultures and allow the growth of both partners involved were defined and three media were chosen: two rich media (LB, NB) and one minimal medium (GMM).After this selection, tests in a microbioreactor (BioLector) were carried out: these involved the ten selected microorganisms in monocultures and twenty-five co-cultures in the three media conditions. A screening of the antifungal activity of the generated culture supernatants was performed against an environmental strain of F. oxysporum and S. cerevisiae. Thirteen out of twenty-five co-cultures showed activity against at least one of the two targets. After these tests, the selection of co-cultures of interest was reduced from twenty-five to ten. These co-cultures were grown in 50 mL volumes in LB and NB media that showed the best activity under the chosen conditions, and their supernatants tested for antifungal activity. These tests allowed to refine the choice and to focus on six couples: P. syringae + A. oryzae, Streptomyces sp. + A. oryzae, P. syringae + F. oxysporum, P. syringae + P. aphidis, Dietzia sp. + T. harzianum, Streptomyces sp. + C. cladosporioides. These six couples were subjected to a series of cultures and their supernatants tested on agar plates and in liquid media (against F. oxysporum). Three co-cultures showed a more pronounced activity, especially against F. oxysporum and stood out from the monocultures: Streptomyces sp. + A. oryzae, Streptomyces sp. + C. cladosporioides and P. syringae + A. oryzae. The Streptomyces sp. + C. cladosporioides co-culture showed synergistic activity in inhibiting or slowing the growth of F. oxysporum compared to monocultures alone, while P. syringae + A. oryzae and Streptomyces sp. + A. oryzae showed additive activity against F. oxysporum.For the three selected couples, the molecules produced and secreted were studied by proteomics and metabolomics. Whatever the co-culture considered, it induces the activation of genes that remained silent in monoculture. Thus, we can observe the expression of a very high proportion of proteins or secondary metabolites (38 to 50%) exclusively present in the supernatants of co-cultures. Moreover, among the molecules secreted de novo in the co-cultures, some known for their antimicrobial or even antifungal activities could be identified for the three couples that were studied

L’objectif de cette thèse a été d’optimiser la sérologie des bactéries difficilement cultivables en utilisant la technologie des micropuces. Deux modèles ont fait l’objet de nos recherches, les bactéries du genre Bartonella et T. Whipplei. En utilisant des micropuces fabriquées par dépôt de bactéries intactes couplées à la détection du signal par immunofluorescence nous avons confirmé que cette technologie était un outil simple, rapide et performant à la fois pour l’identification et le sérotypage des souches bactériennes et le criblage d’anticorps monoclonaux. Dans une seconde approche, dont la finalité était la recherche de marqueurs antigéniques pour le diagnostic de la maladie de Whipple, nous avons développé des micropuces comportant outre les bactéries entières, des protéines purifiées et des protéines recombinantes spécifiques de T. Whipplei. Les candidats clonés et exprimés ont été sélectionnés par rapport à leur potentiel antigénique par analyse bio-informatique mais aussi en fonction de résultats d’immunoprotéomique et des données de la littérature. Leur reconnaissance par des sérums de lapins immunisés a permis de confirmer que 19 d’entre elles étaient immunoréactives. Nous avons cependant constaté que la réponse humorale classique (IgG) des porteurs asymptomatiques était plus forte que celle des patients atteints de la maladie de Whipple. En revanche, la réaction des IgA vis-à-vis de ces mêmes antigènes, a tendance à être prépondérante chez les malades. Ces données nous ont conduits à évaluer le rôle des modifications post-traductionnelles, et en particulier de la glycosylation, dans la réponse antigénique. Nous avons établi la présence de glycoprotéines chez T. Whipplei, la protéine TWT 608 de la famille des WiSP (protéines membranaires contenant des motifs répétés) étant la protéine principalement glycosylée. Nous avons également observé la disparition du profil de glycosylation lors des sous-cultures en milieu axénique. Des analyses d’immunofluorescence et de microscopie électronique ont indiqué que ces glycoprotéines étaient sécrétées. Dans les macrophages infectés de biopsies duodénales humaines nous avons observé une co-localisation entre la glycoprotéine majoritaire (GpTw110) et la coloration à l’acide périodique de Schiff. De fait, la sécrétion de cette glycoprotéine participe à la formation d’un biofilm qui s’accroît lors de la culture cellulaire. En ce qui concerne le rôle de cette glycoprotéine dans la réponse de l’hôte, nous avons constaté que parmi les personnes infectées par T. Whipplei, les patients avaient une réponse sérologique déficiente par rapport aux porteurs asymptomatiques. Cette réponse est principalement dirigée contre les glycoprotéines et disparaît au cours de la culture in vitro. Notre hypothèse est que le biofilm, composé en partie de glycoprotéines sécrétées, empêche l'immuno-réaction et protége T. Whipplei chez les patients. En conclusion, ce travail de thèse confirme que l’approche micropuces à protéines est un outil puissant pour la recherche d’antigènes et pour la compréhension des mécanismes de pathogénicité des bactéries difficiles à cultiver
The aim of this thesis was to improve the serology of fastidious bacteria by using the protein microarray technology. Two models were used in this work, the bacteria from the Bartonella genus and T. Whipplei. By using microarray slides constructed with intact bacteria coupled with the detection of bound antibodies by immunofluorescence, we confirmed that this technology was an easy, fast and powerful tool for the identification and the serotyping of different bacteria as well as for the screening of monoclonal antibodies. In a second step, aimed at identifying putative antigenic markers for the diagnosis of Whipple disease, we developed microarrays containing not only the whole bacteria but also purified and recombinant T. Whipplei proteins. The proteins cloned and expressed were selected by bioinformatic analyses, from immunoproteomic results and from published data. Their recognition by sera of immunized rabbits confirmed that 19 candidates were endowed for antigenic properties. We therefore observed that the classical immune response (IgG) of the asymptomatic carriers was stronger than that of the infected patients. In contrast, the reaction of IgA from infected patients against the same antigens was higher than that of carriers. These results led us to evaluate the role of post-transcriptional modifications, and most particularly of glycosylations in the antigenic response. We thus established the presence of glycoproteins within T. Whipplei, the protein TWT 608 from the WiSP family of membrane proteins being the major glycosylated one. We also noticed the disappearance of glycosylation profile during subculture in axenic medium. Immunofluorescence and electronic microscopy studies indicated that these glycoproteins were secreted. In infected macrophages from human duodenal biopsies a co-localization was evidenced between the major glycoprotein and staining by the periodic acid of Schiff. Accordingly, glycoprotein secretion should take place in the formation of a biofilm. Finally, we analyzed the role of this glycoprotein in the host response upon infection. Among infected people, the patients exhibited a lower serologic response mainly focused against the glycoproteins which disappeared in the in vitro culture. We thus hypothesized that the biofilm of glycoproteins should prevent the immunoreaction and protect T whipplei against patients. Overall, the work achieved during this thesis confirmed that the protein microarray approach is a powerful tool for the search of antigens and the comprehension of the pathogenic mechanisms of fastidious bacteria

Campylobacter jejuni est une bactérie à Gram négative microaérophile pathogène responsable d'un grand nombre d'entérites d'origine alimentaire. Cette bactérie est capable de survivre dans différents environnements et de s'adapter à des conditions non optimales pour sa croissance. Parmi ces conditions, le stress oxydant constitue un stress majeur pour tous les organismes vivants provoquant un déséquilibre du potentiel redox et l��inactivation de nombreuses protéines. Parmi les différentes enzymes permettant un retour à l’équilibre. Seul le système thiorédoxine-thiorédoxine réductase (TrxAB) a été annoté chez C. Jejuni. Au cours de ce travail nous avons analysé l’importance de ce système dans l’adaptation au stress oxydant chez C. Jejuni. Pour cela nous avons développé un milieu de culture synthétique dont tous les composants et leurs concentrations sont connus (milieu MCLMAN), il nous a permis d’étudier la réponse au stress oxydant de cette bactérie. L’identification des protéines spécifiquement réduites par TrxAB a montré que ce couple participe au fonctionnement de toutes les grandes voies métaboliques, certaines de ces enzymes sont uniques et considérées vitales dans d’autres organismes. Le système TrxAB semble vital, les gènes correspondants n’ont pas pu être inactivés
Campylobacter jejuni, a microaerophilic pathogen Gram-negative bacterium, is the causative agent of a large number of food-borne enteritis. This bacterium is able to survive in different environments and adapt to non-optimal growth conditions. Among these conditions, oxidative stress is a major stress for all living organisms that disturbs the cellular redox potential and inactivates numerous enzymes. Various systems can allow reversion but genome annotation of C. Jejuni suggests that it possesses the thioredoxin-thioredoxin reductase (TrxAB) system only. Therefore, importance of this system was analysed during C. Jejuni oxidative stress adaptation. Thus, we developed a synthetic medium having defined compound composition (MCLMAN medium) allowing the study of this bacterium oxidative stress response. Identification of proteins specifically reduced by TrxAB revealed its contribution to all main metabolic pathways; including reduction of unique enzymes considered as essential for other organisms. Furthermore, TrxAB encoding genes could not be inactivated in C. Jejuni thus TrxAB system appears of vital importance in this bacterium

L'objectif général de notre travail a été de développer une méthode de structuration des connaissances procédurales mises en œuvre lors de la modélisation de bioprocédés. Ce modèle cognitif permet la réalisation d'un système informatique d'aide à la modélisation. Dans une première partie, nous développons la méthodologie suivie pour effectuer l'extraction du savoir faire d'un expert en modélisation. Nous présentons l'expertise obtenue ainsi qu'une description de la procédure de modélisation et les éléments cinétiques utilisés. Dans une deuxième partie nous proposons la structure d'un système hybride compose d'un système expert contenant le savoir faire en construction de modèles et de plusieurs réseaux de neurones intégrant les connaissances nécessaires a la classification des courbes cinétiques. La troisième partie traite du test des procédures du système dans le cas d'une culture de bactéries pour la production d'acide lactique. Un modèle cinétique de la littérature est utilise pour simuler les données fournies au système: le modèle restitue lui est alors comparé. Finalement, nous présentons le modèle obtenu avec le prototype du système d'aide à la modélisation a partir de données expérimentales obtenues dans le cas d'une culture continue de kluyveromyces fragilis

Dans la littérature, les stratégies essentielles suivies pour l’obtention d’une forte densité cellulaire sont les cultures avec addition adéquate de nutriments, y compris l’oxygène, les cultures avec ajout de substrat en fonction d’une valeur constante d’oxygène dissous, l’utilisation de l’oxygène pur avec contrôle de l’oxygène dissous, la dialyse et le recyclage cellulaire. Cependant, les contraintes observées sont : 1) le maintien d’un oxygène dissous (O. D) constant et la toxicité liée à l’utilisation de l’oxygène pur, 2) l’accumulation de métabolites inhibiteurs de la croissance, 3) l’inhibition due à des fortes pressions en CO2. Notre démarche est basée sur la réduction de la production de métabolites (acide acétique), vu qu’ils sont formés même en présence d’un excès d’oxygène, par le contrôle du taux de croissance spécifique « relatif » d’Escherichia coli par la réduction de la concentration de l’extrait de levure et le contrôle d’ajout du glucose à la fin de la culture. La production de métabolites est alors maintenue à un niveau faible et la croissance est prolongée jusqu'à 125 g/l poids sec. Cette biomasse correspond à 51-53 % de la biomasse théorique maximale. Cependant ceci ne peut être généralisé à toutes les espèces bactériennes. En effet, Bacillus subtilis croît en produisant une quantité très importante de métabolites, le rapport acétoïne /biomasse est constant ; par conséquent, la production de métabolites ne peut être contrôlée à des valeurs faibles à fortes biomasses. La biomasse maximale obtenue est de l’ordre de 60 g/l poids sec, des concentrations importantes d’acétoïne et de CO2, à la fin de la culture, sont observées.

Les systèmes microbiologiques naturels (colonne d’eau), semi-naturels (station d’épuration), mais surtout industriels ou de laboratoire (bioréacteurs) sont communément représentés par des modèles mathématiques destinés à l’étude, à la compréhension des phénomènes ou au contrôle des processus (de production, par exemple).

Dans l’énorme majorité des cas, lorsque les cellules (procaryotes ou eucaryotes) mises en jeu dans ces systèmes sont en suspension, le formalisme de ces modèles non structurés traite le système comme s’il était homogène. Or, en toute rigueur, il est clair que cette approche n’est qu’une approximation et que nous avons à faire à des phénomènes hétérogènes, formés de plusieurs phases (solide, liquide, gazeuse) intimement mélangées. Nous désignons ces systèmes comme « polyphasiques dispersés » (SPD). Ce sont des systèmes thermodynami-quement instables, (presque) toujours ouverts.

La démarche que nous avons entreprise consiste à examiner si le fait de considérer des systèmes dits « homogènes » comme des systèmes hétérogènes (ce qu’ils sont en réalité) apporte, malgré une complication du traitement mathématique, un complément d’information significatif et pertinent.

La démarche s’est faite en deux temps :

·\
Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail de recherche portant sur les bactéries lactiques productrices d'aromes laitiers Lactococcus lactis subsp. Lactis biovar. Diacetylactis comprend deux parties. La première partie est consacrée au mode de production du diacétyle par ce microorganisme, et, en particulier, à l'étude de la réaction de décarboxylation oxydative de l'alpha-acetolactate en diacétyle. Les résultats cinétiques obtenus montrent que cette réaction peut être à l’origine de la production microbiologique du diacétyle, et ce, même dans des conditions physico-chimiques défavorables pour une décarboxylation oxydative. De plus, le siège de cette réaction a été déterminé comme étant intracellulaire, avec un mécanisme faisant intervenir un ou des composés thermolabiles. La deuxième partie de ce travail consiste en une étude prospective pour la mise en œuvre de Lactococcus lactis subsp. Lactis biovar. Diacetylactis en culture continue à haute densité cellulaire. Deux modes de mise en œuvre sont évalués : la culture continue en réacteur à recyclage cellulaire et la culture continue de cellules immobilisées en réacteur à lit fixe. L’évaluation est établie en termes d'influence de ces modes de culture sur le métabolisme des cellules et de performances pour la production de biomasse et de diacétyle. Au niveau physiologique, cette étude permet de mettre en évidence des règles d'orientation du flux catabolique provenant des substrats carbonés lactose et citrate en fonction du taux de dilution et de révéler un mécanisme de régénération du NADH + H+ en conditions de fort co-métabolisme citrate/lactose. Pour ce qui est des performances, ces résultats montrent que ces deux modes de culture, comparés à des cultures discontinues, apportent des gains notables en productivité, tant pour la biomasse que le diacétyle.

Isolement de Y. E. à partir d'aliments : intérêt de l'utilisation des milieux sélectifs, du développement d'une méthode immunologique de détection rapide. Étude du caractère invasif des souches de Y. E. Sur cellules intestinales HRT 18. Étude des mécanismes de contamination bactérienne des fruits de mer : moules et/ou huitres en eau de mer reconstituée, dans des cristallisoirs ou des aquariums de grand volume, avec Y. E. Comme modèle d'étude. Relargage de Y. E. Par les mollusques : Étude du phénomène en fonction du taux de bioaccumulation initiale et de l'état nutritionnel des mollusques