Mécanismes d'adaptation au froid de la bactérie pathogène Bacillus cereus - Etude au niveau de la cellule unique

par Marina Francais

Projet de thèse en Biotechnologie et Microbiologie

Sous la direction de Christophe Nguyen-The et de Véronique Broussolle.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) , en partenariat avec SQPOV - Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (laboratoire) et de Microbiologie et Sécurité Alimentaire (equipe de recherche) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Bacillus cereus est une bactérie pathogène, agent de toxi-infections alimentaires capable de se multiplier durant la conservation au froid des aliments. Son adaptation au froid se traduit par une « phase de latence » durant laquelle la bactérie ne se multiplie pas et modifie sa physiologie pour répondre aux contraintes imposées par les basses températures. La durée de cette phase de latence est particulièrement variable, difficile à prévoir, et les mécanismes déterminant cette durée sont mal connus. D'un point de vue pratique, il en résulte une difficulté à prévoir le risque de multiplication de Bacillus cereus dans les aliments réfrigérés. L'objectif du projet de thèse est de déterminer la séquence d'évènements moléculaires et physiologiques durant l'adaptation au froid de Bacillus cereus, en allant de la population jusqu'à l'échelle de la cellule bactérienne unique, afin de mieux comprendre ce qui détermine la durée des phases de latence. L'étude sera basée, d'une part sur la connaissance de la diversité des durées de phases de latence entre cellules bactériennes et d'autre part, sur un ensemble de « marqueurs » physiologiques et moléculaires dont le rôle dans l'adaptation au froid de Bacillus cereus est bien établi : hélicases à ARNs, régulateurs transcriptionnels « senseurs-régulateurs », lipases, enzymes clé du métabolisme, modification de la composition en acides gras membranaires. La cinétique de la mise en place et l'expression de ces marqueurs au cours des phases précoces de l'adaptation au froid sera mesurée, au niveau de la population bactérienne globale par spectrofluorimètrie et à l'échelle des cellules bactériennes constituant la population par microscopie à épifluorescence. Il sera ainsi possible de comparer des cellules ayant des phases de latence au froid de durées très différentes, et d'identifier les mécanismes ayant le plus d'influence. La réalisation du projet implique la construction de systèmes rapporteurs d'expression de gènes basés sur la fluorescence, la mise au point des méthodes microscopiques de suivi des cellules uniques, et les analyses chimiques et biochimiques pour caractériser l'évolution des populations bactériennes durant la latence. Le projet de thèse sera réalisé dans le cadre du projet ANR « OPTICOLD » (2016-2020) dont l'objectif est de développer des solutions innovantes pour optimiser la chaîne du froid des aliments réfrigérés. Dans ce cadre, le projet de thèse devra produire les connaissances nécessaires à une meilleure prévision de l'effet du froid sur le développement de la bactérie pathogène Bacillus cereus. Le projet ANR sera l'occasion pour le doctorant de présenter ses travaux régulièrement au consortium des partenaires et d'interagir avec un laboratoire de microbiologie de l'Anses, des laboratoires d'autres disciplines et des industriels.

  • Titre traduit

    Mechanisms of cold adaptation of the pathogenic bacterium Bacillus cereus - Study at the single cell level


  • Résumé

    Bacillus cereus is an opportunistic pathogen bacterium responsible for various human infections and able to grow in cold conserved food. His cold adaptation results in a "lag-time" during which the bacteria does not grow and modify its physiology to deal with the constraints imposed by low temperatures. The lag-time is particularly variable, difficult to predict and the mechanisms determining this time are unknown. From a practical point of view, this results in a difficulty to predict the risk of Bacillus cereus growth in refrigerated foods. The aim of the PhD project is to determine the sequence of molecular and physiological events during Bacillus cereus adaptation to cold, ranging from the population to the scale of single bacterial cell, to better understand mechanisms which determine the duration of the lag-phase. The study will be based firstly on knowledge of the diversity of periods of lag-phases between bacterial cells and, secondly, on a set of physiological and molecular "markers" whose role in Bacillus cereus cold adaptation is well established: RNA helicases, transcriptional regulators "sensor-regulators", lipases, metabolism key enzymes, changing the membrane fatty acids composition. The development and expression kinetics of these markers during the early stages of cold-adaptation will be measured by different ways. Spectrofluorometric analysis will be used for a population scale study and epifluorescence microscopy for single cell observations. This will make possible to compare cold lag-phases cells with very different durations, and to identify the mechanisms that have the most influence. The project involves the construction of systems for gene expression based on fluorescence reporters, the development of microscopic methods to monitor single cells, and chemical and biochemical analysis to characterize bacterial population evolution during lag. The PhD project will be realized within the "OPTICOLD" ANR project (2016-2020) which aims to develop innovative solutions to optimize the cold chain refrigerated foods. In this context, the thesis project must generate the knowledge needed to better forecast the cold's effect on the development of the pathogenic bacterium Bacillus cereus. The ANR project is an opportunity for the student to present his work regularly to the consortium partners and interact with a microbiology laboratory of ANSES, laboratories in other fields and industries.