Biosynthesis of a reserve endopolysaccharide in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus hydrothermalis

International audienceThe hyperthermophilic archaeon Thermococcus hydrothermalis produces a reserve endopolysaccharide during its exponential growth phase. This endopolymer was purified from the crude intracellular content after a 3-hour and a 4-hour culture (corresponding to ¾ of the log phase and to the end of this phase respectively). After analysis of the endopolysaccharide it appeared that its structure changed with the physiological cellular states: A glycogen type structure (with 8% of -1,6 linkages) was purified from the 3 hours culture whereas an “amylopectin-like” structure (7,5% of -1,6 branching points and glucanic chains of 14 -1,4 linked glucose residues) was purified at the end of the log phase. These new results show that this former “amylopectin-like” is a very ephemeral structure, built prior to the polymer degradation.Moreover, the polymer biosynthesis involves one partially purified elongation activity and probably only one branching activity. The optimal pH and temperature for the elongation enzyme was observed at 80-85°C and at pH 5.5 respectively. The branching activity was optimally active between 70°C and 80°C and between pH 4 to pH 7.Together, the presence of a glycogen-like structure and the number of isoform involved in its biosynthesis suggest a relationship between Archaea and the other prokaryotic organisms

Approches culturales et moléculaires des assemblages microbiens associés aux polychètes hydrothermaux de la famille Alvinellidae

Cultural and molecular approaches were used to analyse the microbial assemblages associated to the deep-sea hydrothermal vent polychaete worms of the family Alvinellidae. In a first part of the work, the populations associated to three alvinellid species from the Juan de Fuca Ridge (paralvinella palmiformis, paralvinella pandorae and paralvinella sulfincola) were identified by phylogenetic analyses. A wide microbial diversity was detected, like a great number of new sequences or of sequences belonging to species previously unidentified at deep-sea hydrothermal vents. All the libraries were found to be dominated by sequences affiliated to the e-Proteobacteria. In others respects, fermentative micro-organisms belonging to the Thermococcale, the Thermotogales, the CFB and the Firmicutes were isolated. Autotrophic bacteria reducing sulphur and/or nitrates and belonging to the e-Proteobacteria or to the genus Desulfurobacterium were isolated. Three miro-organisms ,have been characterised : Caminicella sporogenes, Desulfurobacterium crinifex and Caminibacter hydrogeniphilus. In the last part of the work, ultrastructural and chemical anlyses of the atypical macrofilaments formed in culture by desulfurobacterium crinifex were performed. Finally, in situ colonisation experiments of new surfaces were performed in alvinellid habitat. The microbial cohort preceding the Alvinella spp. settlement and the populations associated to these polychaetes were analysed using cultural and phytogenetic approaches. Thermal and chemical conditions were monitored during the colonisation process. Based on our results, it would seem that the formation of a microbial mat would be necessary to the alvinellid settlement.BREST-BU Droit-Sciences-Sports (290192103) / SudocPLOUZANE-Bibl.La Pérouse (290195209) / SudocSudocFranceF

Développement de méthodes impédancemétriqueset biochimiques pour la détection rapide d'une faible contamination bactérienne en milieu liquide complexe

PARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF

Evaluation de l'effet antihypertenseur de la fraction oligopeptidique du vin de Champagne. Identification et caractérisation d'oligopeptides

Les études préliminaires ont permis d'identifier, dans le champagne, des oligopeptides inhibiteurs in vitro d'une enzyme majeure impliquée dans la régulation de la tension artérielle. Actuellement, 9 d'entre eux ont été testés, parmi lesquels, 4 présentent cette propriété. In vivo, l'administration réitérée par voie orale d'un extrait de champagne contenant ces peptides a permis de mettre en évidence un effet antihypertenseur significatif chez des rats hypertendus après 12 jours de traitement. Cet effet apparaît 2 heures après administration orale et se maintient durant les 8 heures d'expérimentation.Issus pour la plupart du métabolisme des levures et de leur autolyse, les peptides des vins sont encore peu connus. Ainsi, la caractérisation de l'extrait a permis d'identifier et de quantifier 11 peptides dans le champagne, dont 7 ont montré des propriétés inhibitrices vis-à-vis de l'ECA. De plus, 6 peptides ont montré un intérêt quant au suivi du vieillissement des vins de Champagne.Several bioactive peptides, that have a positive impact on hypertension through Angiotensin Converting Enzyme (ACE) inhibition, have been identified in foods. In a previous study, we showed that a champagne extract exhibited an inhibitory activity against ACE in vitro. Therefore, Single oral administration of the champagne extract to spontaneously hypertensive (SHR) rats significantly lowered their blood pressures, when compared with baseline values, 2 hours after administration. Chronic oral administration of the champagne extract significantly lowered blood pressures in SHR too. This effect became significant after 12 days of treatment and was maintained thereafter. In contrast, no significant change in blood pressure was noted in normotensive rats.Peptide content increases on contact with lees during ageing of champagne. Studies performed on the champagne extract showed the identification 11 peptides, which 7 are considered as ACE inhibitors and 6 are of interest in wine aging.REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Extrapolation industrielle de la production et de la purification d'un nouveau polysaccharide bactérien issu de la rhizosphère des plantes (thèse pour le doctorat en sciences spécialité Microbiologie Industrielle)

Ce travail porte sur la production et la purification de Soligel, un nouvel exopolysaccharide bactérien. L'étude des besoins nutritionnels de la bactérie nous a permis d'optimiser l'étape de production du polysaccharide. La valorisation de coproduits agricoles comme substrats de fermentation est une voie de développement intéressante et moins coûteuse. Le développement du procédé de purification à l'échelle pilote a montré que le traitement thermique appliqué permet d'améliorer les propriétés intrinsèques du polysaccharide. Ces propriétés peuvent être ajustées à une application spécifique, par la combinaison de traitements physiques (température) et/ou chimiques (pH), aboutissant à la production de molécules ayant des propriétés spécifiques. Le polysaccharide possède des propriétés originales : un grand degré de pureté lui confère un aspect cristallin en solution et l'étude rhéologique des gels montre un comportement élastique et cohésif marquéThis work deals with the production and the purification of Soligel, a new bacterial polysaccharide. The study of the nutrient requirements of the bacteria allowed us to optimise the production step of the polysaccharide. The valorisation of agricultural by-products as fermentation substrates is an interesting and more economical way of expansion. The development of downstream processing at a pilot scale showed that heat treatment enhances the intrinsic properties of the polysaccharide. These properties can be ajusted to specific applications, by combining physical (temperature) and/or chemical (pH) treatments, leading to the production of tailor made molecules. The polysaccharide has original properties : his degree of purity confers a crystal-clear aspect to the solution and the rheological study of the gels shows outstanding properties of elasticity and cohesivenessREIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Optimisation de procédés de fermentation lactique sur sirop de son de blé et Purification et caractérisation d'une arabinose isomérase de Lactobacillus bifermentans

La production d acide lactique à partir de ressources renouvelables telles que le son de blé comme alternative aux produits dérivés du pétrole présente un intérêt grandissant, notamment pour la production de polymère biodégradable d acide lactique. Le son de blé est un co-produit composé d hexoses et de pentoses et son utilisation comme substrat de faible coût dans diverses industries est envisagée. Cependant, peu de microorganismes consomment rapidement et efficacement les pentoses pour donner un seul et même produit. Dans le but de fermenter ces pentoses, un criblage a été réalisé et a permis d isoler, une bactérie lactique Lactobacillus bifermentans qui par la suite nous avons cherché à optimiser la production d acide lactique de cette souche par des méthodes statistiques de surfaces de réponse, et cela, pour deux procédés de fermentation en réacteur batch : cellules libres et par inclusion des cellules sur calcium-alginate. Dans un second temps, nous avons optimisé la production des activités xylose isomérase et arabinose isomérase de Lactobacillus bifermentans. Ces enzymes présentent en effet un intérêt commercial important au niveau industriel pour la production de sirop de fructose et de tagatose. La xylose isomérase joue également un rôle dans la production d éthanol à partir du xylose en fermentation simultanée avec des levures. Après amélioration des conditions de culture, ces enzymes ont été produites en fermenteur, purifiées et caractérisées. Finalement, Lactobacillus bifermentans ne possède qu une seule enzyme, l arabinose isomérase, qui réalise ces deux activités et qui présente des similitudes avec l arabinose isomérase de Lactobacillus pentosus.Lactic acid production from renewable resources such as wheat straw as alternate to derived products from oil present a growing interest, in particular for the production of biodegradable polylactic acid polymer. The wheat straw is a by-product composed of hexoses and pentoses and its use as substrate of low cost in various industries is considered however, few microorganisms consume quickly and effectively pentoses to give a single product. Lactic acid bacteria were screened for pentoses fermentation and Lactobacillus bifermentans showed the highest levels of lactic acid production. Thereafter we have optimized lactic acid production by this strain using response surface methodology, and that, for two fermentation process in batch bioreactor: free cells and by cells inclusion in calcium alginate. In the second time, we describe the optimization of an appropriate fermentation medium for xylose isomerase and arabinose isomerase production by Lactobacillus bifermentans. These enzymes have received increased attention by industries for their use in producing high fructose concentration syrup and tagatose. Xylose isomerase also presents potential application in the production of ethanol from xylose in simultaneous fermentation with yeasts. After improvement of the conditions of culture, these enzymes were produced out of bioreactor, purified and characterized. Finally, Lactobacillus bifermentans has only one enzyme, L-arabinose isomerase, which carried out these two activities and which presents similarities with arabinose isomerase of Lactobacillus pentosus.REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Etude de l'état métabolique des levures en fermentation alcoolique: mise au point de descripteurs pour une caractérisation rapide

Viable preparations of yeasts are widely employed in the wine industry, particularly for the production of Champagne. Its consistency and quality may be directly influenced by their physiological state, and if it were possible to measure yeast viability and/or vitality rapidly and accurately, producers would then be able to take corrective action at the beginning of fermentation.This study describes a new method for the early detection of alcoholic fermentation arrest. This methodology is based on the flow cytometric assessment of S. cerevisiae yeasts stained with two fluorescent viability probes (fluorescein and oxonol derivatives).The evolution of flow cytometric distribution reveals dynamic changes in heterogeneous populations of viable and depolarized cells which can be explained by cellular physiological diversity occurring throughout the process during normal, sluggish or arrested fermentations caused by an elevated temperature (model), a nitrogen deficiency or the persistence of pesticide residues in the must (oenological conditions).The histogram descriptor method has been developed in order to extract relevant parameters from the fluorescence distributions, the aim being to associate, quickly and simply, each histogram shape signature with a particular fermentation behavior.Each descriptor profile was plotted as a function of the ethanol concentration. The combinations of three particular descriptors resulting from an experimental distribution could be compared with a theoretical database and suggest a probability of whether the fermentation would be normal or not, very early in the process whatever the medium composition and probably the strain inoculated as the two Champagne strains for the different musts tested showed the same combinations.Les levures sont largement employées en vinification, notamment pour la production de Champagne, dont la constance et la qualité sont directement conditionnées par l'état physiologique des ferments ensemencés. S'il était possible, pour les producteurs, de mesurer la viabilité et/ou la vitalité des levures rapidement et efficacement, ils pourraient alors prendre des mesures préventives adéquates, en début de fermentation, pour éviter les arrêts inopportuns souvent rencontrés.Cette étude porte sur une méthode prometteuse susceptible de détecter un tel risque, de manière suffisamment précoce pour autoriser un traitement préventif adéquate.La méthode est basée sur la mesure, par cytométrie en flux, de la viabilité des levures marquées par des fluorochromes (dérivé de la fluorescéine et oxonol).L'évolution de la distribution cytométrique révèle la dynamique comportementale des levures viables et dépolarisées au cours de fermentations normales, languissantes ou arrêtées (causées par une température élevée, une carence azotée ou la persistance de résidus inhibiteurs dans le moût), associée à la diversité des états physiologiques rencontrés dans ces différentes conditions.La méthode des descripteurs de l'histogramme cytométrique a été développée afin de pouvoir associer chaque comportement fermentaire à une signature cytométrique spécifique.En établissant, à l'aide d'une programme développé dans le cadre de cette étude, une combinaison des trois descripteurs de cet histogramme, il est alors possible, quelle que soit la concentration en éthanol atteinte, le moût considéré ou la souche utilisée, de diagnostiquer de manière fiable et rapide, un éventuel risque fermentaire.REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Selective ketopentose analysis in concentrate carbohydrate syrups by HPLC

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