Bioversity of oenococci in fermented beverages et deciphering of their interactions with cognate bacteriophages.

Abstract

Les bactéries à Gram positif de l’espèce Oenococcus oeni sont des coques fermentaires présents à la surface des baies de raisin et sur les équipements des chais. Ces bactéries lactiques sont connues pour leur rôle dans la fermentation malolactique des vins. L’intérêt croissant pour les boissons fermentées a encouragé les inventaires moléculaires de leur microbiote. Ces travaux ont révélé l’existence de niches supplémentaires pour O. oeni comprenant le cidre, ainsi que d’autres boissons à teneur plus réduite en alcool comme le kombucha et le kéfir. Ils ont également mis en lumière l’existence de trois nouvelles espèces dans le genre Oenococcus. Toutefois, malgré la multiplication des études consacrées aux écosystèmes alimentaires microbiens ces dernières années, un nombre limité de souches issues de niches autres que le vin a été isolé et caractérisé dans le genre Oenococcus. Les relations entre les espèces qui sont proches d’un point de vue phylogénétique, mais exploitent des niches différentes, restent donc peu caractérisées. Dans ce contexte, ce projet de thèse a eu pour objectif de mieux comprendre la contribution des phages dans l’évolution des oenocoques et leur biologie. Dans ce travail, nous avons (i) isolé des oenocoques à partir de kéfirs d’eau et de kombucha et décrypté leur génome (ii) évalué si les oenocoques affiliés à des espèces différentes sont connectés via leur phages en explorant les loci CRISPR bactériens et enfin (iii) caractérisé les modalités d’interaction entre le phage lytique X27 et ses bactéries hôtes. L’ensemble de nos résultats suggèrent des traces d’infection entre les phages d’O. oeni et O. sicerae. Par ailleurs, nous avons amélioré nos connaissances sur les modalités de recombinaison entre génomes phagiques et précisé la structure de la partie caudale responsable de la reconnaissance de l’enveloppe de l’hôte. Ces résultats ouvrent la voie à l’élucidation des interactomes entre les oenocoques et leurs phages.Gram positive strains of the Oenococcus oeni species are fermentative cocci found at the surface of berries and equiments in wineries. Such lactic acid bacteria play a prominent role during the malolactic fermentation of wines. The growing interest for fermented beverages has led to molecular inventories of their microbiota. These approaches have revealed additional niches for O. oeni, of which cider, and other low alcohol beverages such as kombucha and kefir. They also highlighted three novel species in the Oenococcus genus. Yet, despite the number of studies dedicated to food microbial ecosystems during past years, a limited number of strains that did not originate from wine have been isolated and further characterized. The relationships between phylogenetically related species, yet exploiting distinct niches, have so far received little attention. In such context, the objectives of this thesis project were to better understand the contribution of phages in the evolution and biology of oenococci. In this work, we have (i) isolated oenococci from water kefirs and kombucha and deciphered their genomic data (ii) assessed whether oenococci from distinct species are connected through their phages through the exploration of the bacterial CRISPR loci and last (iii) characterized the interactions between the lytic phage X27 and its hosts. Our results suggest traces of infection between phages of O. oeni and O. sicerae. In addition, we improved our knowledge of the mechanisms responsible for recombinaison between phage genomes and detailed the structure of the tail tip which recognizes and bind to the host. Such data open the way to the deciphering of the interactome between the cell wall of oenococci and their cognate phages