nouveau regard sur les liens entre microorganismes du ... · 3" bactéries lactiques...

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UMR STLO Science et Technologie du Lait et de l’Œuf

www.rennes.inra.fr/stlo

!

!

Sylvie Lortal

Nouveau regard sur les liens entre microorganismes du fromage

et microbiote intestinal ?

REPASTOL Paris - décembre 2016

2"

Le!fromage!:!forme!la!plus!excitante,!et!la!plus!durable!

de!conserva8on!du!lait!!!

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!!!!

Sans additifs Sans conservateurs Sans chaîne du froid Avec une diversité fabuleuse de goûts, de formes, de couleurs, de pratiques …

3"

Bactéries lactiques

Bactéries coryneformes micrococci, staphylococci…

Saccharomyces, Kluyveromyces, Geotrichum candidum, Candida…

Levures

Les champignons filamenteux

Penicillium roqueforti Penicillium camemberti

Bactéries propioniques

Les clés de cette diversité : les acteurs microbiens

Cocktail unique

4"

Qualités!organolep8ques!!

""FROMAGE"""

Protéolyse*Lipolyse**Catabolisme*aa*!!

Lait!

!

Qualité!!

!

Ecosystème!microbien!!!

Prépara,on!!

Cond.!d’affinage!

Lait!!

Technologie!!!

Ferments Et aussi la technologie

5"

Fromage!:!dans!la!diète!de!l’homme!depuis!8000!ans!…"

"

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!!!!

Salque et al., 2013. Nature

Lait caillé, moins périssable et plus digestible

Poterie trouée (égouttage) Analyse lipides

6"6"

Echantillons de Kefir de 4000 ans

7"

Avec!des!évolu8ons!dras8ques!récentes!…..!"

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!

!

!!!!

8"

LAIT!! Fromage!!!

Pe3t"lait""""

Condi,ons!d’incuba,on!!

(température/sel/!O2/…!

ajouts!d’enzymes*!ou!d’herbes…!)!!Etapes""

Prépara3on"

minimales""

Backslopping*!!

Microorganismes*endogènes**

Procédé!fermentaire!originel!!!!

!!!!

Equipement!simple!!!!!

Temps**

Zéro*ferment**

Dans!les!process!originels!de!fermenta,on!une!par,e!des!espèces!microbiennes!endogènes!

deviennent!des!«!alliés*»**microscopiques*au*service*de*l’homme***

Source!de!biodiversité!!!!

BOIS!!!!

9"

LAIT!! Fromage!!!

Condi,ons!d’incuba,on!!

(température/sel/!O2….)!!Etapes""

Prépara3on""

"

Frac8onnement!

Standardisa8on!!

Traitement!thermique!

Elimina8on!flores!!!!

endogènes**!

Autres!….!!!!

Ferments*et!+/Q!!!microorganismes!endogènes!!

Procédés!fermentaires!industrialisés!!

Capteurs**RégulaCon*thermique*NeEoyage***Réduire*le*TEMPS**!!!!**!!

Prépara3on"Congelés"

Lyophilisés""

Atomisés""

Transport*CondiCons*stockage*FracConnement**

Lactosérum"*"""""

JC

- 8000 1861

1ères traces Fabrications Al.fermentés

Sociétés rurales Fabrications à petite échelle

Toutes!les!principales!familles!de!fromages!

existent!déjà!

!

Empirisme total

env. 10000 ans

Description – Maitrise

130 ans

1980

Savoir faire ancestraux qui perdurent dans nombreuses régions du monde, production petite échelle, avec écosystèmes ou levains plus ou moins contrôlés et variabilité des produits finis

Industrialisation /urbanisation Changement d’échelle Développement hygiène alimentaire

Caractérisation écosystèmes laitiers

Produits standardisés, plus « technologiques » produits à l’échelle industrielle, avec ferments sélectionnés et écosystèmes simplifiés.

2005 2015 Bio mol

Biochimie, microbiologie

-omics

Mécanistique puis Méta

10 ans… 25 ans

Révolution Méthodologique

Connaissance & maitrise

Héritage précieux

11"

1S!!Le!fromage!:!vecteur!de!microorganismes!vivants!et!

diversifiés!dans!la!diète!de!l’homme!!

!

!

2S!Bénéfices!santé!poten8els!de!ceWe!inges8on,!!

notamment!via!l’interac8on!avec!le!microbiote!intes8nal!!

!!

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!!!!

Présenta3on"""

12"

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!!!!

12"

Bactéries lactiques

micrococci, staphylococci…

Saccharomyces, Kluyveromyces, Geotrichum candidum, Candida…

Levures

Les champignons filamenteux

Penicillium roqueforti Penicillium camemberti

Bactéries propioniques

Bactéries coryneformes

Les produits laitiers fermentés contiennent de 10 millions à 1 milliard de

microorganismes par gramme

Genre"

Espèces"

Souches

!Consomma8on!de!fromages!?!!!

!1,7!million!de!tonnes!de!fromage!:!!

!!!15%"au"lait"cru"et"45"AOC""

!!2e!consommateur!européen!:"85%"des"foyers""

"""en"consomment"une"fois"par"jour"O"24!kg/an/p!

13!

24"kg/an/p""X"10"millions"à"1"milliard"par"gramme":"365"jours"

!

Soit!10!à!100!milliards!de!microorganismes!ingérés!par!jour!et!

par!personne!via!le!fromage!

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Qualita8vement!?!……approches!métagénomiques!!

Cocolin & Ercolini, 2012 Quigley et al., 2011-2103 Kergoulay et al., 2015 Dugat-Bony et al. 2017 ……..

137 fromages, 10 pays 14 genres bactériens dominants 10 genres de levures

60% ne sont pas dans les ferments ajoutés

30% inconnus dans base de données

16"

  De"nombreux"exemples"de"descrip3on"dans" la" liXérature"des"écosystèmes"

fromagers"–"progrès"spectaculaires"

  Une" diversité"microbienne" plus" grande" qu’aXendue"même" dans" le" cas" de"

fromages"pasteurisés""

  Le" niveau" de" finesse" descend" au" mieux" à" l’espèce" pas" à" la" souche" et" de"

nombreuses"séquences"encore"non"aXribuables""

Le!fromage!=!vecteur!biodiversité!microbienne.!!

Progrès!spectaculaire!dans!ceWe!explora8on!

!

Savoir!combien!de!souches*!différentes!par!espèce!reste!un!

challenge!!!!!

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Bénéfices!santé!poten8els!de!ceWe!inges8on!?!

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!!!!

18"

18"18"

"""""""GUT!!

MICROBIOTA!!

BIEN!ETRE!!

SANTE!

HOMME!!

FROMAGE!!!!

!

Ecosystème!!

Microbien!!!!

Metchnikoff,!1906!!!

•  Ils!sont!«!vivants!»!

•  La!matrice!est!très!modifiée!sur!le!

plan!biochimique!et!microstructure!

par!l’ac8on!des!microorganismes!

!!!!!

!!!!Elle!est!comme!«!préSdigérée!»!!!

!

•  Font!par8e!de!notre!diète!depuis!

des!millénaires!…..!!

•  Montée!des!pathologies!liées!à!

l’alimenta8on!

!

!

!!

Les!fromages!(les!aliments!fermentés!en!général)!

ne!sont!pas!des!aliments!comme!les!autres!!!!

Un!intérêt!légi8me!!!!

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!Microbiote!et!diges8on!chez!l’individu!sain!

101!genres!bactériens!

104/g!!

106/g!!"

108"/g!!

1011/g!""

70!OTUs!!

“Espèces!moléculaires”!

Salive!!!1.5!l!/jour"

O2!pH!

1000!OTUs!

500!000!gènes!

Intes8n!!

grêle"

Colon!"

Estomac!"

µbiote!

intes8nal!

20"

Maladie crohn

Déséquilibre!Microbiote!!

et!maladies!chroniques!

Rôles!µbiote!

intes8nal!

Matura3on"système"immunitaire"

Fonc3ons"métaboliques"biotransforma3on""

Produc3on"de"metabolites""

Propriétés"de"barrière""

""

Modulable!par!de!nombreux!

facteurs!dont!la!diète!!

De!Filippo!et!al.,!2010!!!

21"

104/g!!

106/g!!"

108"/g!!

1011/g!""

Salive"

O2!pH!

1000!OTUs!

500!000!gènes!

1010S!10

11!microorganismes/jour!ingérés!

Via!une!matrice!fromage?!Donc!lait!très!modifié!biochimiquement!!

?"

?"

?"

?"

22"

104/g!!

106/g!!"

108"/g!!

1011/g!""

Salive"

O2!pH!

Interac8on!avec!le!

système!immunitaire!!

Apport!

micronutriments?!

Interac8on!avec!le!

microbiote!intes8nal!?!!

Contribu8on!à!la!

diges8bilité!des!

composants!du!lait!?!!

Survie!du!microbiote!

fromager!?!Implanta8on?!!

Oui"" Vitamines,"pep3des"

Oui"" Survie,"mais"pas"

d’implanta3on""

Oui"" Expression,"plus"que"

structure"modifiée""

Oui"" Lactose""

Oui"" Complexe""

23"

Les! bactéries! du! microbiote! alimentaire,! qui! transitent,!

peuvent! interagir! avec! le!microbiote! intes8nal! de!manière!

transitoire,! avoir! des! effets! «! individu! dépendant! »;! ce! qui!

sou8ent! le! concept! que! ce! microbiote! alimentaire! est! un!

vecteur!d’ac8on!sur! le!microbiote! intes8nal! ! ! (Cepea!et!al.,!

2013;!Zhang!et!al.,!2016)!en!cas!de!déséquilibre!notamment.!"

24"

Zhang et al.,

25"

Conclusion!générale!!

26"26!

!!!!

Affaire!à!suivre!….!!!!!!!!!Merci!de!votre!aWen8on!!!!

Savoir"faire"ancestraux"qui"perdurent"dans"

nombreuses"régions"du"monde,"pe3te"échelle,"

avec"écosystèmes"ou"levains"plus"ou"moins"

contrôlés"et"variabilité"des"produits"finis""

"

Produits"standardisés,"plus"

«"technologiques"»"échelle"industrielle,"

avec"ferments""sélec3onnés"et"

écosystèmes"simplifiés.""""

"

Le"microbiote"du"fromage"contribue"à"la"diges3on"et"interagit"avec"l’hôte"

et"avec"son"microbiote"intes3nal""

"

Quid"de"la"diversité"microbienne"et"de"son"évolu3on"récente"???........""

"

?

27"

Les!microorganismes!des!fromages!peuvent!être!bénéfiques!…!!

!

  par!la!produc8on!in*situ*dans!la!matrice!fromage!de!certains!métabolites!

d’intérêt! pour! NOTRE! métabolisme! :! acides" organiques," vitamines" K," B,C…

acides"aminés"essen3els,"acides"linoleiques"conjugués,"…""

  par! l’ac8on! de! leurs! enzymes! sur! la! matrice,! réduire" certains" composés" à"

problème" (lactose," mycotoxines…),réduire" l’allergénicité," améliorer" la" diges3bilité""

ou"libérer"à"par3r"du"lait"des"composés"intéressants"(pep3des""bioac3fs,"…)"

  par!euxSmêmes!ou!via!leurs!cons8tuants!cellulaires!(ac8on!probio8que)!!:!

interac3on" avec" le" tractus" intes3nal" et" notamment" le" microbiote" intes3nal"

(structure,"expression,"restaura3on)"/"Fromage"="vecteur"de"souches"d’intérêt"""

""

28"

  La!priva8on!d’aliments!fermentés!pendant!pls!semaines!entraine!une!chute!de! l’expression!du!

système!immunitaire!inné.!Restauré!par!la!consomma8on!de!bactéries!lac8ques!(Olivares!et!al.,!

2006,!JDR)!!

  La!diges8bilité!du!lactose!est!améliorée!pour!les!personnes!intolérantes!(mécanismes!yaourts)!

  "Présence!de!pep8des!bioac8fs!et!autres!molécules!d’intérêt!dans!les!fromages!!!

  Les! bactéries! du! microbiote! alimentaire,! qui! transitent,! peuvent! interagir! avec! le!

microbiote!intes8nal!de!manière!transitoire,!avoir!des!effets!«!individu!dépendant!»;!

ce!qui!sou8ent!le!concept!que!ce!microbiote!alimentaire!est!un!vecteur!d’ac8on!sur!le!

microbiote!intes8nal! ! !(Cepea!et!al.,!2013;!Zhang!et!al.,!2016)!en!cas!de!déséquilibre!

notamment.!"

Quelques!résultats!chez!l’homme!ou!l’animal!?!En!termes!de!santé?!!!!