Les bactéries lactiques jouent un rôle majeur dans la fabrication de denrées alimentaires fermentées comme le pain, la choucroute, le yogourt, le fromage et le vin. La génomique moderne permet aujourd’hui, grâce au patrimoine génétique des bactéries, de définir leur métabolisme. Il est ainsi possible d’utiliser la diversité bactérienne existante pour optimiser la sécurité et la qualité des denrées alimentaires fermentées.
Lactobacillus casei se distingue par une multitude d’activités métaboliques. Cette bactérie lactique est capable de survivre dans divers milieux, par exemple dans du matériel végétal, l’intestin humain ou les produits laitiers. Il s’agit de l’espèce de bactéries que l’on rencontre le plus fréquemment dans les nombreuses sortes de fromage suisses au lait cru. On suppose donc qu’avec ses activités métaboliques elle influence l’arôme du fromage. Les spécialistes d’Agroscope, en collaboration avec l’Université de Berne, ont déchiffré le patrimoine génétique de 40 souches de cette bactérie; toutes provenaient du lait et du fromage. Ils ont utilisé à cet effet les technologies de séquençage les plus modernes.
Une grande diversité microbienne
Les analyses ont montré que chacune des 40 souches possède un patrimoine génétique de taille différente: celui-ci peut aller de 2 501 à 3 078 gènes. La souche avec le plus grand nombre de gènes en possédait 577 de plus que la souche avec le moins de gènes. Certains gènes ont été identifiés comme appartenant à toutes les souches. Ils forment la partie constante – nommée génome cœur – et constituent en moyenne 60 % du patrimoine génétique. Les autres 40 % sont variables, autrement dit, ils ne se retrouvent pas dans toutes les souches, ce qui explique que les souches se distinguent les unes des autres par une grande diversité d’activités métaboliques.
La part variable du patrimoine génétique peut avoir pour origine un transfert horizontal des gènes. Il s’agit d’un mécanisme par lequel les bactéries échangent leur matériel génétique non seulement à l’intérieur de leur espèce, mais aussi avec d’autres espèces de bactéries.
Au-delà des frontières
La fonction des gènes transparaît notamment dans les caractéristiques extérieures (phénotypiques), par exemple les activités métaboliques. Les chercheurs-euses tentent de découvrir au moyen d’études d’association quel est le lien entre les gènes des bactéries et les caractéristiques phénotypiques. Ils ont par exemple découvert que quelques souches de Lactobacillus casei sont capables de transformer la méthionine – un acide aminé soufré – en cystéine, un autre acide aminé soufré. Il s’agit là d’une activité métabolique des bactéries qui a été rarement décrite jusqu’à aujourd’hui et qui est très importante dans la formation des composants aromatiques soufrés dans le fromage.
A l’aide de ce procédé, il est possible d’obtenir à partir des données génomiques de nouvelles connaissances essentielles, qui à l’avenir pourront peut-être elles aussi répondre à certaines questions portant par exemple sur: la résistance aux antibiotiques, la survie des bactéries soumises à l’action de la chaleur et au stress oxydatif dans le processus de fermentation, la formation de l’arôme et de gaz dans les denrées alimentaires et les propriétés bénéfiques pour la santé.
Faibles coûts
La technologie utilisée dans ce projet est souvent qualifiée de «Next-Generation Sequencing». Elle est basée sur l’exécution en parallèle de millions de réactions de séquençage sous forme miniaturisée. La succession des éléments dont se compose le patrimoine génétique d’un organisme est ensuite lisible par l’ordinateur. De cette façon, il est possible de déchiffrer le génome de bactéries en quelques jours seulement et à un coût relativement faible.
Grâce à cette étude sur le génome, Agroscope dispose de connaissances de base importantes pour traiter de questions portant sur les bactéries et la biotechnologie des denrées alimentaires fermentées et optimiser la qualité et la sécurité de ces denrées alimentaires.
