Bienvenue dans l’équipe B3D ! Engagés à démêler le monde complexe de la microbiologie dans la chaîne alimentaire, nous nous concentrons principalement sur la compréhension et l’atténuation des risques posés par les agents pathogènes dans le contexte des communautés microbiennes spatialement organisées présentes dans les biofilms et les matrices alimentaires. Notre approche globale vise à développer des stratégies innovantes – des interventions préventives aux interventions curatives – en exploitant les processus biologiques fondamentaux et en utilisant un éventail de traitements physiques, chimiques et microbiens. Rejoignez-nous dans notre voyage collaboratif, mêlant microbiologie, biologie moléculaire et techniques d’imagerie avancées pour explorer le paysage dynamique des communautés microbiennes organisées dans l’espace et réaliser des percées dans le domaine de la microbiologie alimentaire et au-delà.
Chaque année, les aliments insalubres causent 600 millions de maladies d’origine alimentaire et 420 000 décès dans le monde, dont 30 % chez les enfants de moins de 5 ans. L’OMS estime que cela entraîne la perte de 33 millions d’années de vie en bonne santé chaque année, bien que ce chiffre soit probablement sous-estimé. Des rapports récents soulignent les propriétés émergentes des pathogènes microbiens dans les biofilms, remettant en question les stratégies conventionnelles de la chaîne alimentaire. La matrice extracellulaire protectrice, l’hétérogénéité phénotypique et les comportements cellulaires permettent à ces structures de résister aux désinfectants, conservateurs alimentaires et stress digestif.
Pour comprendre ces propriétés et développer des contre-mesures efficaces, l’équipe B3D mène des recherches fondamentales sur la dynamique structurelle, l’hétérogénéité et les fonctions communautaires des biofilms jusqu’à l’échelle de la cellule unique. L’équipe utilise ces connaissances pour mettre en œuvre des stratégies de contrôle innovantes dans des programmes de recherche universitaires et des partenariats industriels. Ces efforts interdisciplinaires s’étendent au-delà de l’industrie alimentaire, contribuant significativement aux domaines médical, biotechnologique et spatial.
Dans notre quête pour percer les mystères des architectures microbiennes, notre recherche se penche sur les complexités dynamiques des communautés microbiennes. Nous sondons les surfaces et les matrices alimentaires et analysons les hétérogénéités au sein des communautés organisées dans l’espace afin de comprendre leurs nuances structurelles. En utilisant des techniques transcriptomiques de pointe telles que l’ARNseq, le pool CRISPRi et les fusions transcriptionnelles fluorescentes, nous déchiffrons les modèles d’expression génique à l’échelle de la cellule unique et explorons leur impact profond sur la structure et la fonction des communautés microbiennes. Nous étudions également l’influence de la motilité microbienne sur la dynamique des communautés et la manière dont elle façonne les réponses adaptatives et les interactions au sein de ces populations. Nous nous plongeons dans le réseau complexe des interactions inter-espèces et examinons leur rôle central dans la promotion de la stabilité, de la diversité et de la fonctionnalité globale des communautés. Enfin, nous explorons les fonctions émergentes des communautés, en étudiant comment l’organisation structurelle et le comportement collectif des communautés microbiennes contribuent à leur résilience et à leur adaptabilité dans des environnements organisés dans l’espace.
Les progrès dans la connaissance des structures des communautés organisées dans l’espace sont utilisés pour développer des approches innovantes afin de contrôler les micro-organismes indésirables. À l’aide de techniques de pointe, nous étudions la dynamique de la mort cellulaire au sein de communautés microbiennes tridimensionnelles – un facteur clé pour comprendre et contenir les micro-organismes indésirables. Parallèlement, nos recherches explorent le potentiel synergique des combinaisons de molécules, en améliorant stratégiquement leur efficacité collective pour cibler précisément et atténuer les micro-organismes indésirables. Notre engagement s’étend au développement de méthodes de conservation durables et innovantes, conçues pour maintenir l’intégrité structurelle de l’environnement microbien tout en inhibant la croissance des micro-organismes indésirables. En utilisant des stratégies basées sur les microbes, telles que les biofilms positifs et la biopréservation, nous visons à exploiter les activités bénéfiques des microorganismes en créant des environnements compétitifs qui excluent et suppriment les homologues indésirables. Cette ligne de recherche promet des avancées significatives dans la surveillance, la prévention et la gestion des micro-organismes indésirables dans les environnements microbiens structurés. Ces stratégies de contrôle innovantes promettent non seulement de faire progresser toutes les étapes du secteur alimentaire, de la ferme à l’assiette, mais ouvrent également la voie à des applications précieuses dans les domaines de la médecine et de l’exploration spatiale.
L’équipe B3D est partenaire de l’Unité Mixte Technologique ACTIA intitulée « FASTYPERS ». Une Unité Mixte Technologique (UMT) est un outil de partenariat entre des unités de recherche publiques et des instituts techniques, mis en place et soutenu par le Ministère chargé de l’Alimentation sous la coordination de l’ACTIA. Listeria monocytogenes et Salmonella spp sont deux pathogènes alimentaires majeurs. La contamination des aliments peut provenir de matières premières végétales ou animales et de l’environnement de transformation des aliments. La capacité de ces agents pathogènes à s’adapter au stress, à se développer à basse température, à former des biofilms et à persister dans les installations de transformation des aliments pendant des années a fait de ces deux agents pathogènes un défi majeur pour la sécurité alimentaire. Un contrôle efficace de ces souches bactériennes dans la chaîne alimentaire nécessite des programmes de nettoyage et d’assainissement appropriés. Les biocides jouent un rôle important dans la limitation de la propagation des bactéries pathogènes. Cependant, certaines souches peuvent résister aux processus d’assainissement.
L’UMT « FASTYPERS » a été créée en France pour mieux comprendre la contamination des secteurs porcin et laitier par ces deux pathogènes, dans le cadre d’une approche « One Health ». FASTYPERS est un projet de 5 ans impliquant l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES), l’Institut national de l’agriculture, de l’alimentation et de l’environnement (INRAE), l’Institut français de sécurité sanitaire des aliments et des produits laitiers (ACTALIA) et l’Institut français du porc et des produits de la viande de porc (IFIP). Les principaux objectifs sont les suivants:
Ces souches seront testées phénotypiquement pour la résistance aux biocides et la formation de biofilms. Des études d’association à l’échelle du génome (GWAS) permettront d’identifier les marqueurs génétiques clés qui contribuent à l’adaptation des souches dans les cultures vivrières. Ces marqueurs seront ensuite utilisés pour développer deux outils moléculaires de pointe, GenoListeria1 et GenoSalmo2. En une seule analyse, ces outils nous aideront à détecter les souches résistantes qui peuvent persister dans les installations de transformation des aliments. Ces tests aideront l’industrie alimentaire à prendre des décisions en matière de transformation des aliments afin d’améliorer la sécurité alimentaire.
L’Institut Micalis de l’INRAE et Lallemand Animal Nutrition (LAN) sont heureux d’annoncer la création du LabCom “Biofilm1Health”, un laboratoire collaboratif dédié à l’exploitation du potentiel des propriétés des biofilms chez les microbes bénéfiques. Ce partenariat innovant associe l’équipe B3D de l’Institut Micalis (UMR 1319 INRAE, AgroParisTech, Université Paris-Saclay) et LAN, avec le soutien de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), et vise à promouvoir le concept de « One Health », une approche holistique intégrant la santé humaine, animale et environnementale.
La mission du LabCom “Biofilm1Health” est d’explorer les propriétés uniques des biofilms bénéfiques—des communautés microbiennes complexes qui offrent une protection et des fonctionnalités accrues. En étudiant comment ces biofilms peuvent réduire les microorganismes nuisibles dans l’élevage, la production alimentaire et l’environnement, cette initiative vise à fournir des solutions microbiennes durables et efficaces. Un aspect central de ce projet est l’intégration d’une phénotypage avancé des biofilms et de l’intelligence artificielle pour approfondir notre compréhension de ces écosystèmes complexes.
L’objectif ultime est d’optimiser l’application des biofilms bénéfiques pour développer des solutions de nouvelle génération améliorant la durabilité, réduisant le besoin d’interventions chimiques et favorisant le bien-être animal.
Le projet s’articule autour de quatre axes de recherche principaux :
Axe 1 : Sélection de souches microbiennes bénéfiques et de consortiums capables d’antagoniser les microorganismes indésirables dans les biofilms.
Axe 2 : Étude approfondie des mécanismes d’interaction microbienne au sein des biofilms multi-espèces.
Axe 3 : Optimisation de la formulation des produits pour des applications sur le terrain améliorées.
Axe 4 : Développement de méthodologies in situ pour l’étude des biofilms environnementaux.
Un partenariat stratégique au service de l’innovation scientifique et industrielle
L’équipe B3D de l’Institut Micalis est reconnue à l’international pour ses recherches pionnières sur les biofilms et les communautés microbiennes spatialement organisées. Ses travaux se concentrent sur la compréhension des relations complexes entre la structure des communautés microbiennes et leurs propriétés émergentes, en particulier dans les environnements associés aux biofilms et à l’agroalimentaire. En explorant l’hétérogénéité phénotypique et les interactions interespèces, l’équipe B3D vise à développer des stratégies préventives et curatives novatrices applicables à des industries variées, allant de la production alimentaire à la santé humaine et à l’aérospatiale.
Lallemand Animal Nutrition est à l’avant-garde des solutions microbiennes pour la nutrition animale depuis les années 1980, notamment avec l’introduction des premiers probiotiques enregistrés en Europe pour l’alimentation des ruminants et des animaux monogastriques. Aujourd’hui, LAN joue un rôle de leader dans la nutrition animale et la gestion environnementale, couvrant des secteurs tels que les ruminants, les porcs, la volaille, l’aquaculture, les chevaux et les animaux de compagnie. Grâce à des collaborations stratégiques et à son laboratoire de Blagnac, LAN continue d’innover en développant des produits exploitant les microorganismes bénéfiques pour la nutrition et la gestion de l’élevage.
Vers l’avenir : une nouvelle ère d’innovation microbienne
La création du LabCom « Biofilm1Health » marque le début d’un nouveau chapitre en matière d’innovation microbienne, où l’expertise combinée de l’INRAE et de Lallemand Animal Nutrition permettra de développer des solutions bénéfiques pour la santé humaine, animale et environnementale. En exploitant le potentiel des biofilms et en utilisant des outils numériques de pointe, cette collaboration contribuera à des pratiques durables dans de nombreuses industries. Les recherches menées au LabCom « Biofilm1Health » promettent non seulement d’approfondir notre compréhension des écosystèmes microbiens, mais aussi d’ouvrir la voie à des solutions transformatrices réduisant les intrants chimiques, améliorant le bien-être animal et promouvant une planète plus saine.
Le LabCom « Biofilm1Health » est financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR).
