Ferments du Futur est un partenariat public-privé mis en place pour accélérer la recherche et l’innovation dans le domaine des ferments, des aliments fermentés et de la biopréservation, favorisant ainsi des systèmes alimentaires plus sûrs, plus sains et plus durables. L’écosystème Ferments du Futur s’appuie sur un centre d’innovation situé au cœur du cluster Paris-Saclay et sur une plateforme technologique répartie dans sept unités de recherche de l’INRAE spécialisées en microbiologie, génie des procédés, microbiome, IA et modélisation.
La plateforme distribuée PIAM propose une approche intégrée pour l’étude des interactions microbiennes au sein de matrices alimentaires structurées. Cette approche simplifie et contrôle la complexité des communautés microbiennes, facilitant ainsi l’étude des interactions microbiennes. La plateforme PIAM est destinée à soutenir les efforts de recherche en microbiologie alimentaire et en écologie microbienne, offrant des applications dans la fermentation industrielle, les évaluations liées aux micro-organismes axés sur la santé et le développement de consortiums microbiens innovants pour l’alimentation.
De nouvelles approches et des conceptions expérimentales créatives apparaissent pour étudier des aspects jusqu’ici inexplorés du comportement bactérien dans des populations structurées dans l’espace. La plateforme PIAM (Print > Image > Analysis > Microfermenters) établit un pipeline intégré pour décrire et modéliser les interactions microbiennes et les fonctions émergentes qui en résultent dans des matrices alimentaires structurées. Ce pipeline peut être appliqué aux bactéries, aux moisissures, aux levures, aux virus et à leurs associations dans des matrices de gel imprimables simplifiées. Le pipeline est conçu pour alimenter les approches d’écologie microbienne synthétique dans lesquelles la complexité et les moteurs de la communauté sont minimisés mais la contrôlabilité est améliorée, ce qui permet d’explorer les interactions et les théories écologiques. Outre leur utilisation dans la recherche fondamentale, les écosystèmes microbiens synthétiques ont également trouvé leur place dans diverses applications industrielles.
Dans cette optique, le pipeline PIAM permettra de prendre en compte les structures 3D des matrices et des communautés dans les produits fermentés industriels. Le pipeline est adapté à l’évaluation des effets bénéfiques sur la santé de micro-organismes sélectionnés dans des matrices alimentaires structurées (ferments, biopréservateurs, probiotiques). Il sera utilisé pour concevoir de nouvelles fonctionnalités de consortiums microbiens alimentaires pour la fermentation de nouvelles sources nutritives et pour développer des méthodes innovantes d’assemblage de consortiums basées sur la modélisation des interactions spatiales. Le projet de mise en œuvre de l’installation est divisé en deux phases, commençant par l’installation du microscope à grand champ MICA et la mise en service des microfermenteurs BioLector en 2024. La deuxième phase d’investissement, qui vise à compléter le pipeline, est prévue pour 2025.
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Utilisation d’une imprimante 3D pour générer des matrices gélifiées avec une organisation spatiale variée et des schémas contrôlés d’inoculation avec un ou plusieurs micro-organismes.
Cette partie du pipeline PIAM est en cours de construction.
Image
Microscopie 3D pour visualiser les micro-organismes et les consortiums dans des matrices structurées Analyser
Plus qu’un simple microscope hautement automatisé, Mica combine l’imagerie à champ large et l’imagerie confocale dans un environnement d’incubation protégeant les échantillons. D’une simple pression sur un bouton, vous disposez de tout ce dont vous avez besoin – en un seul endroit – pour rationaliser les flux de travail d’imagerie de fluorescence et obtenir plus rapidement des résultats scientifiques significatifs.
Le microscope MICA est intégré à la plateforme d’imagerie MIMA2, créant ainsi un environnement scientifique et technique propice, spécialement conçu pour la microscopie. De plus, le microscope MICA est situé dans un environnement de biosécurité de classe 2, permettant ainsi l’inclusion d’organismes pathogènes pour des applications de biopréservation.
Découvrez comment les scientifiques de Micalis étudient l’organisation spatiale des communautés microbiennes, des matrices alimentaires et des biofilms (vidéos en version anglaise):
Cette partie du pipeline PIAM est en cours de construction.
Microfermenteurs
Analyser les interactions biotiques et abiotiques avec les aliments et le microbiote intestinal
Après leur ingestion, la matrice alimentaire et le microbiote associé interagissent avec les compartiments biotiques et abiotiques de l’intestin. Plusieurs rapports suggèrent que les micro-organismes qui se sont développés dans une matrice structurée sont beaucoup plus tolérants au stress stomatique acide que leurs homologues à cellules libres. Cette protection contre le stress HCl n’est pas associée aux propriétés de neutralisation de la matrice alimentaire mais à l’organisation spatiale de la population. Il est également suggéré que le profil microbien du microbiote intestinal peut être modifié par le microbiote alimentaire. Nous profiterons ici d’un micro-bioréacteur qui peut fonctionner dans des conditions anaérobies pour analyser les interactions entre l’alimentation et le microbiote intestinal. Le microbiote alimentaire sera ajusté avec différentes structures de matrices et d’arrangements spatiaux microbiens ; le microbiote intestinal testé proviendra d’humains avec une composition contrôlée et un statut de dysbiose.
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