Les bactéries Gram-positives sont enveloppées dans une paroi cellulaire épaisse composée d’un assemblage complexe et dynamique de plusieurs glycopolymères (peptidoglycane, polysaccharides, acides teichoïques) et de protéines. Il s’agit d’une structure rigide pour maintenir la forme et l’intégrité de la cellule, mais aussi d’une structure flexible pour accommoder la croissance et la division cellulaire et faire face aux conditions environnementales changeantes. De plus, les composants exposés à la surface cellulaire médiatisent les interactions des bactéries avec leur environnement dans des milieux complexes tels que les systèmes de fermentation alimentaire ou le tractus gastro-intestinal. Notre recherche suit trois objectifs principaux :
Pour atteindre ces objectifs, nous combinons des approches biochimiques et génétiques. En particulier, nous avons mis au point des procédures originales et robustes couplées à des techniques analytiques puissantes (chromatographie, spectrométrie de masse) et une méthode de sélection originale de mutants de la paroi cellulaire.
Nos modèles bactériens sont des bactéries bénéfiques, des bactéries lactiques utilisées dans les fermentations alimentaires (lactocoques, lactobacilles) ou des bactéries commensales de la microbiote intestinale ayant des effets bénéfiques sur leur hôte.
Les rôles des glycopolymères de la paroi cellulaire dits secondaires, y compris les polysaccharides qui fonctionnalisent la couche de peptidoglycane chez les bactéries Gram-positives, sont multiples mais pas entièrement élucidés. Nous avons dévoilé la structure et le rôle des polysaccharides de la paroi cellulaire (CWPS) chez les lactocoques qui sont des cocci de forme ovoïde et des bactéries lactiques modèles. Les lactocoques synthétisent des polysaccharides de paroi cellulaire complexes riches en rhamnose (Rha-CWPS) liés de manière covalente au peptidoglycane. Ces CWPS sont composés d’un composant conservé (une chaîne rhamnane) et d’un composant variable exposé à la surface bactérienne (appelé le pellicule, PSP). Nous avons déchiffré la voie de biosynthèse originale sous-tendant la diversité structurale de ces Rha-CWPS.
Nous avons montré que le rhamnan est un composant essentiel de la paroi cellulaire tandis que le pellicule est un élément clé pour le bon fonctionnement de la machinerie de division cellulaire. D’un point de vue plus appliqué, les Rha-CWPS sont d’un intérêt particulier chez les lactocoques car ils sont les récepteurs des principales familles de bactériophages infectant les lactocoques, menaçant ainsi les fermentations du lait. En collaboration avec l’University College Cork et le CNRS-Marseille, nous avons montré que la diversité structurale du pellicule de surface entre les souches explique la spécificité étroite de ces bactériophages vis-à-vis de l’hôte.
Les polysaccharides de paroi cellulaire semblent également être utilisés comme récepteurs par les bactériophages infectant plusieurs autres espèces de bactéries lactiques, y compris la bactérie lactique œnologique Oenococcus oeni. Nous sommes actuellement impliqués dans leur caractérisation biochimique et fonctionnelle dans le cadre d’un projet ANR collaboratif avec le CNRS-Marseille, l’ISVV-Bordeaux, l’ULCO-Boulogne-sur-mer, et la plateforme PAGés (Lille).
Les exopolysaccharides (EPS) synthétisés par certaines bactéries lactiques sont sécrétés dans le milieu environnant. Ils sont traditionnellement connus dans l’industrie laitière pour leur contribution à la texture des produits laitiers fermentés. La diversité des structures d’EPS bactériens est énorme. Étant donné que leurs propriétés physico-chimiques dépendent de leur structure, le spectre des propriétés technologiques et fonctionnelles des EPS est vaste dans les secteurs alimentaire, cosmétique ou biomédical.
Nous avons développé une stratégie innovante pour isoler des mutants surexprimant des EPS non-OGM, basée sur une sédimentation différentielle pendant la croissance bactérienne dans des conditions de milieu semi-liquide. Des mutants spontanés produisant des quantités notablement élevées d’EPS ont été obtenus à partir de diverses souches de lactobacilles alimentaires et probiotiques. Le potentiel de ces EPS en tant que pré- ou probiotiques ou pour des applications cosmétiques fait l’objet d’investigations.
Outre leur intérêt technologique, les souches surexprimant les EPS sélectionnées sont des outils précieux pour étudier la biosynthèse et l’ancrage/sécrétion de polysaccharides chez les lactobacilles ainsi que les mécanismes conduisant à la surproduction d’EPS.
Les composants de la paroi cellulaire bactérienne ou les fragments dérivés sont considérés comme des effecteurs moléculaires cruciaux du dialogue croisé entre les bactéries bénéfiques présentes dans la microbiote intestinale et leur hôte, maintenant l’homéostasie intestinale. Nous analysons la structure et les modifications du peptidoglycane dans les espèces bactériennes de la microbiote intestinale en lien avec leurs effets bénéfiques sur leur hôte via l’activation du récepteur NOD2.
Les acides teichoïques et leurs variations structurales sont également des acteurs dans le dialogue entre les bactéries et l’hôte. En collaboration étroite avec l’ENS-Lyon et le MMBS-Lyon dans le cadre d’un projet ANR, nous avons caractérisé DltE, un nouvel acteur de la machinerie de D-alanylation impliqué dans la modulation des substituants de D-alanine sur les acides teichoïques dans la paroi cellulaire de Lactiplantibacillus plantarum, une espèce dominante de la microbiote intestinale des drosophiles. De plus, il a été démontré que les acides lipoteichoïques dalanylés sont des signaux directs qui favorisent la croissance juvénile chez les drosophiles pendant la sous-nutrition chronique.
