Towards an estimation of the probiotic and nutritional potential of lactic acid bacteria present in the microbiota of a fermented cereal based food using a molecular approach

La relation de la microflore lactique avec l'homme n'a été que très peu étudiée dans le contexte des aliments amylacés fermentés tropicaux. La plupart des recherches dans ce domaine sont réalisées par des combinaisons de tests phénotypiques (modèles cellulaires et animaux) et des essais cliniques. Cependant, la disponibilité des données génomiques permettent d'envisager de nouvelles stratégies. L'objectif de ce travail est de rechercher la présence d'une cinquantaine de gènes impliqués dans des fonctions probiotiques dans une collection de 152 bactéries lactiques isolées d'un aliment fermenté africain à base de mil, le ben-saalga, ainsi que dans le métagénome de différents aliments amylacés fermentés. Plusieurs couples d'amorces ont été dessinés par nos soins et ont permis de détecter par PCR la présence de ces gènes. Le criblage génétique est efficace pour déterminer le potentiel lié à certaines fonctions « simples » (synthèse de vitamines B et caroténoïdes, métabolisme de l'amidon, etc.), puisqu'il permet le plus souvent de réduire le nombre de tests phénotypiques à réaliser aux souches porteuses des gènes d'intérêt. Au contraire, des tests in vitro complémentaires (résistance au pH acide et aux sels biliaires, adhésion sur des modèles cellulaires, imagerie à résonnance plasmonique de surface) montrent les limites de l'approche moléculaire appliquée à la détection de fonctions plus complexes que sont l'adhésion et la survie des bactéries. Par ailleurs, les profils d'expression des gènes impliqués dans la fonction d'adhésion par PCR en temps réel sont fonction du modèle utilisé (cellules ou rats). Nous avons montré qu'un mélange des trois souches les plus prometteuses modifie le profil de protéines impliquées dans la maturation de l'épithélium intestinal de rats initialement axéniques. Nous pouvons conclure que le criblage génétique des métagénomes d'aliments amylacés fermentés tropicaux permet de mettre en évidence un potentiel probiotique et nutritionnel prometteur.The relationship between the lactic acid bacteria composing the microbiota of tropical starchy fermented foods and humans has been poorly investigated. Most of the studies focus on a combination of phenotypical (cells models, animals) and clinical trials. However the increasing numbers of genomic data allow new strategies. The objective of this work was to screen the presence of around 50 genes involved in probiotic functions in a collection of 152 lactic acid bacteria isolated from an African fermented cereal based food called ben-saalga, and in the metagenome of various starchy fermented foods. In this study, several primers have been designed allowing the detection of genes of interest by PCR. The genetic screening is efficient for determining the potential linked to simple functions (B vitamins and carotenoids synthesis, starch metabolism, tannin degradation) as in most cases it allows to limit the number of phenotypical tests to the strain harbouring the genes of interest. On the opposite, more complex functions such as cell binding or bacterial survival, estimated in vitro (low pH, bile salts, cell models, surface plasmonic resonance imagery) revealed the limit of the approach. The expression of genes involved in cell adhesion measured by real time PCR vary depending on the model used (cells or animal).We showed that a cocktail of three potentially probiotic strains modifies the profile of proteins involved in the maturation of the intestinal epithelium of initially germ free rats. The genetic screening of the metagenomes shows that the traditional starchy fermented foods harbour a promising probiotic and nutritional potential