Dynamics of microbial communities in back-slopped fermented products, a participatory study

Les aliments fermentés représentent une part importante de notre alimentation et des différentes cultures gastronomiques à travers le monde. Les microorganismes qui les composent se développent dans un environnement contrôlé par des humains et sont donc susceptibles d'être domestiqués. La communauté microbienne des aliments fermentés étant généralement relativement simple, ils peuvent constituer de bons modèles en écologie microbienne et pour les études de domestication des microorganismes.Ma thèse a porté sur les communautés microbiennes du levain de panification et d'un lait fermenté traditionnel breton nommé Gwell. Ces deux produits sont entretenus par back-slopping, c'est à dire qu'une partie d'une production précédente est utilisée pour inoculer la suivante. Ils sont ainsi entretenus par les producteurs parfois pendant plusieurs années de manière continue.La première partie de ma thèse a consisté à étudier la dispersion des microorganismes. J'ai montré que la farine apportée au cours des back-slopping n'introduisait pas de nouveaux microorganismes fermentaires dans le levain de panification mature, et que les échanges de ferments entre producteurs de Gwell avaient donné lieu à deux lignées de Gwell dont les communautés microbiennes étaient distinctes.La seconde partie de ma thèse a porté sur la stabilité des communautés microbiennes au cours de leur entretien par les producteurs. Les résultats obtenus ont montré que les boulangers conservaient pour la plupart l'espèce fermentaire majoritaire de leur levain tant qu'ils ne changeaient pas de locaux ni de personne en charge du levain ou n'initiaient pas un nouveau levain. En ce qui concerne le Gwell, nous avons réalisé avec trois producteurs un essai d'évolution expérimentale en fromagerie. Nous avons montré qu'une fréquence accrue de back-slopping du Gwell entraînait une acidification plus rapide du lait, car l'espèce de bactérie principalement responsable de l'acidification dans le Gwell était plus résistante aux chocs thermiques et était donc favorisée. Nos résultats suggèrent de plus que les bactéries du Gwell se sont adaptées sur le long terme aux pratiques de back-slopping de leur producteur.Ma thèse a été menée avec une approche de recherche participative, les producteurs prenant part à une ou plusieurs étapes du processus de recherche, de l'élaboration des questions de recherche à l'analyse des résultats. Cette approche a permis de mettre en commun nos connaissances scientifiques et empiriques des produits fermentés et d'échanger des savoirs. Ces échanges ont pris la forme de formations, de réunions de préparation des expérimentations, de synthèse des résultats, ou de manière informelle, chemin faisant au cours de la réalisation du projet de recherche.Fermented food are an important part of our diet and of gastronomical cultures around the globe. The microorganisms composing them develop in an environment controlled by humans and can thus be domesticated. Because the microbial communities of fermented foods are generally relatively simple, they can be good models for microbial ecology and domestication studies.My PhD focuces on the microbial communities of sourdough bread and of a traditional fermented milk from Brittany region called Gwell. These two products are maintained by back-slopping, i.e. a part of a previous production is used to inoculate the next one. They are thus maintained by the producers, sometimes during several years.The first part of my thesis consisted in studying the dispersal of microorganisms. I showed that the flour added to sourdough during the back-sloppings did not introduce new fermenting microorganisms into the mature sourdough, and that the exchange of ferments between Gwell producers resulted in two lineages of Gwell with distinct microbial communities.The second part of my thesis focused on the stability of microbial community during their maintenance by producers. My results showed that most bakers maintained the same dominant fermentative yeast species in their sourdough over years, as long as they did not change bakery, bakers, or initiate a new sourdough. With respect to Gwell, we conducted an in-farm experimental evolution assay with three Gwell producers. We showed that an increased frequency of back-slopping resulted in a faster acidification of the Gwell, because the bacterial species mainly responsible for the acidification in Gwell was more resistant to cold shocks and was thus favored. Our results further suggested that Gwell bacteria adapted over the long term to the back-slopping practices of the producer.My thesis was conducted using a participatory approach, with producers taking part in one or more steps of the research process, from the development of the research questions to the analysis of the results. This approach allowed us to share our empirical and scientific knowledges on fermented food. These exchanges took the form of training session, meetings for the preparation of the experimentation, synthesis of results, or informal exchanges, as the research process progressed