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Hétérogénéité métabolique chez la bactérie modèle Escherichia Coli

Le Carnot 3BCAR© soutient des travaux de TBI sur les conséquences du phénomène d’hétérogénéité métabolique pour les procédés de fermentation chez la bactérie modèle Escherichia coli. Une étude des mécanismes mis en jeu.

Alignement de fermenteurs de 2L et leurs centrales de contrôle pour réaliser la mise en culture de microorganismes, plateforme Fermentation du LISBP de Toulouse.. © Inra, CATTIAU Gilles
Publié le 28/11/2019

Dans les domaines de la microbiologie et des biotechnologies, les études sont généralement menées à l’échelle de la population. Les disparités des caractéristiques entre individus sont négligées par cette globalité. La découverte récente du phénomène d’hétérogénéité métabolique a permis de mettre en évidence que dans une culture pure de cellules microbiennes, toutes les cellules n’utilisent pas simultanément le même substrat en présence de ressources carbonées multiples. L’apparition de mutation ou de microenvironnement n’explique pas cette propriété physiologique des populations qui reste encore mal comprise aujourd’hui. Le phénomène permettrait une meilleure capacité d’adaptation de la population, notamment en réponse à des variations de substrats. Sa maitrise est pourtant impérative, l’optimalité d’adaptation mise en place par la population n’étant pas forcément corrélée avec la maximisation des performances recherchée en biotechnologie.

L’équipe Bacterial Adaptation, Diversity and Engineering (BLADE) du laboratoire Toulouse Biotechnology Institute et plus particulièrement Muriel Cocaign-Bousquet a coordonné le projet HME (Hétérogénéité Métabolique chez Escherichia coli) en collaboration avec l’équipe de Fermentation Advances and Microbial Engineering (FAME) de TBI et le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (LBE) et Toulouse White Biotechnology (TWB) qui sont des composantes du Carnot 3BCAR. L’objectif du projet était de déterminer l’ampleur et les conséquences sur les procédés de fermentation de ce phénomène d’hétérogénéité métabolique chez la bactérie modèle Escherichia coli. Ainsi, des techniques de pointe ont été déployées pour caractériser les propriétés phénotypiques de chaque individu d’une population. Ces approches ont permis de caractériser le phénomène et de le suivre dans le temps. L’impact de paramètres supposés affecter le degré d’hétérogénéité métabolique a été exploré partiellement et ont permis une modélisation pour permettre une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine de l’hétérogénéité.  Les résultats acquis ouvrent des perspectives sur des stratégies originales de contrôle du phénomène pour améliorer les performances des procédés.

Le projet a été financé par le Carnot 3BCAR© dans le cadre de son appel à projet interne en 2016.

Grâce aux résultats obtenus dans HME, un projet a été déposé à l’Appel à Projets Générique (AAPG) ANR 2019 JANUS (Control and Optimization of Metabolic Transitions) dans la commission bioéconomie. Ce projet coordonné par Brice Enjalbert implique le consortium de HME et de nouveaux partenaires.    

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Muriel COCAIGN UMR INSA/CNRS 5504, INSA/INRA 792, Toulouse Biotechnology Institute- TBI, 135 av de Rangueil, 31077 Toulouse
Coraline CAULLET, Chargée d’affaires Carnot 3BCAR :
coraline.caullet@inra.fr
Département(s) associé(s) :
Microbiologie et chaîne alimentaire
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Toulouse
LOGO 3BCAR. © Inra

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Le label Carnot est attribué à des structures de recherche publique pour certifier leur excellence scientifique et leur professionnalisme dans la relation partenariale.
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Focus sur l’équipe BLADE

L’équipe dirigée par Brice Enjalbert a pour objectif d’améliorer les performances des métabolismes bactériens pour décrire/comprendre et maîtriser/exploiter les mécanismes d’adaptation d’une bactérie à son environnement. Pour ce faire, l’équipe a mis en place une approche intégrée de l’analyse des phénotypes aux différentes échelles, en développant très tôt des approches pluridisciplinaires en émergence telle que la biologie des systèmes. Cette approche intégrative vise à l’identification des verrous de l’adaptation bactérienne qui peuvent se révéler comme des cibles innovantes d’amélioration de souches, notamment en biologie de synthèse

www.toulouse-biotechnology-institute.fr