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Génie du métabolisme des procaryotes
(ACR)
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Objet d'étude : activité de recherche, escherichia coli
Question sociétale et finalité, contexte : mission de recherche
Démarche, discipline : Sciences de l'ingénieur
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Objet d'étude : activité de recherche, escherichia coli
Question sociétale et finalité, contexte : mission de recherche
Démarche, discipline : Sciences de l'ingénieur
Dispositif technique et méthode d'étude : biologie des systèmes
Phénomène, processus et fonction : métabolisme
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- Description détaillée :
Une équipe en croissance sur des thématiques de recherche pionnières

Dédiée au génie du Afficher la suite
Une équipe en croissance sur des thématiques de recherche pionnières

Dédiée au génie du métabolisme des procaryotes, l’équipe EAD4 a connu au cours des dernières années, une forte évolution tant en terme d’organisation que de thématiques de recherche.

En croissance, l’équipe EAD4, qui comptait à peine 3 chercheurs en 2005, regroupe aujourd’hui une vingtaine de personnes, dont 10 permanents et 7 chercheurs.

Reconnue pour son expertise, et pionnière dans certains domaines, l’équipe dont l’objectif se focalise sur la compréhension des bactéries d’intérêt industriel, s’est investie très tôt sur des sujets en émergence devenus phares tels que la biologie intégrative ou les interactions bactérie-bactérie ou bactérie-surface..

Pluridisciplinaire, l’équipe utilise l’approche de la biologie intégrative pour étudier, du gène au produit, le comportement des micro-organismes dans leur environnement : l’analyse de l’expression génique au niveau de la phase de transcription des gènes en ARNm, l’étude de la phase de traduction et notamment les mécanismes de régulation de la traduction dans le contexte cellulaire, l’analyse de la stabilité des macromolécules (ARNm, protéines) et son impact sur la réponse adaptative des bactéries, et enfin la caractérisation des protéines par l’approche enzymatique et le génie et l’énergétique microbiens.




Deux axes de travail et deux bactéries modèles

A partir de ces approches combinées, les travaux se déclinent en deux parties :

* Une partie conceptuelle, cognitive, misant sur la biologie intégrative et la biologie des systèmes et utilisant les données post-génomiques et les outils de modélisation pour avoir une vision globale de l’activité des micro-organismes dans un environnement donné, généralement en conditions définies en fermenteur,
* Un volet plus récent, initié en 2008 et aujourd’hui en pleine effervescence dans le contexte des études sur le métagénome intestinal, prenant en compte le comportement du micro-organisme au sein de l’organisme hôte et notamment l’étude des mécanismes d’adhésion et d’interactions bactérie – muqueuse.

S’intéressant aux cultures pures ou mixtes, l’équipe utilise comme modèle bactérien principal Lactococcus lactis, dont le comportement est étudié en conditions de fermentation définies face à un stress identifié ou en conditions complexes telles que dans des matrices alimentaires. Une partie des études est menée dans le cadre d’une activité de routine visant à caractériser le comportement des bactéries lactiques au sein de différents environnements.

Un autre challenge relevé au sein de l’’équipe concerne l’étude des interactions et des communications entre espèces microbiennes, notamment par exemple les phénomènes d’inhibition de virulence de Staphylococcus aureus par les bactéries lactiques.

Longtemps centrée sur les bactéries lactiques, l’équipe démarre actuellement de nombreux travaux sur E. coli, dans le cadre de collaborations au sein de l’axe 2 du LISBP et d’un réseau toulousain Coli de référence pour lequel Toulouse se positionne comme pôle spécialiste.


Collaborations académiques ciblées et partenariats en réponse à la demande industrielle

Autour des deux axes phares de travail, biologie intégrative et adhésion, l’EAD4 a développé une stratégie de partenariat ciblée, essentiellement locale notamment sur les aspects modélisation et calcul, mais également nationale au sein du réseau INRA, et internationale, en Pologne, en Estonie, en Italie, ou en Thaïlande autour d’un Master de biotechnologies industrielles.

La stratégie de collaborations avec le monde économique s’implémente au cas par cas en réponse aux demandes des entreprises, majoritairement actives dans le secteur agro-alimentaire (Danone, Soredab / Bongrain, Lactalis…), pharmaceutique (Sanofi Pasteur) ou biotechnologique (GTP-Technology).

Au total, environ 1/3 de la recherche menée au sein de l’équipe est financée par l’industrie, dans le cadre de thèses ou de contrats de recherche, le reste se faisant sous l’égide de projets collaboratifs régionaux, nationaux ou européens.


Exemples de projets

Dans le cadre d’un partenariat de plus de 10 ans, de nombreux travaux sont menés avec l’Institut de Biochimie et Biophysique de Varsovie. L’un deux s’intéresse aux mécanismes d’adhésion bactérienne à travers l’étude de souches de lactocoques spécifiques présentant une gamme de capacité d’adhésion à la muqueuse intestinale variable. Un des axes concerne la détermination des gènes définissant le caractère adhésif d’une souche bactérienne.

Toujours sur le thème de l’adhésion bactérienne, un projet mené en partenariat avec des équipes toulousaines du LAAS-CNRS et de l’INRA s’attache à identifier les mécanismes d’adhésion de Lactococcus et d’un lactobacille probiotique à la muqueuse intestinale. Faisant appel à un continuum de compétences allant de la microscopie à force atomique (AFM) pour mesurer la force d’interaction entre surfaces, à l’étude in vivo chez le rat, ce projet tente de répondre à un sujet actuellement soumis à controverse : les bactéries ayant un effet positif sur la santé doivent-elles nécessairement adhérer à la paroi, ce qui constitue pour l’instant un des critères de définition du caractère probiotique d’une souche.

Plus appliqué, un projet réalisé en partenariat avec la start-up toulousaine GTP-Technology et financé par la Région Midi-Pyrénées vise à produire des protéines recombinantes à effet santé. En s’associant avec une jeune entreprise locale, le LISBP affirme ici sa volonté de contribuer au développement des compétences du tissu économique local et ce projet est un bel exemple de partenariat public-privé au service de l’innovation.

Dans le secteur de l’industrie laitière et fromagère, plusieurs projets s’intéressent au comportement des bactéries lactiques dans le contexte des produits laitiers fermentés, notamment dans le cadre de collaborations avec SOREDAB-Bongrain ou avec le groupe Yoplait.

Exploitant l’expertise développée au sein de l’équipe sur les bactéries lactiques, plusieurs projets se sont focalisés sur l’étude de bactéries pathogènes. L’un deux, d’abord dans le cadre d’une thèse en collaboration avec Sanofi-Pasteur Lyon, et actuellement financé par l’UE, s’intéresse à Streptococcus pneumoniae. Toujours en partenariat avec Sanofi-Pasteur, les chercheurs de l’EAD4 travaillent aujourd’hui à optimiser la production de vaccins sur des souches telles que Corynebacterium diphteriae et Haemophilus influenzae impliquées respectivement dans la diphtérie et la méningite enfantine. Dans ce projet dont la finalité cible la production de vaccins, l’équipe du LISBP apporte sa compréhension du fonctionnement et des interactions bactériennes et sa connaissance des procédés impliquant des micro-organismes pour assurer une optimisation de la productivité et de la qualité de la fabrication des vaccins de demain. Réduire

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