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UMR STLO Science et Technologie du Lait et de l’Œuf www.rennes.inra.fr/stlo ! ! Nouveau regard sur les liens entre microorganismes du fromage et microbiote intestinal ? Sylvie Lortal REPASTOL Paris - décembre 2016 1" Le!fromage!:!forme!la!plus!excitante,!et!la!plus!durable! de!conserva8on!du!lait!!! " " Sans additifs !Sans conservateurs Sans chaîne du froid ! Avec une diversité fabuleuse de goûts, ! de formes, de couleurs, de pratiques … ! ! !!!! 2" Les clés de cette diversité : les acteurs microbiens Bactéries lactiques Levures Saccharomyces, Kluyveromyces, Geotrichum candidum, Candida… Bactéries coryneformes Les champignons filamenteux Cocktail unique micrococci, staphylococci… Penicillium roqueforti Penicillium camemberti Bactéries propioniques 3" Et aussi la technologie Qualité!! Lait! ! Prépara,on!! Cond.!d’affinage! Lait!! ! Ecosystème!microbien!!! Ferments Technologie!!! ""FROMAGE""" Protéolyse* Lipolyse** Catabolisme*aa*!! Qualités!organolep8ques!! 4" Fromage!:!dans!la!diète!de!l’homme!depuis!8000!ans!…" " ! ! ! ! ! !!!! Salque et al., 2013. Nature Lait caillé, moins périssable et plus digestible Poterie trouée (égouttage) Analyse lipides 5" Echantillons de Kefir de 4000 ans 6"6" Avec!des!évolu8ons!dras8ques!récentes!…..!" ! ! ! ! ! !!!! 7" Procédé!fermentaire!originel!!!! Equipement!simple!!!!! Source!de!biodiversité!!!! Zéro*ferment** !!!! BOIS!!!! Backslopping*!! Microorganismes*endogènes** LAIT!! Etapes"" Prépara3on" minimales"" Fromage!!! Condi,ons!d’incuba,on!! (température/sel/!O2/…! ajouts!d’enzymes*!ou!d’herbes…!)!! Pe3t"lait"""" Temps** Dans!les!process!originels!de!fermenta,on!une!par,e!des!espèces!microbiennes!endogènes! deviennent!des!«!alliés*»**microscopiques*au*service*de*l’homme*** 8" Procédés!fermentaires!industrialisés!! Prépara3on" Congelés" Lyophilisés"" Atomisés"" Ferments*et!+/Q!!! LAIT!! Etapes"" Prépara3on"" " microorganismes!endogènes!! Condi,ons!d’incuba,on!! (température/sel/!O2….)!! Capteurs** RégulaCon*thermique* NeEoyage** * Frac8onnement! Standardisa8on!! Traitement!thermique! Réduire*le*TEMPS**!!!!**!! Fromage!!! Lactosérum"*""""" Transport* CondiCons*stockage* FracConnement** Elimina8on!flores!!!! endogènes**! Autres!….!!!! 9" Toutes!les!principales!familles!de!fromages! existent!déjà! ! 1ères traces Fabrications Al.fermentés Sociétés rurales Fabrications à petite échelle Héritage précieux Industrialisation /urbanisation Changement d’échelle Développement hygiène alimentaire Savoir faire ancestraux qui perdurent dans nombreuses régions du monde, production petite échelle, avec écosystèmes ou levains plus ou moins contrôlés et variabilité des produits finis Produits standardisés, plus « technologiques » produits à l’échelle industrielle, avec ferments sélectionnés et écosystèmes simplifiés. JC 1861 - 8000 1980 Bio mol 2005 -omics Caractérisation écosystèmes laitiers Biochimie, microbiologie env. 10000 ans 130 ans Empirisme total Description – Maitrise 2015 Révolution Méthodologique Connaissance & maitrise 25 ans 10 ans… Mécanistique puis Méta Présenta3on"" 1S!!Le!fromage!:!vecteur!de!microorganismes!vivants!et! diversifiés!dans!la!diète!de!l’homme!! ! ! 2S!Bénéfices!santé!poten8els!de!ceWe!inges8on,!! notamment!via!l’interac8on!avec!le!microbiote!intes8nal!! !! ! ! ! ! !!!! 11" !! ! !!!! Genre" Espèces" Souches Levures Bactéries lactiques Les produits laitiers fermentés contiennent de 10 millions à 1 milliard de microorganismes par gramme Saccharomyces, Kluyveromyces, Geotrichum candidum, Candida… Les champignons filamenteux Bactéries coryneformes micrococci, staphylococci… Bactéries propioniques Penicillium roqueforti Penicillium camemberti 12" 12" !Consomma8on!de!fromages!?!!! !1,7!million!de!tonnes!de!fromage!:!! !!!15%"au"lait"cru"et"45"AOC"" !!2e!consommateur!européen!:"85%"des"foyers"" """en"consomment"une"fois"par"jour"O"24!kg/an/p! 24"kg/an/p""X"10"millions"à"1"milliard"par"gramme":"365"jours" ! Soit!10!à!100!milliards!de!microorganismes!ingérés!par!jour!et! par!personne!via!le!fromage! 13! Qualita8vement!?!……approches!métagénomiques!! Cocolin & Ercolini, 2012 Quigley et al., 2011-2103 Kergoulay et al., 2015 Dugat-Bony et al. 2017 …….. 14" 137 fromages, 10 pays 14 genres bactériens dominants 10 genres de levures 60% ne sont pas dans les ferments ajoutés 30% inconnus dans base de données De" nombreux" exemples" de" descrip3on" dans" la" liXérature" des" écosystèmes" fromagers"–"progrès"spectaculaires" Une" diversité" microbienne" plus" grande" qu’aXendue" même" dans" le" cas" de" fromages"pasteurisés"" Le" niveau" de" finesse" descend" au" mieux" à" l’espèce" pas" à" la" souche" et" de" nombreuses"séquences"encore"non"aXribuables"" Le!fromage!=!vecteur!biodiversité!microbienne.!! Progrès!spectaculaire!dans!ceWe!explora8on! ! Savoir!combien!de!souches*!différentes!par!espèce!reste!un! challenge!!!!! !! ! ! ! 16" ! Bénéfices!santé!poten8els!de!ceWe!inges8on!?! ! ! ! ! !!!! 17" Un!intérêt!légi8me!!!! Les!fromages!(les!aliments!fermentés!en!général)! ne!sont!pas!des!aliments!comme!les!autres!!!! Metchnikoff,!1906!!! • Ils!sont!«!vivants!»! Ecosystème!! Microbien!!!! • La!matrice!est!très!modifiée!sur!le! plan!biochimique!et!microstructure! FROMAGE!!!! par!l’ac8on!des!microorganismes! ! !!!!! !!!!Elle!est!comme!«!préSdigérée!»!!! ! • Font!par8e!de!notre!diète!depuis! des!millénaires!…..!! """""""GUT!! MICROBIOTA! BIEN!ETRE!! SANTE! HOMME!! • Montée!des!pathologies!liées!à! l’alimenta8on! ! ! !! 18" !Microbiote!et!diges8on!chez!l’individu!sain! Salive!!!1.5!l!/jour" 101!genres!bactériens! O2! pH! Estomac!" 104/g!! 70!OTUs!! “Espèces!moléculaires”! Intes8n!! 106/g!! " grêle" 108"/g!! µbiote! Colon!" 1011/g!"" 1000!OTUs! 500!000!gènes! intes8nal! 19" Rôles!µbiote! intes8nal! Matura3on"système"immunitaire" Fonc3ons"métaboliques"biotransforma3on"" Produc3on"de"metabolites"" Propriétés"de"barrière"" "" Déséquilibre!Microbiote!! et!maladies!chroniques! Modulable!par!de!nombreux! facteurs!dont!la!diète!! De!Filippo!et!al.,!2010!!! Maladie crohn 20" 1010S!1011!microorganismes/jour!ingérés! Via!une!matrice!fromage?!Donc!lait!très!modifié!biochimiquement!! ?" ?" ?" ?" Salive" O2! pH! 104/g!! 106/g!! " 108"/g!! 1011/g!"" 1000!OTUs! 500!000!gènes! 21" Salive" O2! pH! 104/g!! 106/g!! " 108"/g!! 1011/g!"" Survie!du!microbiote! fromager!?!Implanta8on?! Oui"" Survie,"mais"pas" d’implanta3on"" Apport! micronutriments?! Oui"" Vitamines,"pep3des" Interac8on!avec!le! système!immunitaire!! Oui"" Complexe"" Contribu8on!à!la! diges8bilité!des! composants!du!lait!?!! Oui"" Lactose"" Interac8on!avec!le! microbiote!intes8nal!?! Oui"" Expression,"plus"que" structure"modifiée"" 22" Les! bactéries! du! microbiote! alimentaire,! qui! transitent,! peuvent! interagir! avec! le! microbiote! intes8nal! de! manière! transitoire,! avoir! des! effets! «! individu! dépendant! »;! ce! qui! sou8ent! le! concept! que! ce! microbiote! alimentaire! est! un! vecteur!d’ac8on!sur!le!microbiote!intes8nal! ! !(Cepea!et!al.,! 2013;!Zhang!et!al.,!2016)!en!cas!de!déséquilibre!notamment.!" 23" Zhang et al., 24" 25" Conclusion!générale!! Le"microbiote"du"fromage"contribue"à"la"diges3on"et"interagit"avec"l’hôte" et"avec"son"microbiote"intes3nal"" " Quid"de"la"diversité"microbienne"et"de"son"évolu3on"récente"???........"" " Savoir"faire"ancestraux"qui"perdurent"dans" nombreuses"régions"du"monde,"pe3te"échelle," avec"écosystèmes"ou"levains"plus"ou"moins" contrôlés"et"variabilité"des"produits"finis"" " Produits"standardisés,"plus" «"technologiques"»"échelle"industrielle," avec"ferments""sélec3onnés"et" écosystèmes"simplifiés."""" " ? !!!! Affaire!à!suivre!….!!!!!!!!!Merci!de!votre!aWen8on!!!! 26" 26! Les!microorganismes!des!fromages!peuvent!être!bénéfiques!…!! ! par!la!produc8on!in*situ*dans!la!matrice!fromage!de!certains!métabolites! d’intérêt! pour! NOTRE! métabolisme! :! acides" organiques," vitamines" K," B,C… acides"aminés"essen3els,"acides"linoleiques"conjugués,"…"" par! l’ac8on! de! leurs! enzymes! sur! la! matrice,! réduire" certains" composés" à" problème" (lactose," mycotoxines…),réduire" l’allergénicité," améliorer" la" diges3bilité" ou"libérer"à"par3r"du"lait"des"composés"intéressants"(pep3des""bioac3fs,"…)" par!euxSmêmes!ou!via!leurs!cons8tuants!cellulaires!(ac8on!probio8que)!!:! interac3on" avec" le" tractus" intes3nal" et" notamment" le" microbiote" intes3nal" (structure,"expression,"restaura3on)"/"Fromage"="vecteur"de"souches"d’intérêt""" "" 27" Quelques!résultats!chez!l’homme!ou!l’animal!?!En!termes!de!santé?!!!! La!priva8on!d’aliments!fermentés!pendant!pls!semaines!entraine!une!chute!de!l’expression!du! système!immunitaire!inné.!Restauré!par!la!consomma8on!de!bactéries!lac8ques!(Olivares!et!al.,! 2006,!JDR)!! La!diges8bilité!du!lactose!est!améliorée!pour!les!personnes!intolérantes!(mécanismes!yaourts)! "Présence!de!pep8des!bioac8fs!et!autres!molécules!d’intérêt!dans!les!fromages!!! Les! bactéries! du! microbiote! alimentaire,! qui! transitent,! peuvent! interagir! avec! le! microbiote!intes8nal!de!manière!transitoire,!avoir!des!effets!«!individu!dépendant!»;! ce!qui!sou8ent!le!concept!que!ce!microbiote!alimentaire!est!un!vecteur!d’ac8on!sur!le! microbiote!intes8nal! ! !(Cepea!et!al.,!2013;!Zhang!et!al.,!2016)!en!cas!de!déséquilibre! notamment.!" 28"
