Plaquette de présentation du Laboratoire de biologie appliquée à l

ECOSYSTEMES MICROBIENS COMPLEXES
Laboratoire de Biotechnologies agroalimentaires et environnementales
(LBAE-EA 4565)
Directeur : Prof B.GABRIEL
Les activités du Laboratoire de Biotechnologies Agroalimentaires et
Environnementales (LBAE) concernent l’étude de systèmes microbiens complexes
dans un contexte à la fois alimentaire (levains de panification) et environnemental
(dépollution et traitement de l’eau) au travers des activités de deux équipes de
recherche. Différentes approches sont mises en œuvre afin de caractériser et
valoriser les activités métaboliques existant dans ces systèmes et notamment celles
responsables de la production de biopolymères.
Le LBAE, Equipe d’Accueil à l’Université Paul Sabatier, regroupe 8 enseignants-
chercheurs (2 Professeurs, 5 Maîtres de Conférences et 1 Professeur Associé à
Temps Partiel) dans les domaines de la microbiologie, biochimie, et biologie
moléculaire et biophysique. Il développe ses activités en collaboration avec des
équipes du Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés
(LISBP) de l’INSA de Toulouse et il est Laboratoire d’accueil de l’Ecole Doctorale
SEVAB (Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries,
ED458), Filière Microbiologie & Biocatalyse industrielles de Toulouse. D’autres
collaborations ont été établies avec différents partenaires académiques et industriels
notamment dans le cadre de programmes de l’Agence Nationale de la Recherche et
de projets Région de Recherche et de Transfert de Technologies.
Contacts
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enseignants-chercheurs
DOSSAT-LETISSE Valérie GABRIEL Bruno
FONTAGNÉ-FAUCHER Catherine GABRIEL Valérie
GIRBAL-NEUHAUSER Elisabeth LEFEBVRE Dominique
N’GUYEN VAN THOAI Michel ROBERT Hervé
personnels techniques
ANGLADE Maryse LABADIE Laurent
AURET Eliane RABIER Philippe
personnels non permanents (thèse, post-doc)
AMARI Myriam RONDEL Caroline
BOUNAIX Marie-Sophie CAUDAN Cédric
ROMAIN Claire-Emmanuelle
LBAE
Université Toulouse III Paul Sabatier
IUT A - 24, Rue d’Embaquès
32000 Auch
Tél : [phone]
Email : [email protected]
Directeur : Pr. Bruno GABRIEL
Tél : [phone]

AXE 1. ETUDE DES BACTÉRIES LACTIQUES IMPLIQUÉES DANS LA FERMENTATION DES PRODUITS
CÉRÉALIERS (Responsable : Catherine Fontagné-Faucher)
Mots-clés : Bactéries lactiques, Levain, Fermentation lactique, Ecologie microbienne, Biodiversité,
Exopolysaccharides
Culture de bactéries lactiques isolées de levain
Pain au levain
Méthode ancestrale de fabrication des
produits céréaliers fermentés, l’utilisation
de levain connaît depuis quelques années
un regain d’intérêt. L’utilisation de levains
de panification permet en effet une
augmentation globale de la qualité des
produits de boulangerie/viennoiserie (pain,
brioche, pâte à pizza) par l’amélioration
des qualités technologiques (fabrication),
aromatiques (typicité), nutritionnelles
(meilleure disponibilité en sels minéraux,
baisse de l’index glycémique) ainsi que par
une augmentation de la durée de
conservation (limitation du rassissement
et du développement de microorganismes
indésirables). Ces bénéfices résultent
d’interactions complexes entre les
ingrédients, le procédé technologique et la
flore microbienne mise en œuvre
Le levain est une pâte fermentée plus ou
moins liquide composée de farine et d’eau
qui sera ajoutée à la pâte au moment du
pétrissage. Obtenu par fermentation
spontanée ou par ajout de cultures
sélectionnées, le levain renferme une
association complexe de microorganismes
associant diverses bactéries lactiques et des
levures. L’activité métabolique des
bactéries lactiques sur les principaux
constituants de la pâte joue un rôle
primordial sur l’aspect, la texture, le goût
et la conservation des produits obtenus. La
flore lactique intervient principalement
pour produire des acides organiques
entraînant une acidification importante, des
composés aromatiques et des substances
antimicrobiennes et antifongiques.
Les études menées au laboratoire ont
pour but de mieux connaître la
composition en microorganismes des
levains naturels, écosystèmes microbiens
moins étudiés que les autres aliments
fermentés, ainsi que les activités
enzymatiques des bactéries lactiques
présentes et impliquées dans les différentes
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caractéristiques des produits à base de
levain.
Ces travaux trouvent également une
application dans l’amélioration de la
maîtrise des procédés de fabrication et
donc de la qualité des produits céréaliers
à base de levain par la sélection et l’emploi
de ferments lactiques caractérisés.
Ainsi notre équipe a réalisé une étude
de la flore microbienne de 9 levains
naturels de panification de la région Midi-
Pyrénées ce qui a permis de créer une
collection de 300 isolats de bactéries
lactiques.
L’ensemble de ces souches a été
identifié par des méthodes classiques de
microbiologie ainsi que des approches
moléculaires. Nos travaux ont démontré la
très grande biodiversité de la flore lactique
de ces levains traditionnels (nombreuses
espèces différentes et coexistence de
plusieurs espèces bactériennes dans même
levain).
Exemple de bactéries lactiques présentes dans les
levains (F. Breidt, NCSU, X 10000)
Notre équipe a développé des
compétences dans l’utilisation de souches
de bactéries lactiques sélectionnées pour la
fabrication de levains aussi bien à l’échelle
du laboratoire qu’en conditions de
fabrication de pains au levain
(collaboration avec le CRITT-CTCPA
Auch) : analyses microbiologiques et
analyses biochimiques des principaux
substrats et produits de fermentation.
Ces réalisations font partie de travaux
de sélection de souches d’intérêt
technologique artisanal et industriel
(vitesse de croissance, capacités
d’acidification) dans le cadre de contrats
avec des sociétés productrices de ferments
microbiens.
Actuellement, notre équipe s’intéresse
plus particulièrement au potentiel de
production de composés polysaccharides
(polymère de sucres) par les souches de
bactéries lactiques des levains. L’activité
métabolique de certaines bactéries
lactiques peut en effet conduire à la
sécrétion de polysaccharides qui
permettent d’améliorer la texture des
produits et de limiter les phénomènes de
rassissement, pouvant ainsi réduire
l’emploi d’additifs technologiques. Les
travaux de recherche de l’équipe
concernent donc l’étude de ces polymères
et la caractérisation des enzymes
responsables de leur production, ces
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dernières étant des biocatalyseurs microbiens d’intérêt dans différents
domaines des biotechnologies industrielles.
AXE 2. ANALYSE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DES AGRÉGATS BIOLOGIQUES UTILISÉS DANS LE
TRAITEMENT DES EAUX (Responsable Elisabeth NEUHAUSER)
Mots-clés : Environnement, Epuration des eaux, Agrégats biologiques (biofilms, granules, flocs, boues activées),
Exopolymères, Activités hydrolytiques
Les eaux usées contiennent de la
matière organique et minérale et sont
actuellement épurées dans des filières
comprenant généralement un traitement
biologique. Au sein du bassin biologique,
des agrégats, composés de micro-
organismes et de substances organiques de
type protéines et glucides, vont utiliser la
pollution comme substrat afin de
l’éliminer.
Ainsi, la maitrise des procédés de
dépollution impose une meilleure
connaissance de la structure et de l’activité
de ces agrégats. De plus, l’assainissement
des effluents liquides industriels ou urbains
est responsable de la production de grandes
quantités de déchets biologiques. A titre
d’exemple, chaque année, la France
produit plus d’un million de tonnes de
matières sèches issues de boues de station
d’épuration.
Dans ce contexte, trois approches sont
développées au sein de notre équipe :
- étude de la structure d’agrégats (flocs,
granules, biofilms) et optimisation de leur
activités épuratrices ;
- mise au point de nouveaux procédés de
réduction ou de valorisation des boues
biologiques ;
- recherche de nouveaux traitements
« propres » pour l’élimination de biofilms
indésirables présents dans les canalisations.
Le premier axe de nos recherches
concerne l’analyse des polymères
protéiques responsables de la cohésion
des différents types agrégats biologiques.
La complexité du milieu étudié nous a
conduits à mettre au point une stratégie
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Station d’épuration des eaux (Source FNDAE)

d’extraction des polymères. La
caractérisation des protéines extraites à
partir de divers agrégats biologiques
obtenus en bioréacteurs de laboratoire a
ensuite été réalisée. Cette approche a
permis de corréler la présence de
certaines familles de protéines à la
structure des agrégats.
Floc bactérien observé au microscope
(Equipe Symbiose, LISBP)
Compte tenu des conjonctures
actuelles liées aux énergies renouvelables,
la deuxième approche consiste à étudier
des mécanismes impliqués dans la
réduction de la production de boue. En
effet, les procédés permettant de convertir
la boue en méthane présentent un intérêt
industriel mais ne permettent qu’un
abattement au mieux de 50 % de la matière
organique. Ainsi, notre action de recherche
est focalisée sur l’identification de
nouvelles enzymes ou la sélection de
bactéries capables d’hydrolyser la matière
organique difficilement biodégradable.
Parallèlement, nous étudions de nouvelles
filières de valorisation des boues
biologiques en tant que ressources
contrôlées de carbone, d’azote et de
phosphore pouvant être utilisées comme
intrants agricoles. Au travers de la
troisième approche, on se propose de
mettre au point un produit
consommable biologique naturel capable
d’inhiber la formation de biofilms dans
des tours aéroréfrigérantes en particulier,
produit applicable dans une large gamme
de secteurs industriels. Les solutions à la
mise au point d’un procédé
technologiquement et économiquement
viable passent par la sélection et
l’optimisation de l’efficacité d’enzymes
pertinentes.
Canalisation recouverte de biofilm
(Equipe Symbiose, LISBP)
L’étude de la nature biochimique des
biofilms industriels couplée à l’optimisation
de l’accessibilité des enzymes au sein des
biofilms devrait permettre la mise au point de
solutions alternatives à l’utilisation de produits
chimiques nocifs pour l’environnement.
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