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 enseignantschercheurs (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.
enseignants-chercheurs
DOSSAT-LETISSE Valérie
FONTAGNÉ-FAUCHER Catherine
GIRBAL-NEUHAUSER Elisabeth
N’GUYEN VAN THOAI Michel
personnels techniques
ANGLADE Maryse
AURET Eliane
GABRIEL Bruno
GABRIEL Valérie
LEFEBVRE Dominique
ROBERT Hervé
LABADIE Laurent
RABIER Philippe
personnels non permanents (thèse, post-doc)
AMARI Myriam
BOUNAIX Marie-Sophie
ROMAIN Claire-Emmanuelle
RONDEL Caroline
CAUDAN Cédric
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Contacts
LBAE
Université Toulouse III Paul Sabatier
IUT A - 24, Rue d’Embaquès
32000 Auch
Tél : 05 62 61 63 02/05
Email : [email protected]
Directeur : Pr. Bruno GABRIEL
Tél : 05 62 61 63 13
AXE 1. ETUDE DES BACTÉRIES LACTIQUES IMPLIQUÉES
CÉRÉALIERS (Responsable : Catherine Fontagné-Faucher)
DANS LA FERMENTATION DES PRODUITS
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
spontanée
ou
par
ajout
de
cultures
produits céréaliers fermentés, l’utilisation
sélectionnées, le levain renferme une
de levain connaît depuis quelques années
association complexe de microorganismes
un regain d’intérêt. L’utilisation de levains
associant diverses bactéries lactiques et des
de panification permet en effet une
levures.
augmentation globale de la qualité des
bactéries lactiques sur les principaux
produits de boulangerie/viennoiserie (pain,
constituants de la pâte joue un rôle
brioche, pâte à pizza) par l’amélioration
primordial sur l’aspect, la texture, le goût
des qualités technologiques (fabrication),
et la conservation des produits obtenus. La
aromatiques (typicité), nutritionnelles
flore lactique intervient principalement
(meilleure disponibilité en sels minéraux,
pour produire des
baisse de l’index glycémique) ainsi que par
entraînant une acidification importante, des
une
composés aromatiques et des substances
augmentation
de
la
durée
de
conservation (limitation du rassissement
L’activité
métabolique
acides
des
organiques
antimicrobiennes et antifongiques.
et du développement de microorganismes
indésirables).
d’interactions
Ces
bénéfices
complexes
résultent
entre
Les études menées au laboratoire ont
les
pour
but
de
mieux
connaître
la
ingrédients, le procédé technologique et la
composition en microorganismes des
flore microbienne mise en œuvre
levains naturels, écosystèmes microbiens
Le levain est une pâte fermentée plus ou
moins étudiés que les autres aliments
moins liquide composée de farine et d’eau
fermentés,
qui sera ajoutée à la pâte au moment du
enzymatiques des bactéries lactiques
pétrissage.
présentes et impliquées dans les différentes
Obtenu
par
fermentation
2
ainsi
que
les
activités
caractéristiques des produits à base de
Notre
levain.
équipe
a
développé
des
compétences dans l’utilisation de souches
Ces travaux trouvent également une
de bactéries lactiques sélectionnées pour la
application dans l’amélioration de la
fabrication de levains aussi bien à l’échelle
maîtrise des procédés de fabrication et
du
donc de la qualité des produits céréaliers
fabrication
à base de levain par la sélection et l’emploi
(collaboration avec le CRITT-CTCPA
de ferments lactiques caractérisés.
Auch) :
analyses
analyses
biochimiques
Ainsi notre équipe a réalisé une étude
de la flore microbienne de 9 levains
laboratoire
qu’en
de
conditions
pains
au
levain
microbiologiques
des
de
et
principaux
substrats et produits de fermentation.
naturels de panification de la région Midi-
Ces réalisations font partie de travaux
Pyrénées ce qui a permis de créer une
de
sélection
de
collection de 300 isolats de bactéries
technologique artisanal et industriel
lactiques.
(vitesse
de
souches
croissance,
d’intérêt
capacités
L’ensemble de ces souches a été
d’acidification) dans le cadre de contrats
identifié par des méthodes classiques de
avec des sociétés productrices de ferments
microbiologie ainsi que des approches
microbiens.
moléculaires. Nos travaux ont démontré la
Actuellement, notre équipe s’intéresse
très grande biodiversité de la flore lactique
plus particulièrement au potentiel de
de ces levains traditionnels (nombreuses
production de composés polysaccharides
espèces différentes et coexistence de
(polymère de sucres) par les souches de
plusieurs espèces bactériennes dans même
bactéries lactiques des levains. L’activité
levain).
métabolique
de
certaines
bactéries
lactiques peut en effet conduire à la
sécrétion
de
polysaccharides
qui
permettent d’améliorer la texture des
Exemple de bactéries lactiques présentes dans les
levains (F. Breidt, NCSU, X 10000)
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
3
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
Station d’épuration des eaux (Source FNDAE)
matières sèches issues de boues de station
Les eaux usées contiennent de la
d’épuration.
matière organique et minérale et sont
Dans ce contexte, trois approches sont
actuellement épurées dans des filières
développées au sein de notre équipe :
comprenant généralement un traitement
- étude de la structure d’agrégats (flocs,
biologique. Au sein du bassin biologique,
des
agrégats,
composés
de
granules, biofilms) et optimisation de leur
micro-
activités épuratrices ;
organismes et de substances organiques de
- mise au point de nouveaux procédés de
type protéines et glucides, vont utiliser la
pollution
comme
substrat
afin
de
procédés
de
réduction ou de valorisation des boues
biologiques ;
l’éliminer.
Ainsi,
la
dépollution
maitrise
impose
des
une
- recherche de nouveaux traitements
« propres » pour l’élimination de biofilms
meilleure
indésirables présents dans les canalisations.
connaissance de la structure et de l’activité
de ces agrégats. De plus, l’assainissement
Le premier axe de nos recherches
des effluents liquides industriels ou urbains
concerne
est responsable de la production de grandes
protéiques responsables de la cohésion
quantités de déchets biologiques. A titre
des différents types agrégats biologiques.
d’exemple,
France
La complexité du milieu étudié nous a
produit plus d’un million de tonnes de
conduits à mettre au point une stratégie
chaque
année,
la
4
l’analyse
des
polymères
filières
de
biologiques
valorisation
en
tant
des
que
boues
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’extraction
des
polymères.
La
d’inhiber la formation de biofilms dans
caractérisation des protéines extraites à
des tours aéroréfrigérantes en particulier,
partir de divers agrégats biologiques
produit applicable dans une large gamme
obtenus en bioréacteurs de laboratoire a
de secteurs industriels. Les solutions à la
ensuite été réalisée. Cette approche a
mise
permis de corréler la présence de
au
point
technologiquement
certaines familles de protéines à la
viable
structure des agrégats.
passent
d’un
et
par
procédé
économiquement
la
sélection
et
l’optimisation de l’efficacité d’enzymes
pertinentes.
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
Canalisation recouverte de biofilm
(Equipe Symbiose, LISBP)
qu’un
abattement au mieux de 50 % de la matière
organique. Ainsi, notre action de recherche
est
focalisée
sur
l’identification
L’étude de la nature biochimique des
de
biofilms industriels couplée à l’optimisation
nouvelles enzymes ou la sélection de
de l’accessibilité des enzymes au sein des
bactéries capables d’hydrolyser la matière
organique
difficilement
biofilms devrait permettre la mise au point de
biodégradable.
solutions alternatives à l’utilisation de produits
Parallèlement, nous étudions de nouvelles
chimiques nocifs pour l’environnement.
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