Molecular mechanisms of long-term survival in Propionibacterium freudenreichii
Mécanismes moléculaires de la survie à long terme chez Propionibacterium freudenreichii
Résumé
Propionibacterium freudenreichii is a dairy bacterium belonging to the Actinobacteria group, which is known to survive for long periods in harsh environmental conditions. In order to investigate the long-term survival phenomenon in P. freudenreichii, 8 strains were phenotypically characterized for a period of 11 days in nutrient shortage condition. Bacterial survival rate was assessed by optical density, CFU counting and live-dead cellular viability. In addition, the absence of cell lysis was evaluated by quantitative PCR. P. freudenreichii growth phases were classified as exponential, stationary, late stationary and long-term survival. Moreover, it was observed that bacterial viability was maintained during long-term survival.Phenotypical characterization indicated that P. freudenreichii CIRM-BIA138 was more resistant to nutrient shortage being able to enter into a viable but nonculturable dormant state. In addition, functional studies of this strain were conducted by RNA-Seq on cultures sampled in exponential and stationary growth phases. Concomitantly, several biochemical analyses were carried out on the culture supernatant. An integrative approach of metabolomic and transcriptomic data allowed us to infer strategies associated with the survival of this bacterium, such as preparation for the dormant state, slow down of metabolic activity and utilization of alternative sources of energy, which altogether might allow P. freudenreichii CIRM-BIA 138 to adapt and persist through nutrient shortage for long periods.
Propionibacterium freudenreichii est une bactérie très utilisée par l’industrie laitière. Elle appartient aux Actinomycètes connus pour leur survie pendant de longues périodes, dans des conditions environnementales défavorables. Pour mieux comprendre ce phénomène, la caractérisation phénotypique de 8 souches de P. freudenreichii a été réalisée sur 11 jours dans un milieu en carence nutritionnelle. Le taux de survie bactérienne a été mesuré par densité optique, par énumération et évaluation de la viabilité cellulaire. En outre, l’absence de lyse cellulaire a été évaluée par PCR quantitative. La croissance de P. freudenreichii a été décrite en phases exponentielle, stationnaire, stationnaire tardive et survie à long terme.Dans nos conditions expérimentales pendant la période de survie à long terme, les bactéries sont restées viables. La caractérisation phénotypique a montré que P. freudenreichii CIRM-BIA138 était la plus résistante à la carence nutritionnelle et entrait dans un état viable mais non-cultivable. Cette souche a été utilisée pour une étude fonctionnelle par RNA-Seq ainsi que pour des analyses biochimiques sur les surnageants de culture, en phases exponentielle et stationnaire. L’association de ces données transcriptomiques et métabolomiques a permis de déduire les stratégies impliquées dans la survie de cette bactérie. La préparation à l’état de dormance, la diminution du métabolisme et l’utilisation de sources alternatives d’énergie semblent impliquées dans l’adaptation et la persistence de P. freudenreichii CIRM-BIA138 en carence nutritionnelle durant de long
Origine : Version validée par le jury (STAR)