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Theses Year : 2022

Interactions between prebiotics and health-relevant commensal bacteria : impact on bacterial growth and metabolic activities

Interactions entre prébiotiques et bactéries commensales d’intérêt santé : impact sur la croissance bactérienne et les activités métaboliques

Abstract

Complex microbial community inhabitants of the gastro-intestinal tract constitute the gut microbiota. This ecosystem contributes significantly to human health and wellbeing. The provision of dietary substrates to modify the composition and functions of the gut microbiota for health benefits is at the basis of the concept of prebiotics. The current challenge is to gain a better comprehension of the dynamic interplay between prebiotics and the human gut microbiota. In this study, several food ingredients were investigated as potential prebiotics. In vitro cultivation-based experiments were carried out using individual bacterial species and synthetic microbial assemblies. Our results revealed the metabolic capacities of health-relevant bacteria to utilise complex carbohydrates. In-depth metabolic profiles showed that bacterial growth and fermentation profiles appear to be significantly influenced by both carbon sources and taxonomic affiliation. Comparative genomic analyses highlighted the enzymatic potential of each bacterial species to metabolise the prebiotics of interest. These data revealed an adaptation of health-relevant bacteria to their nutritional environment. We expect that this work provides further rationales for the development of functional foods applied to prebiotics.
Le tractus gastro-intestinal héberge une communauté microbienne riche et diversifiée appelée microbiote intestinal. Cet écosystème contribue de manière significative à la santé et au bien-être de l'homme. L'apport de substrats alimentaires permettant de modifier la composition et les fonctions du microbiote intestinal pour des bénéfices santé est à la base du concept de prébiotique. Aujourd’hui, il apparait déterminant d'acquérir une meilleure compréhension des interactions dynamiques entre les prébiotiques et le microbiote intestinal humain. Dans cette étude, plusieurs ingrédients alimentaires ont été étudiés comme prébiotiques potentiels. Des expériences de culture in vitro ont été réalisées sur des monocultures et des consortia bactériens d’intérêt. Nos résultats ont révélé les capacités métaboliques de bactéries d’intérêt santé à utiliser ces sucres complexes. Des profils métaboliques détaillés ont montré que la croissance bactérienne et les profils de fermentation semblent influencés de manière significative par les sources de carbone et l’affiliation taxonomique des bactéries. Des analyses génomiques comparatives ont mis en évidence les potentiels enzymatiques de chaque espèce bactérienne à métaboliser les prébiotiques d’intérêt. Ces données ont révélé une adaptation des bactéries d’intérêt santé à leur environnement nutritionnel. Nous proposons que ce travail apporte des arguments supplémentaires pour le développement d'aliments fonctionnels à base de prébiotiques.
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Cite

Cassandre Bedu-Ferrari. Interactions between prebiotics and health-relevant commensal bacteria : impact on bacterial growth and metabolic activities. Microbiology and Parasitology. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPASB026⟩. ⟨tel-03888890⟩
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