Bacteriophages : a biotic factor to consider for understanding the microbial successions on the cheese rind and to better control cheese ripening
Les bactériophages : un facteur biotique à prendre en compte pour comprendre les successions microbiennes en surface du fromage et mieux maîtriser l'affinage
Résumé
Cheese is a fermented food whose production involves various microorganisms. Their controlled succession ensures the production of a high-quality product. Among these microorganisms, bacteria play a major role in milk acidification, allowing coagulation and curd production, and in the ripening process, where they are known to contribute to sensory properties such as colour, odour, taste and texture. However, in cheese they are subject to predation by bacterial viruses, also called bacteriophages or phages. These natural parasites are well known to disturb the milk acidification step, but their ecological impact on the microbial community of cheese during ripening remains under-explored. Recent work has shown the presence of phages on the surface of several ripened cheeses. In addition, viral metagenomics analysis of the surface of a smear-ripened cheese allowed the detection of diverse phage genomic sequences related to phages known to infect bacteria belonging to taxa typically present on the cheese rind. In this work, two complementary approaches were used to explore the viral community of a smear-ripened cheese. Their characterisation also provided first clues as to their mode of action in the cheese ecosystem. In particular, all are virulent and have a narrow host range. Secondly, we used a viral metagenomics approach to monitor the phage community on the cheese surface during the ripening process. This revealed a dynamic, both in terms of composition of this community and in terms of the abundances of the different phages detected. This result indicates that phages do infect bacteria during the ripening process, and suggests that they are likely to influence microbial successions in the cheese ecosystem. Finally, the composition of the viral community of cheeses collected from productions separated by several years was studied by the same approach. We observed that the most abundant phages on the cheese surface persist for a long time in the cheese production environment. In conclusion, this work provides new insights into the microbial ecology of cheese, highlighting the potential importance of phages during the ripening process. It also offers new avenues of research to better control this key step of cheese production.
Le fromage est un aliment fermenté : sa fabrication fait intervenir divers microorganismes, dont la succession contrôlée aboutit à un produit fini de qualité. Parmi les acteurs de la fermentation, les bactéries jouent un rôle majeur lors de l'acidification du lait, qui conduit à la formation du caillé, et de l'affinage, où elles contribuent à la génération des propriétés sensorielles du produit dont la couleur, l'odeur, le goût ou encore la texture. Cependant, au sein de l'écosystème fromager, elles sont soumises à la prédation des bactériophages, également appelés phages, qui sont des virus de bactéries. Si ces parasites naturels sont bien connus pour perturber l'étape d'acidification du lait, leur impact écologique sur les communautés microbiennes lors de l'affinage du fromage reste à déterminer. De précédents travaux en rapport avec cette question ont permis d'observer la présence de phages à la surface de plusieurs fromages affinés. L'analyse du métavirome de la surface d'un fromage à pâte molle et à croûte lavée (PMCL) a également permis de détecter des séquences génomiques phagiques. Leurs homologues dans les bases de données correspondent à des génomes de phages connus pour infecter des bactéries appartenant à des taxons classiquement retrouvés lors de l'affinage de ce type de fromage. Sur cette base, deux approches complémentaires ont été mises en place au cours de ce travail, afin de poursuivre l'exploration des communautés virales d'une variété de fromage PMCL. Dans un premier temps, une approche culture-dépendante a permis d'isoler cinq phages infectant des bactéries d'affinage à partir de la surface de ce fromage, dont quatre sont totalement nouveaux. Leur caractérisation a également fourni de premiers indices sur leur fonctionnement dans l'écosystème fromager. En particulier, les phages isolés sont virulents et ont un spectre d'hôtes étroit. Dans un second temps, le suivi de la communauté phagique au cours de l'affinage de ce fromage par une approche de métagénomique virale a permis de mettre en évidence une dynamique, tant en termes de composition de cette communauté qu'en termes d'abondance des différents phages détectés. Ce résultat suggère que les phages infectent effectivement des bactéries lors de l'affinage et qu'ils sont donc susceptibles d'influer sur la dynamique microbienne de l'écosystème fromager. Enfin, l'étude de la composition de la communauté virale de ce fromage à partir d'échantillons provenant de productions séparées de plusieurs années a permis d'observer que les phages les plus abondants à la surface du fromage persistent sur le long terme. Ce travail apporte ainsi de nouvelles connaissances relatives à l'écologie microbienne du fromage, en soulignant l'importance potentielle des phages pendant la phase d'affinage. Il offre également de nouvelles pistes de recherche pour mieux maîtriser cette étape clé de la production fromagère.
Origine : Version validée par le jury (STAR)