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pGIAK1, a Heavy Metal Resistant Plasmid from an Obligate Alkaliphilic and Halotolerant Bacterium Isolated from the Antarctic Concordia Station Confined Environment
No full textpGIAK1 is a 38-kb plasmid originating from the obligate alkaliphilic and halotolerant Bacillaceae strain JMAK1. The strain was originally isolated from the confined environments of the Antarctic Concordia station. Analysis of the pGIAK1 38,362-bp sequence revealed that, in addition to its replication region, this plasmid contains the genetic determinants for cadmium and arsenic resistances, putative methyltransferase, tyrosine recombinase, spore coat protein and potassium transport protein, as well as several hypothetical proteins. Cloning the pGIAK1 cad operon in Bacillus cereus H3081.97 and its ars operon in Bacillus subtilis 1A280 conferred to these hosts cadmium and arsenic resistances, respectively, therefore confirming their bona fide activities. The pGIAK1 replicon region was also shown to be functional in Bacillus thuringiensis, Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus, but was only stably maintained in B. subtilis. Finally, using an Escherichia coli - B. thuringiensis shuttle BAC vector, pGIAK1 was shown to display conjugative properties since it was able to transfer the BAC plasmid among B. thuringiensis strains. © 2013 Guo, Mahillon
Pan-Genome Portrait of Bacillus mycoides Provides Insights into the Species Ecology and Evolution
No full textBacillus mycoides is poorly known despite its frequent occurrence in a wide variety of environments. To provide direct insight into its ecology and evolutionary history, a comparative investigation of the species pan-genome and the functional gene categorization of 35 isolates obtained from soil samples from northeastern Poland was performed. The pan-genome of these isolates is composed of 20,175 genes and is characterized by a strong predominance of adaptive genes (∼83%), a significant amount of plasmid genes (∼37%), and a great contribution of prophages and insertion sequences. The pan-genome structure and phylodynamic studies had suggested a wide genomic diversity among the isolates, but no correlation between lineages and the bacillus origin was found. Nevertheless, the two B. mycoides populations, one from Białowieża National Park, the last European natural primeval forest with soil classified as organic, and the second from mineral soil samples taken in a farm in Jasienówka, a place with strong anthropogenic pressure, differ significantly in the frequency of genes encoding proteins enabling bacillus adaptation to specific stress conditions and production of a set of compounds, thus facilitating their colonization of various ecological niches. Furthermore, differences in the prevalence of essential stress sigma factors might be an important trail of this process. Due to these numerous adaptive genes, B. mycoides is able to quickly adapt to changing environmental conditions.Izabela Święcicka: [email protected] Fiedoruk - Department of Microbiology, Medical University of Bialystok, Bialystok, PolandJustyna M. Drewnowska - Department of Microbiology, Faculty of Biology, University of Bialystok, Bialystok, PolandJacques Mahillon - Laboratory of Food and Environmental Microbiology, Earth and Life Institute, Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumMonika Zambrzycka - Department of Microbiology, Faculty of Biology, University of Bialystok, Bialystok, PolandIzabela Święcicka - Department of Microbiology, Faculty of Biology, University of Bialystok, Bialystok, Poland; Laboratory of Applied Microbiology, Faculty of Biology, University of Bialystok, Bialystok, PolandSwiecicka I, De Vos P. 2003. Properties of Bacillus thuringiensis isolated from bank voles. J Appl Microbiol 94:60–64. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.2003.01790.x.Ceuppens S, Boon N, Uyttendaele M. 2013. Diversity of Bacillus cereus group strains is reflected in their broad range of pathogenicity and diverse ecological lifestyles. 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Les thiols polyfonctionnels de la bière : première mise en évidence d'adduits S-conjugués à la cystéine dans le houblon
No full textPolyfunctional thiols are very odorant volatiles involved in many food matrix aroma aroma such as coffee, wine and beer. The use of hops in brewery reveals far more complex than has been thought, especially when new exotic and citrusy varieties called "dual" are used.
By conducting a specific extraction with pHMB followed by GC-PFPD analysis, we were able to quantify 41 sulfanyl compounds throughout 5 hop varieties. A specific profile emerges for every cultivar (e.g. 3S2EPral, 3Shptal, and 3SOal in Tomahawk; 3S4MPol, 4S4M2Pone, and 3SOal in the Nelson Sauvin; 3Shol, and 3SHptol in Cascade). Saaz variety exhibits the poorest polyfunctional thiol profile.
Analysis of pilote brewing products confirmed that these compounds are transferred from hops to the wort. However, the polyfunctional thiol profile of beer clearly differs from this of hop. 3SOol and 3SHptol constitute key odorant compounds of Tomahawk hopped beer. In beers hopped with Cascade variety, intense grapefruit aromas are imparted by 3SHol and 3SHptol. During fermentation, the generation of many thiols carrying a 3 carbon atoms distance between HS and oxygen function prompted us to search for cysteinyl adducts in hops. RP-HPLC-HRMS/MS analysis allowed us to identify for the first time the S-3-(1-hydroxyhexyl)-cysteine conjugate in the Cascade variéty.
Hops ethanolic extracts were purified on cation exchange column and then treated with the apotryptophanase enzyme (beta-lyase activity). Six adducts were found, three of them have never been described in other matrices. The occurence of the adduct of the very odorant MBT in hop pellets leads to reconsider the origin of this molecule in beer.
Increasing intensities of 20 olfactory polyfunctional thiols were measured after bottle refermentation. 4S4M2Pone and 3SHol exceed their odour threshold. By standard addition, we confirmed the hydrolysis of S-3-(1-hydroxyhexyl)-cysteine during bottle refermentation.Les thiols polyfonctionnels sont des composés volatils très odorants, participant à l’arôme de nombreuses matrices alimentaires telles que le café, le vin et la bière. L’utilisation du houblon en brasserie se révèle bien plus complexe qu’elle ne l’a été considérée ces dernières années. C’est d’autant plus vrai si l’on s’intéresse aux nouvelles variétés dites « dual » aux notes citronnées et exotiques intenses.
Par une extraction spécifique au pHMB et l’utilisation du détecteur PFPD, nous avons quantifié 41 mercaptans dans 5 variétés de houblon. Un profil particulier se dégage pour chaque cultivar (ex : 3S2EPral, 3SHptal et 3SOal dans le Tomahawk, 3S4MPol, 4S4M2Pone et 3SOal dans le Nelson Sauvin, 3SHol et 3SHptol dans le Cascade). La variété Saaz s’est avérée la plus pauvre en thiols polyfonctionnels.
Le suivi de productions brassicoles pilote a confirmé que ces constituants du houblon étaient bien transférés au moût. Toutefois, le profil en thiols polyfonctionnels de la bière se distingue nettement de celui du houblon. Le 3SOol et le 3SHptol deviennent ainsi des arômes clés de la bière houblonnée au Tomahawk. Dans les bières houblonnées avec la variété Cascade, on retrouve par contre les arômes pamplemousse du 3SHol et du 3SHptol. La production en fermentation de nombreux thiols avec une distance de 3 atomes de carbone entre le SH et la fonction oxygénée nous a incités à rechercher des adduits cystéinés dans le houblon. La RP-HPLC-HRMS/MS nous a permis d’identifier pour la première fois le conjugué S-3-(1-hydroxyhexyl)-cystéine dans la variété Cascade.
Des extraits éthanoliques de houblon, purifiés sur colonne échangeuse de cations, ont été traités par l’enzyme apotryptophanase. Cette expérience a confirmé la présence de S-cystéine conjugués. Six adduits ont été révélés, dont trois n’avaient jamais été décrits dans d’autres matrices. La présence de l’adduit du très odorant MBT dans les pellets de houblon amène à reconsidérer l’origine de cette molécule dans la bière.
Une augmentation des intensités olfactives de 20 thiols polyfonctionnels a été mesurée après refermentation en bouteille, permettant notamment au 4S4M2Pone et au 3SHol de dépasser leur seuil de perception. Par un ajout dosé, nous avons pu confirmer l’hydrolyse du S-3-(1-hydroxyhexyl)-cystéine en refermentation.(AGRO 3) -- UCL, 201
Bacillus cytotoxicus dans les matrices alimentaires
No full textLes maladies d’origine alimentaire constituent un problème mondial de santé publique et peuvent entre autres être causées par des bactéries ou par les toxines de ces dernières. Sporulante et ubiquitaire, Bacillus cereus s.l. est présent dans de nombreux aliments qui peuvent s’en trouver altérés ou contaminés par des souches pathogènes capables de provoquer des toxi-infections alimentaires caractérisées par des symptômes émétiques ou diarrhéiques. C’est le cas de la souche thermotolérante NHV391-98, référence pour l’espèce B. cytotoxicus, et ayant causé la mort de trois personnes après ingestion d’une purée végétale. La ou les toxines impliquée(s) dans sa toxicité ne sont pas connue(s) à l’heure actuelle mais une entérotoxine potentielle est la cytotoxine K-1, caractéristique propre à cette espèce récemment définie et dont la diversité a peu été explorée jusqu’à présent, excepté lors d’une étude de produits à base de pommes de terre révélant une haute prévalence dans les produits déshydratés. Dans ce contexte, les objectifs de ce mémoire étaient d’isoler et de caractériser des souches B. cytotoxicus venant de différents aliments ainsi que suivre le développement de celles-ci dans de la purée et dans de la soupe préparées et conservées de façon inappropriée. Sur les 39 matrices alimentaires analysées, quatre, toutes déshydratées et à base de pommes de terre, contenaient des B. cytotoxicus : des flocons de pommes de terre de deux marques différentes ; des chips TUC crisp ; et de la soupe instantanée saveur Saint-Germain. Au total, 23 souches ont pu y être identifiées essentiellement grâce au pré-enrichissement à 50°C, à leurs phénotypes et à la détection du gène cytK-1 par technique PCR. Ces isolats ont été groupés en profils génétiques grâce à la méthode RAPD. Les résultats classent les souches issues d’un même produit mais fabriqué à des moments différents, dans des groupes distincts. Les flocons de pommes de terre composés d’une charge initiale en B. cytotoxicus de 250 CFU/g peuvent exhiber des niveaux de contamination atteignant 10^5 CFU/g lorsqu’ils sont utilisés pour préparer de la purée et que celle-ci est conservée 48 heures à 20°C. Bien qu’il soit possible que les souches présentes ne soient pas cytotoxiques, une telle quantité de B. cytotoxicus est connue pour avoir déjà causé des cas de toxico-infections par le passé et constitue dès lors un risque potentiel pour le consommateur. En ce qui concerne la soupe, la préparation dans des conditions domestiques n’a pas permis de réaliser l’évaluation de la charge à cause d’une flore accompagnatrice dominante. L’évaluation a ainsi été réalisée pour de la soupe préparée avec de la poudre stérilisée et inoculée avec des spores. Dans de telles conditions, B. cytotoxicus se développe pour atteindre une concentration de 10^4 CFU/g après 48h mais au vu de la quantité de soupe obtenue à partir d’un sachet, il est peu probable qu’elle soit conservée aussi longtemps. La diversité génétique des isolats doit être comparée à plus d’autres souches de B. cytotoxicus. Ce travail confirme la présence de B. cytotoxicus dans des produits déshydratés à base de pommes de terre et indique que celle-ci peut présenter un risque pour les aliments préparés et conservés inadéquatement.Master [120] : bioingénieur en sciences agronomiques, Université catholique de Louvain, 201
Evaluation du potentiel du phage Deep-Blue pour le biocontrôle des souches émétiques du groupe Bacillus cereus dans la filière agro-alimentaire
No full textChaque année, les souches émétiques du groupe B. cereus sont responsables de nombreuses intoxications alimentaires. Bien que les symptômes occasionnés soient généralement bénins, certains cas mortels ont été rapportés et leur contrôle constitue dès lors une préoccupation majeure. Cependant, les méthodes conventionnelles de préservation des aliments présentent des inconvénients importants et ne sont pas toujours efficaces contre ces pathogènes si bien que la mise en place d’alternatives s’avère indispensable. Dans ce contexte, l’utilisation des bactériophages, ces virus capables d’infecter spécifiquement les bactéries, comme moyen de biocontrôle offre de nombreux avantages et suscite un intérêt croissant depuis quelques années. Ce travail avait pour objectif d’évaluer le potentiel du phage Deep-Blue à contrôler trois souches émétiques psychrotolérantes de B. cereus à deux niveaux de la filière agro-alimentaire : tout d’abord, dans les produits finis en tant que biopréservateur, ensuite, comme agent de désinfection des biofilms pouvant se former à la surface des installations. Finalement, le dernier objectif visait à isoler d’autres Myoviridae pouvant être intégrés au sein d’un cocktail phagique. Dans un premier temps, différentes matrices ont été contaminées artificiellement et traitées par Deep-Blue. Les résultats montrent que le phage a pu réduire la concentration en B. cereus sous le seuil de contamination initial dans du LB et dans du lait. Par ailleurs, le traitement a été en mesure de contrôler la croissance des bactéries dans du riz et à la surface du riz au lait. Ensuite, le potentiel de Deep-Blue comme agent antimicrobien contre des biofilms de B. cereus formés dans du LB et du lait a été appréhendé à l’aide d’un système de cellule à flux au sein duquel les bactéries peuvent adhérer. Deux traitements ont été appliqués : un préventif et un curatif. Deep-Blue s’est montré efficace pour prévenir la formation de biofilms à la fois dans le LB et le lait et des réductions allant jusqu’à 4 log CFU/mm2 ont pu être obtenues par rapport au biofilm non traîté. Le traitement curatif a permis quant à lui de diminuer la densité bactérienne de 2 log CFU/mm2 dans le LB mais aucun effet significatif n’a pu être observé dans le lait. Le dernier objectif visait à isoler des Myoviridae en combinant la technique de l’enrichissement des échantillons en bactéries cibles suivie d’une PCR utilisant des amorces spécifiques à des phages similaires à Deep-Blue. Cependant, aucun Myoviridae n’a pu être isolé. Néanmoins, l’optimisation du design des amorces devraient permettre à l’avenir de cibler un nombre plus important de phages. Ce travail a démontré le potentiel du phage Deep-Blue aussi bien comme agent de préservation des aliments qu’en matière de lutte contre les biofilms. Deep-Blue constitue un candidat propice à l’élaboration d’un cocktail destiné à diminuer la prévalence des d’intoxications alimentaires liées à la présence de B. cereus au sein de la filière agro-alimentaire.Master [120] : bioingénieur en sciences agronomiques, Université catholique de Louvain, 201
Genetic and genomic analyses of IS231A from Bacillus cereus/Bacillus thuringiensis
No full textDoctorat en sciences - UCL, 199
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